李建明

（廣東風(fēng)華高新科技股份有限公司，廣東 肇慶 526040）

在壓敏電阻芯片流水線生產(chǎn)的過(guò)程中，外觀檢測(cè)是決定產(chǎn)品質(zhì)量的重要工序之一，也是及早剔除不合格產(chǎn)品的重要手段之一[1]。外觀檢測(cè)是主要對(duì)壓敏電阻芯片的本體完好程度、銀面完整程度、芯片刮花以及芯片變形等方面進(jìn)行識(shí)別與檢測(cè)。傳統(tǒng)外觀檢測(cè)以人工肉眼檢測(cè)為主，檢測(cè)精度和效率均較低[2]。為了實(shí)現(xiàn)通用型φ5 mm～φ14mm外徑壓敏電阻芯片的自動(dòng)化外觀檢測(cè)，該文研制了一款壓敏電阻芯片外觀檢測(cè)機(jī)。

1 壓敏電阻芯片外觀檢測(cè)要求

對(duì)壓敏電阻芯片的外觀進(jìn)行檢測(cè)，主要是初步判斷壓敏電阻芯片是否滿足良品要求。壓敏電阻芯片的良品判定標(biāo)準(zhǔn)有以下5 條[3]。1）壓敏電阻芯片本體完好，芯片無(wú)斷片。2）壓敏電阻芯片的銀面不可有缺損，缺損面最大直徑≤0.2 mm，且兩面最多只允許缺損1 處。3）壓敏電阻芯片一面刮花面條數(shù)＜5 條，且刮花長(zhǎng)度最長(zhǎng)≤2 mm。4）壓敏電阻芯片銀面不發(fā)黃、發(fā)黑，無(wú)臟污。5）壓敏電阻芯片芯片側(cè)面無(wú)分層。表1 為壓敏電阻芯片外觀不符合良品標(biāo)準(zhǔn)的典型樣例。

2 外觀檢測(cè)機(jī)設(shè)計(jì)依據(jù)與原理

壓敏電阻芯片的外觀檢測(cè)中最基本的要求是不對(duì)芯片產(chǎn)生二次損傷，另外也要保證外觀檢測(cè)的精度和效率。因此，該文所設(shè)計(jì)的壓敏芯片外觀檢測(cè)機(jī)將采用非接觸式、高清成像的方式進(jìn)行外觀檢測(cè)。

外觀檢測(cè)機(jī)的設(shè)計(jì)原理如圖1 所示。壓敏電阻芯片外觀機(jī)能夠自動(dòng)上料進(jìn)行外觀檢測(cè)工作，壓敏電阻芯片通過(guò)傳輸帶輸送到外觀檢測(cè)窗口，等待外觀檢測(cè)。隨后，由外觀檢測(cè)窗口的高清成像組件對(duì)壓敏電阻芯片正反面進(jìn)行拍照，并根據(jù)外觀檢測(cè)機(jī)內(nèi)置成像識(shí)別與分析算法，對(duì)壓敏電阻芯片的正反面成像照片進(jìn)行分析[4]。根據(jù)分析結(jié)果將壓敏電阻芯片分為良品與不良品，并分別輸送至對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品箱，通過(guò)風(fēng)吹方式以非接觸形式將壓敏電阻芯片分類(lèi)至對(duì)應(yīng)產(chǎn)品箱內(nèi)，從而完成外觀檢測(cè)工作。

表1 不符合良品標(biāo)準(zhǔn)的壓敏電阻芯片樣例

圖1 壓敏電阻芯片外觀檢測(cè)機(jī)設(shè)計(jì)原理圖

3 壓敏電阻芯片外觀檢測(cè)機(jī)的設(shè)計(jì)

根據(jù)壓敏電阻芯片外觀檢測(cè)機(jī)的設(shè)計(jì)原理，可將壓敏電阻芯片外觀檢測(cè)機(jī)劃分為芯片自動(dòng)輸送機(jī)構(gòu)、芯片高清成像機(jī)構(gòu)、良品與不良品分選機(jī)構(gòu)3 個(gè)部分。圖2 為壓敏電阻芯片外觀檢測(cè)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

圖2 壓敏電阻芯片外觀檢測(cè)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

3.1 芯片自動(dòng)輸送機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

芯片自動(dòng)輸送機(jī)構(gòu)的任務(wù)是將壓敏電阻芯片連續(xù)有序地輸送到芯片成像窗口，并在成像檢測(cè)完畢后將壓敏電阻芯片輸送至良品與不良品分選機(jī)構(gòu)，從而完成壓敏電阻芯片的自動(dòng)檢測(cè)與分選。圖3 為芯片自動(dòng)輸送機(jī)構(gòu)示意圖。

圖3 芯片自動(dòng)輸送機(jī)構(gòu)圖

3.2 芯片高清成像機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

芯片高清成像機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)壓敏電阻芯片外觀檢測(cè)的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)之一，是實(shí)現(xiàn)壓敏電阻芯片非接觸式外觀檢測(cè)的核心部件。芯片高清成像機(jī)構(gòu)主要包括高清圖像采集模塊、高清圖像識(shí)別模塊等。芯片的高清圖像采集模塊包括高清攝像系統(tǒng)、數(shù)字光學(xué)系統(tǒng)以及圖像采集卡等，能夠?qū)崿F(xiàn)壓敏電阻芯片高清圖像采集、圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換等功能。高清圖像識(shí)別模塊主要利用算法及軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)壓敏電阻芯片圖像的判斷，從而確定壓敏電阻芯片的外觀是否合格。圖4 所示為芯片高清成像機(jī)構(gòu)示意圖。

圖4 芯片高清成像機(jī)構(gòu)圖

3.3 良品與不良品分選機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

良品與不良品分選機(jī)構(gòu)是根據(jù)設(shè)定的分選條件，對(duì)芯片高清成像機(jī)構(gòu)進(jìn)行判斷，得出芯片產(chǎn)品外觀合格或不合格的結(jié)果，對(duì)壓敏電阻芯片進(jìn)行分選與裝箱的機(jī)械結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)對(duì)壓敏電阻芯片的良品與不良品分選流程如圖5 所示。

圖5 壓敏電阻芯片良品與不良品分選流程圖

4 壓敏電阻芯片外觀檢測(cè)機(jī)性能試驗(yàn)與分析

4.1 壓敏電阻芯片外觀檢測(cè)機(jī)性能試驗(yàn)

在完成壓敏電阻芯片外觀檢測(cè)機(jī)設(shè)計(jì)及研發(fā)工作后，對(duì)外觀檢測(cè)機(jī)的實(shí)際檢測(cè)效果和檢測(cè)性能進(jìn)行了試驗(yàn)與測(cè)試。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

結(jié)合對(duì)壓敏電阻芯片外觀檢測(cè)機(jī)性能試驗(yàn)的結(jié)果可以看出，本文所設(shè)計(jì)的壓敏電阻芯片外觀檢測(cè)機(jī)能夠很好地判斷壓敏電阻的良品情況，可識(shí)別壓敏電阻芯片的斷片、缺銀、銀面刮花、分層、變形、氣泡、皺皮、龜裂、掛銀、留邊量小、銀面污染、凹陷凸點(diǎn)以及崩邊等外觀不合格產(chǎn)品。

通過(guò)對(duì)壓敏電阻芯片外觀檢測(cè)機(jī)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，表明該文所設(shè)計(jì)的壓敏電阻芯片外觀檢測(cè)機(jī)，能夠?qū)νㄓ眯挺? mm～φ14 mm 外徑壓敏電阻進(jìn)行外觀檢測(cè)，外觀檢測(cè)精度為±0.04 mm，良品檢測(cè)準(zhǔn)確率＞99.9%，檢測(cè)速度為500 顆/min，有效提高了壓敏電阻芯片外觀檢測(cè)準(zhǔn)確率和效率。

5 結(jié)語(yǔ)

壓敏電阻芯片的自動(dòng)化生產(chǎn)中外觀檢測(cè)是初步判斷芯片質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)壓敏電阻芯片的自動(dòng)化外觀檢測(cè)，其不僅極大地提高了產(chǎn)生檢測(cè)效率，而且也減少了因人工肉眼檢測(cè)誤檢返工所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失。該文通過(guò)設(shè)計(jì)非接觸式高清成像外觀檢測(cè)的壓敏電阻芯片外觀檢測(cè)機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)通用型φ5 mm～φ14 mm 外徑壓敏電阻的自動(dòng)化外觀檢測(cè)，檢測(cè)效率和檢測(cè)精度均滿足設(shè)計(jì)要求。壓敏電阻芯片外觀檢測(cè)機(jī)的研發(fā)，不僅能夠顯著提高壓敏電阻芯片的生產(chǎn)效率，其帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益也將是顯著的，值得廣泛推廣應(yīng)用。