SMD晶体器件检测中机器视觉的应用分析

引言

在生产流程中，SMD晶体器件检测是一道重要工序,由该工序对晶体器件电性能进行检测后才可包装出厂因为SMD晶体器件检测工序的特殊性，所以，其检测率对出厂产品的质量有着直接性影响。通常批量生产中必须保证产品误测率在2ppm以下，也就是说，所出厂的一百万个产品中，避免出现两个以上的不合格品。为使产品出厂品质得以提高，不仅要使用高精度分析仪，而且SMD晶体器件检测还要确保方向一致，尤其是检测SMD晶体振荡器，还要检测其预定方向。

此前，企业在生产SMD晶体器件时仅仅可以采用人工检测与识别，因为SMD晶体器件产量持续攀升，外形尺寸的逐渐缩小，严格要求所出厂产品的质量。此外，工作人员长期在紧张的工作状态下，导致其产生严重的视觉疲劳，出现错测与漏测的现象也就在所难免。所以，在研制自动测试SMD器件电性能参数的同时，还要对识别SMD晶体器件方向的现代化机器视觉系统进行专门研制。

1SMD晶体器件的检测系统构成

因为是在SMD器件检测中应用该机器视觉系统的，所以本文简要介绍了检测系统整体构成。SMD晶体器件检测的总体框图如图1所示。

通常会有振动送料机构以队列形式对待测SMD晶体器件进行输送，并采用机器视觉系统对前端器件进行判别，如果器件实际和预定方向一致，则动作机构就要直接转移此器件至电性能检测工位。如果预定方向和实际方向相反，那么纠正机构则要旋转器件180°再送至电性能检测工位。

2机器视觉系统在SMD晶体器件检测中的硬件构成

这种机器视觉系统的硬件构成图如图2所示。从图2中可以看出，系统由光源、工业相机、图像采集卡、镜头四大部分共同构成了机器视觉的硬件系统。

2.1机器视觉系统镜头参数计算

第一，应该计算该系统中的相机和镜头参数，所检测晶体器件最大值应该达到5.0X7.0mm，最小达到2.5X2.0mm的外形尺寸，具体见图3所示。因为机械搬运机构在镜头与被测晶体间，所以要求被测晶体与镜头间距保持在100mm以上。目前较为常用的传感器为1/2的尺寸，因此，这种项目也可选用该类型的工业相机进行检测。

第二，必须对镜头焦距/进行计算，依照公式f=MO,将镜头焦距f计算出来，公式中的O表示检测距离,M表示检测倍数（M=-B/A，其中A表示被测物体外形尺寸最大值,B表示传感器靶面尺寸。由于被测器件定位会形成些许偏差，所以，这里可假设A=8.0,则M=-4.8/8.0=-0.6。将M带入公式中，就能够将镜头焦距计算出来，也就是：=0.6X100=60。在这种情况下，可对接近计算值的焦距选50mm光学镜头。再依照所选镜头参数，并针对公式M(公式中的AK表示镜头焦距差)与公式O=fXM+L-d(表示镜头前端与焦点面的距离,L则表示被测物体与传感器间距)，将近摄环尺寸K与被测物体与镜头间距0计算出来，并将其带入公式求出K=50X0.6=30„最后计算出L=2X50+(-50/—0.6)—2.6—50X(-0.6)=215.9,再带入L,计算出O=50X(—0.6)+215.9—65.5=120.4。

根据该计算结果，这种检测距离要大于检测距离最小值

100mm,因此与使用要求相符。

2.2计算相机参数

根据SMD晶体焊盘尺寸最小值大约为0.6X0.7mm,所以确定检测精度一定要在0.1以下，对成本因素进行综合分析,该系统所选相机为30万像素的工业相机，其检测精度为0.01,符合使用要求。

2.3光源选择

因为黑白CCD具有比较高的红光敏感度，所以，应该选择红色LED光源。同时根据被测器件外形尺寸，应该选取外径最大值为50mm,20。的倾斜角环形光源，这样就能够满足具体测试需求。

3检测策略

因为这种机器视觉功能需求是：正反面识别SMD器件，方向识别SMD晶体器件焊盘面，所以，应该对所出现的各种情况进行正确判断，仅仅是检测缺角焊盘是不够的，还必须检测其它焊盘，以提高检测准确性。

机器视觉检测系统中，可设置多图形模板，用于检测SMD晶体器件中的焊盘，本研究中，我们对三个图形模板进行设置，也就是说，一个判别工位底面的模板和两个焊盘模板，判别所有图形模板的门限阀值和判别区域。

如果所检测的模板1、模板2与图形的相似度对门限阀值大，那么可将目标焊盘检测出来，而且SMD晶体有正确的方向，见图3。如果所检测的图形和模板1、模板2的门限阀值相对比较小，那么方向相反，这种情况下就应该对其作180。的旋转，如图4所示。

若未检测到目标物体，SMD晶体器件的外壳则向上，应该将外壳取走，并将其置于振动料斗，进行二次送料，图5所示是判别外壳面结果示意图。如果模板3和所检测图形相似度比门限阀值大，那么图像判别工位则缺少器件，图6所示为判别无器件结果图。

4软件设计

这种视觉判别软件被称为SMD晶体器件测试系统的重要组成部分，和其它组成部分共同检测SMD晶体器件。主要由两种程序模块共同组成这种视觉判别软件，具体包括自动判别模块与视觉参数设置模块。对不同SMD晶体器件相关参数与判别模块进行设置是视觉参数设置模块关键作用，主要包括：判别区域设定、模板图形设定及门限值设置。对所有参数进行设置完成后，用户对“测试”按键进行点击，一次检测启动，检验所有参数设置正确与否进行检验。自动判别模块包括:预处理、图像采集、参数读入及像素灰度运算、提取等,具体流程图如图7所示。

5结语

在SMD晶体器件检测系统中应用机器视觉技术，实现了光纤传感器所无法实现的重要作用，提高了产品的检测精度，也使所生产产品的质量得到提升。此外，通过对机器视觉硬件和检测软件平台进行自主创建，与集成式相机检测期间相比，可以降低检测成本，提高在市场中SMD晶体器件检测竞争力，在未来的器件检测自动化设备领域，机器视觉技术势必会有更为广阔的开发及应用前景。

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