TR75XX检测框原理说明

TR75xx檢測框原理介紹檢測框原理說明本章介紹關於各檢測框原理細部說明，包含內容如下：具位置定位能力的功能框灰階像數統計色差运算極性測試影像測試灰階投影定位VoidSolderExtraBlobPinWindowColorWindowPolarityPair幾何特徵比對標準化相關性比對AlignmentMissingWarpLeadWarp*Warp、Alignment僅具定位能力並無檢測效果，即當Warp、Alignment測試失敗時，不會產生不资料。*僅具定位能力的檢測框才能設定搜尋範圍。一、影像比對方法分類：影像比對方法並非直接使用標準影像與待測物影像做比對，而是將標準影像以比對演算法解析後才與待測物影像比對，目前TR75XX所使用到的方法如下三種。方法一(Method1)–幾何學特徵比對將影像的輪廓特徵值記憶，並作為比對的特徵。[Missing]框即是使用此方法作比對，而[Warp]框也可以選擇使用本方法進行影像比對。Missing與Warp均採用幾何學特徵比對，首先，程式會將取得的標準影像找出灰階變異區域，以向量定義出境界線進而解析出輪廓特徵。如下：搜尋具灰階變化區域特徵輪廓做成由於此方法只採用了影像『輪廓』的特徵，故轉化為特徵後的樣本只具有輪廓特性，對於輪廓內部的灰階並沒有做比對。如下圖，兩樣本的本體中央灰階深淺不同，左側較淺、右側為深，此兩著解析的特徵相同，故比對結果仍為PASS。樣本A樣本B1.由於本法採用輪廓特徵比對，故比較適合外型輪廓穩定且特徵顯著的元件，若該元件外型易變動則不適用。例如，R0201常會由於錫多而影響本體電極端輪廓線，造成誤判。另外，若元件影像與背景的差異太小，或太暗，過於模糊，由於特徵難以判定，故也不適用。2.太小的元件，解析出的輪廓可能較不穩定，可能會有較多誤判，此時可採用方法二，標準化相關性比對。方法二(Method2)–標準化相關性比對將影像灰階特徵記憶，並在待測影像之搜尋範圍內找尋最為相似的影像。[Lead]框即是使用此方法作比對，而[Warp]框也可以選擇使用本方法進行影像比對。Lead與Warp使用方法二標準化相關性比對。該方法會將標準影像與待測影像作逐點灰階比對，然後再透過演算法判定分數。標準影像待測物影像（PASS）待測物影像（FAIL）由於本法僅比較灰階分佈情況，與外型輪廓的顯著程度無關，故一般而言，灰階分佈比例固定的元件適合用此法做比對。1.ICPIN腳常使用此法檢測。2.過於細小的零件，由於特徵不易解析，故可使用此法。3.以Warp來說，可採用方法一與方法二，一般而言，由於方法二不需解析影像輪廓特徵，故可以獲得較高的比對分數，所以Warp常使用方法二。方法三(Method3)–投影特徵比對將影像的灰階投影至兩軸後，以其投影的圖形作為比對的特徵。[Align]框即是使用此方法作比對。投影特徵比對目前僅用於Alignment框，Alignment為一定位用框，由於本身不具檢測功能，僅用於輔助其他檢測框定位，故當Alignment失敗的時候，並不會產生不良警告，也不有任何不良點記錄產生。如圖，為一ICPin腳的影像，投影特徵比對會統計X、Y方向的灰階值，並記錄該灰階值的分佈情形，由於亮帶的灰階值較高為波峰處，暗帶則為波谷。透過XY兩方向的比對達到定位目的。此種定位法比較適合用於灰階分佈對比明顯處，或灰階呈現柵狀分佈的影像。二、各類檢測框說明：A具定位功能框：1.MissingMissing原理：影像比對方法使用幾何學特徵比對（方法一），具有以下判別能力：影像分數、偏移距離量測、歪斜角度量測、極性判別以及中心灰階偏差判別。影像擷取：◎由於程式會先由標準影像中抽出特徵才做比較，以CHIP類零件為例，建議在周邊保留2pixel左右邊界，可使抽出的特徵較為顯著，檢測較為穩定。◎每個Missing除原本標準影像外，可增加代料影像，代料影像的數目並無特別限制。◎當Missing具有數個代料影像的時候，程式會先取用第一個測試結果為PASS的影像分數為測試結果。參數設定：Similarity–待測影像與標準影像之相似度標準。缺件、立碑與較為嚴重的損件可由此參數的測試結果檢出。立碑ShiftX–待測元件之X方向位移的容許程度。偏移ShiftY–待測元件之Y方向位移的容許程度。Rotation–待件元件之旋轉角度的容許程度。歪斜LevelCheck–勾選表示[LevelDifference]功能開啟。Leveldifference–系統會檢測[Missing]框正中央10x10畫素區域的灰階平均值。舉例而言，若標準元件對於灰階值學習的結果為100，而參數設定為35，表示待測元件的檢測結果若大於135或小於65都會顯示為瑕疵。PolarityCheck–勾選表示若元件旋轉180度會判定為缺陷。Missing亦可放在IC的文字上檢測IC的極反與錯件。文字大約取用3~4個字數較為合適，另由於文字的位置並非檢測的重點建議將XY偏移量的門檻值放寬（減少文字偏移的誤判），且將相似度設嚴可有較佳的檢測結果。*Missing在未設定為Polarity之前，對於0°與180°視為相同的元件。应用范围：测本体相关不良，如：缺件、侧立、立碑、移位、反白等。1001065不良標準2.LeadLead的影像比對方法使用標準化相關性比對（方法二），其具有以下判別能力：影像分數、偏移距離量測、歪斜角度量測。影像擷取：用Lead檢測IC時，擷取IC類Pin腳的影像若包含一部份本體（黑色區），且周圍也留一黑邊，會使檢測效果較為穩定。应用范围：IC脚不良、R0603丝印、0201缺件。3.關於搜尋範圍SearchRangeMissing、Lead、Alignment、Warp這一類具有定位能力的檢測框可以設定搜尋範圍，在搜尋範圍內的影像才可以被比對與尋找，由於SearchRange設定的情況不同，檢測結果也會有些差異。（虛線部分為搜尋範圍）本體黑色區1.以Missing與Lead來說，元件偏離了容許範圍，在搜尋範圍內的被找到會判偏移，在搜尋範圍外由於並沒有找到所以判缺件。缺件加大搜尋範圍後判為偏移2.搜尋範圍過小時會造成檢測框搜尋上的錯誤，造成誤判，請重新設定適當的大小。搜尋範圍過小B灰階像數統計：二值化處理在此之前先介紹灰階的二值化處理。灰階從最暗的黑色（第0階）到最亮的白色（第255階）共分為256階個層次。如下圖：今有影像的灰階畫素如下圖分佈：首先指定一灰階門檻值（Threshold），如140，在此原則下，大於140灰階的畫素都視為白色，小於140為黑色。二值化後的情形如下：二值化後，灰階僅分為黑與白兩類，以下檢測框皆使用此二值化方式判別。1.VoidVoid主要在計算檢測框內的灰階分佈比例。255GrayLevel0140上圖灰階點數共32畫素（8x4），以白色為分子，白點共9點，將白色點數除以全部點數可以得到Void的BrightRatio。9/32=28%內總畫素白色畫素oidoBrightRatiVVoid預設值為CheckBright（測亮法），若改為CheckDark（測暗法），會將測試的相反結果輸出（例如：Pass→Fail），不論是測亮還是測暗都是以白色畫素量為分子。检测参数设定画面关键词：亮不良测亮，暗不良测暗。应用范围：与亮暗有关的都可以使用。如：焊点不良、移位、反向。1.錫點測試—測亮法（TopCamera）正常Void框不良如圖，正常CHIP類元件由TOP攝影機觀察，爬錫面會呈現陰影，當元件空焊或少錫時會由於光線反射而變成亮帶，此時可以Void測亮來檢測此問題。2.錫點測試—測暗法（AngleCamera）在Angle的Camera測試爬錫面時，打同方向的燈光時，正常爬錫面通常會由於反射而發亮，而當ICPin空焊的時候，由於爬錫面消失而變暗，此類瑕疵可用Void測暗來檢測。3.元件偏移探測（黑色元件，測亮法）（白色元件，測暗法）如上左圖，黑色元件由於本體全部為黑色，沒有明顯的輪廓特徵與灰階差異特徵，無法使用Missing或Lead檢測框來測試，此時可用Void放在四個PAD上，當元件缺件或偏移時，Void會探測出灰階比例變亮，檢出此類瑕疵。又，如右圖，當元件為白色時亦可用此類方法，需注意此時改用測暗法，並將Void放置於底部為PCB板區，當元件缺件或偏移，Void會落在灰階較暗的PCB板上。4.電阻反白測試電阻反白電阻反白亦可使用Void測亮法檢出。5.BGA極性點測試BGA極性點可加一Void並用測暗法檢測。2.SolderSolder原理：延检测方向寻找连续的亮点。超过了标准个数便报警。3.ExtraBlob若想檢測基板上的白色或黑色的班點，可利用ExtraBlob如圖。原理：检测区域内连续的亮点或暗点的个数或长宽比。短路ExtraBlob主要是將黑色與白色的塊狀班點找出，此外，提供各種門檻值提供篩選班點的大小與外型。常用應用範圍：1.IC、Connector空焊如下圖，為Rear攝影機觀察結果，並使用來次Rear的光源，Connector空焊導致錫型改變，反射出一長條狀的亮帶，如下右圖，1號ICPin是空焊，2為正常ICPin，當正常吃錫情況，IC腳前方的PAD為平面，無燈光反射回AngleCamera，故正常IC腳的PAD部分為暗帶。若ICPin空焊時，由於錫膏在爐後冷卻後會在整個PAD上形成一半圓柱狀的曲面，此曲面會反射來自Angle的燈光到同一方向的Angle攝影機，故呈現一白色亮條，此時利用ExtraBlob可檢出不良。此類亮條多為扁平狀故可以利用Principalaxisaspectratio控制細長比，來過濾掉較為方正的班點。2.金手指檢驗金手指的刮傷與污點亦可用ExtraBlob檢出。4.PolarityPair是兩個為一組的檢測框，需調整其位置位於灰階值有差距的位置上。在檢測時若發現原本兩個檢測框的灰階值相反時則可以檢測出元件極反。5.EdgeWindow检测参数设定画面：12C色差运算:ColorWindow参数设定：应用范围：有颜色差异的都可以用来测，如DIP焊点有空洞。