PCB行業(yè)早期生產(chǎn)設備的檢測方式是通過人工目測加人工記錄的方式，這種方法效率差，極容易誤判漏判，導致產(chǎn)能嚴重受限。檢測時需高強度光源照亮產(chǎn)品，人員在光源旁操作容易對眼睛造成不可逆的傷害。因此近年來引入機器視覺檢測的方式，提高檢測效率并且保護操作人員的安全。此案例實現(xiàn)對PCB產(chǎn)品初組裝以及最終組裝兩個工序后的產(chǎn)品進行缺陷檢測和讀碼獲取產(chǎn)品信息，當產(chǎn)品NG時報警。每次視覺檢測完成后給出檢測結(jié)果，與產(chǎn)品信息一起同步上傳至客戶信息系統(tǒng)。
PCB行業(yè)-PCB板缺陷檢測案例
1. 客戶（項目）所屬行業(yè)
PCB行業(yè)
2. 行業(yè)背景介紹
（1） 行業(yè)簡介
印制電路板（簡稱“PCB”）是指在覆銅板按照預定設計形成銅線路圖形的電路板，其主要功能是使各種電子零組件按照預定電路連接，起電氣連接作用。印制電路板是組裝電子零件用的關鍵互連件，為電子元器件提供電氣連接的同時，也承載著電子設備數(shù)字及模擬信號傳輸、電源供給和射頻微波信號發(fā)射與接收等功能，絕大多數(shù)電子設備及產(chǎn)品均需配備，因而被稱為“電子產(chǎn)品之母”。
PCB板被廣泛應用于通訊電子、消費電子、計算機、汽車電子、工業(yè)控制、醫(yī)療器械、國防及航空航天等領域。由于技術的快速發(fā)展和消費者需求的不斷變化，PCB行業(yè)的產(chǎn)品需求量不斷增加，PCB產(chǎn)品如何能高質(zhì)高速的生產(chǎn)成了目前的難點。目前許多PCB制造企業(yè)都需要尋求穩(wěn)定的視覺檢測方案，實現(xiàn)智能制造。
行業(yè)早期生產(chǎn)設備的檢測方式是通過人工目測加人工記錄的方式，這種方法效率差，極容易誤判漏判，導致產(chǎn)能嚴重受限。檢測時需高強度光源照亮產(chǎn)品，人員在光源旁操作容易對眼睛造成不可逆的傷害。因此近年來引入機器視覺檢測的方式，提高檢測效率并且保護操作人員的安全。
（2） 生產(chǎn)環(huán)節(jié)介紹
PCB板的主要生產(chǎn)流程為：
1.設計與制版：?首先，?根據(jù)電路需求進行電路設計，?生成PCB布局圖。?然后將設計圖送至專業(yè)廠家進行制版，?制作出實物電路板。?
2.元器件采購：?根據(jù)電路設計，?采購所需的元器件，?確保元器件的質(zhì)量，?尤其是關鍵的集成電路。?
3.檢驗：?收到電路板和元器件后，?進行初步檢驗，?確認無明顯缺陷或損壞。?
4.組裝與焊接：?按照安裝方法，?進行元器件的組裝和焊接。?包括使用SMT貼片機將元器件準確貼裝到PCB板指定焊盤位置、使用手工或機器插件元器件將其插入PCB相應孔位、?通過波峰焊或選擇性焊接將元器件固定在板上。?
5.焊接檢查與功能測試：?通過AOI自動光學檢測或人工目檢確認焊點質(zhì)量和元器件安裝準確性。?裝配完成后進行電路板功能測試，?確保所有電路性能達標。?
6．終檢包裝：?通過電氣性能、?外觀等方面的最終檢驗后，?將合格產(chǎn)品進行清潔、?防靜電包裝，?準備出廠。?
7.防護處理與包裝運輸：?為了防止電路板受潮、?氧化，?通常會在其表面涂覆一層保護漆。?最后，?對完成的電路板進行包裝，?準備運輸?shù)阶罱K用戶手中。?
以上步驟共同構(gòu)成了線路板生產(chǎn)組裝的基本流程，?每個環(huán)節(jié)都需要嚴格把控質(zhì)量，?確保電路板的性能和可靠性。?
該項目在生產(chǎn)流程中主要應用于組裝與焊接環(huán)節(jié)和終檢包裝環(huán)節(jié)。組裝與焊接環(huán)節(jié)檢測初組裝后的產(chǎn)品插線口是否歪斜并讀取產(chǎn)品二維碼記錄產(chǎn)品信息；終檢包裝環(huán)節(jié)檢查產(chǎn)品外表面是否有黑白膠體缺陷并讀取產(chǎn)品一維碼記錄產(chǎn)品信息。兩個環(huán)節(jié)的檢測流程為使用我們的標準工業(yè)相機收集產(chǎn)品圖像，上傳產(chǎn)品圖像至VM算法平臺進行產(chǎn)品檢測并讀碼獲取產(chǎn)品信息，同時進行信息統(tǒng)計并同步至客戶系統(tǒng)進行存檔。
（3） 項目目的（檢測）
該項目主要解決的問題是監(jiān)控PCB板的生產(chǎn)質(zhì)量，判斷PCB板組裝后插線排質(zhì)量以及外殼質(zhì)量是否合格。
（4） 檢測原因
為PCB板的后續(xù)生產(chǎn)過程帶來便利，保障PCB板的質(zhì)量，實現(xiàn)高速高質(zhì)智能生產(chǎn)，可以大大提高品牌效益。
3. 案例背景
（1） 客戶（項目）需求
a) PCB板初組裝后檢測內(nèi)容：PCB板的插線排是否歪斜；讀取產(chǎn)品信息。
插線排參考線與板身參考線角度>±15°則判定為不合格。插線排檢測區(qū)域如下圖所示藍色框區(qū)域。
產(chǎn)品信息讀碼區(qū)域為下圖所示紅色框區(qū)域。
初組裝PCB板圖
檢測完成后將產(chǎn)品信息以及檢測結(jié)果發(fā)送客戶系統(tǒng)中，并根據(jù)產(chǎn)品判斷結(jié)果控制結(jié)果燈報警以及皮帶線運動至下一生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
b) 產(chǎn)品最終組裝后檢測內(nèi)容：檢測產(chǎn)品側(cè)面金屬平面是否有黑色泡棉以及白色膠體；讀取產(chǎn)品信息。
有黑色泡棉以及白色膠體則為不合格。黑色泡棉為下圖綠色框所示區(qū)域，白色膠體為下圖黃色框所示區(qū)域。
產(chǎn)品讀碼區(qū)域為下圖所示紅色框所示區(qū)域。
PCB板最終組裝后產(chǎn)品側(cè)面圖
檢測完成后將產(chǎn)品信息以及檢測結(jié)果發(fā)送客戶系統(tǒng)中，并根據(jù)產(chǎn)品判斷結(jié)果控制結(jié)果燈報警以及皮帶線運動。
（2） 客戶痛點或問題
a) 初組裝產(chǎn)品檢測時不同種類產(chǎn)品的產(chǎn)品信息條碼顏色不同，造成同一打光條件下，不同產(chǎn)品二維碼穩(wěn)定讀取效果難以兼容。
b) 初組裝產(chǎn)品檢測時視野范圍較大，插口附近特征點較雜亂，缺陷檢測本身難度較大的同時需兼容較小二維碼讀取。
c) 最終組裝產(chǎn)品檢測時黑色泡棉與背景成像灰度特征相似，較難識別。
4. 方案描述
（1） 海康智能工業(yè)相機項目配單表及數(shù)據(jù)
硬件配單 | 相機 | 海康MV-CS200-10GM |
鏡頭 | 海康MVL-KF3528M-12MP | |
紅色環(huán)形光源 | 海康MV-LRDS-130-90-R | |
白色面光 | 海康MV-LBES-H-200-200-W | |
光源控制器 | 海康MV-LE100-48W24-2D | |
數(shù)據(jù) | 相機鏡頭高度 | 800mm |
視野（FOV） | 300*200mm | |
單像素精度 | 0.055 mm/pixel |
（2） 方案示意圖
架設示意圖
實際架設圖
（3） 方案思路描述
a) 初組裝環(huán)節(jié)產(chǎn)品檢測:
使用VisionMaster算法開發(fā)軟件中的形態(tài)學處理模塊，對產(chǎn)品插線排檢測區(qū)域進行局部膨脹腐蝕操作，將插線排與產(chǎn)品板身基準線對比度增加以及識別區(qū)域面積增加，使直線查找模塊識別基準線更加穩(wěn)定，防止檢測過程誤識別直線導致插線排角度識別誤判。
使用紅光環(huán)形光源進行打光測試以達到最優(yōu)效果，使不同產(chǎn)品上不同顏色二維碼都可穩(wěn)定識別。
檢測方案思路流程圖
b) 最終組裝包裝后產(chǎn)品檢測：
使用圖像增強使白色膠體以及黑色泡棉在圖像中與背景灰度值差變大，防止黑色泡棉出現(xiàn)誤判。
使用白色面光使打光更為均勻，能獲取質(zhì)量較高的圖像。
（4） 搭建與調(diào)試
a) 硬件搭建及軟件調(diào)試整體流程：
安裝光源、相機及工控機至工位預先規(guī)劃位置。安裝鏡頭至相機并連接各硬件間線纜，相機IO輸出連接產(chǎn)品狀態(tài)指示燈。
系統(tǒng)上電，并在拍攝視野中放置一個檢測產(chǎn)品，使用MVS調(diào)節(jié)相機參數(shù)調(diào)節(jié)圖像質(zhì)量，聚焦至檢測平面。
使用VM搭建算法流程及方案，與客戶系統(tǒng)通信，并拍攝實際產(chǎn)品測試算法檢測效果以及整個視覺系統(tǒng)方案聯(lián)通狀態(tài)。最終調(diào)整至方案運行穩(wěn)定，保存方案。
b) 軟件算法調(diào)試細節(jié)：
初組裝產(chǎn)品：先使用“形態(tài)學處理”將初組裝產(chǎn)品上基準線區(qū)域突出，多次細微調(diào)整，尋找合適的參數(shù)使基準線明顯且不移位；再使用“直線查找”查找基準線位置，并使用“線線測量”檢測兩基準線之間夾角大小；同時使用“二維碼識別”讀取產(chǎn)品信息；最后將產(chǎn)品識別結(jié)果以及產(chǎn)品信息發(fā)送給客戶系統(tǒng)以及結(jié)果顯示燈。
初組裝后產(chǎn)品檢測調(diào)試
最終組裝后產(chǎn)品：先使用“圖像增強”以及“形態(tài)學處理”將最終組裝產(chǎn)品上黑色泡棉以及白色膠體與背景灰度差調(diào)大，參數(shù)需多次細微調(diào)整，尋找合適的參數(shù)使黑色泡棉識別穩(wěn)定；再使用“BLOB分析”檢測膠體及泡棉位置；同時使用“條碼識別”讀取產(chǎn)品信息；最后將產(chǎn)品識別結(jié)果以及產(chǎn)品信息發(fā)送給客戶系統(tǒng)以及結(jié)果顯示燈。
最終組裝產(chǎn)品檢測調(diào)試
（5） 項目難點及解決方案描述
難點1：客戶現(xiàn)場的初組裝產(chǎn)品種類多，二維碼顏色不一致，導致讀碼時使用普通白光光源補光效果不佳，個別種類產(chǎn)品上其他顏色二維碼不能穩(wěn)定讀取。
解決方案：調(diào)整光源種類，最終測試確定采用紅色光源，此時檢測及讀碼的效果優(yōu)良。
難點2：初組裝產(chǎn)品插線排位置以及數(shù)量多變，考慮的情況要全面周到，做到每一處插線排都不能遺漏。
解決方案：在算法檢測時根據(jù)讀碼獲取的產(chǎn)品信息判斷產(chǎn)品插線排位置，在搭建方案時注意細節(jié)，能兼容檢測所有產(chǎn)品，遇到誤判的情況及時更正方案數(shù)據(jù)進行調(diào)試。
難點3：最終組裝產(chǎn)品檢測時黑色泡棉與背景顏色相似難以區(qū)分。
解決方案：在算法檢測時增加圖像預處理流程，使檢測效果更加穩(wěn)定。
（6） 效果展示
初組裝產(chǎn)品之一檢測結(jié)果
最終組裝產(chǎn)品檢測結(jié)果
5.方案優(yōu)勢
1、單次流程運行160ms，滿足200ms內(nèi)完成視覺節(jié)拍需求。
2、檢測準確率可達到99.9%。
（2） 客戶層面：
1、我司VM算法開發(fā)平臺自帶顯示界面設計功能，客戶自行設計顯示界面，方便快捷且滿足檢測數(shù)據(jù)直觀展示。
2、使用我司VM算法平臺進行檢測，算法種類多樣，操作簡單。后期維護方便，易上手，也便于增加其它同工位視覺檢測項。
3、該方案可實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量快速自動化檢測，將產(chǎn)品檢測狀態(tài)用顏色燈顯示并上傳至客戶系統(tǒng)，NG產(chǎn)品易分辨，摒棄傳統(tǒng)人工繁瑣檢測流程，提升客戶產(chǎn)線生產(chǎn)速度以及生產(chǎn)效率。
4、全自動化視覺檢測方案使用減少了客戶人工成本，并極大降低了產(chǎn)品生產(chǎn)過程的誤判、漏判比例，將不合格產(chǎn)品攔截在生產(chǎn)過程中，幫助客戶提升產(chǎn)品良品率，減少損失。
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