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(xiàn)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)。
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(mǎn)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。
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
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
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
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
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
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。
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。
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(mǎn)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。