模块化视觉系统简化印刷电路板的可追溯性收藏

　　为了充分利用已经投资的传统半导体设备，同时还要增加体积更小的PCB的加工吞吐量，制造厂商已经转向了一种被称为拼板的制程在这里，许多相同的电路板印刷到可以由现有设备处理的大型面板上在该制程后，这些面板被分离以进行最终测试。

　　“不同于可能需要读取单个条码的单块主板，”Microscan公司电子高级解决方案工程师Steven King表示，“每块单独的PCB板以及其所包含的每个电路板，都必须有一个唯一的条码标识”采用这样的方式，当PCB板在生产过程中移动时，可以一道识别每个单独的电路板与每块PCB板。

　　该工艺中，在丝网印刷工艺之前，条码标签（或是利用激光打到PCB板上各电路板上的标识码）被附到PCB板和各块电路板上为了确保每块PCB板和它们所包含的每块电路板在整个工艺中都是可跟踪的，这些条码必须在被附着或打标后被读取。

　不同的方法　　King表示：“过去，这往往由操作人员使用手持式条码扫描器来实现，该过程耗时且受人为失误的影响为了使此过程自动化，PCB制造商可以采用自动条码读取器，可以在PCB板和电路板附着或打标条码后，对其进行读取。

”　　“一种自动执行此任务的方法，”King说道，“是使用一大批相机或条码阅读器，放置在电路板上带有条码区域的上方当制造大批量相同的产品时，这是一种有效的解决方案；但是如果需要处理具有不同电路尺寸的新一批PCB板使，必须重新设置每台相机或条码读取器的位置，因此在灵活性方面存在一定的限制。

”　　为了克服这一限制，同时提高加工吞吐量和消除人为误差，Microscan公司已经开发出了基于线扫描的机器视觉系统——PanelScan（见图1）PanelScan系统提供两种版本，能够安装到大多数进给（in-feed）或传送带上。

第一种是PanelScan Standard，其采用单线扫描相机，能扫描宽度为10英寸的PCB；第二种是PanelScan Wide，配有两个线扫描相机，能扫描宽度为18英寸的PCB

　　　　　图1：PanelScan设计用于读取PCB板上电路的多个条码，是一种基于线扫描的视觉系统，吞吐量约为每秒一块板　线扫描相机　　在PanelScan Wide系统的设计中，德国Basler公司的两台raL6144-16gm Racer线扫描千兆以太网（GigE）相机安装在距离PCB板13英寸的龙门架上。

两台相机都配有尼康公司的AF 60mm Nikor镜头，当在系统内移动时，允许每台相机扫描PCB上10英寸范围内的样品为确保整个18英寸的区域被扫描，将两台相机定位为两者的视场之间有1英寸的重叠（见图2）。

King表示：“这种配置允许系统读取小至千分之3.3英寸的标准条码，或小至千分之5英寸的Data Matrix 2D代码”

　　　　　　　　　图2：当PCB板在系统的视场中移动时，用两台GigE线扫描相机扫描18英寸宽的范围　　为了对移动到相机视场下方的PCB板进行照明，Microscan公司在系统中集成了公司自己的两个NERLITE HI-BRITE LL-300系列白光线光源。

这些300mm灯以离轴配置安装，对接在一起形成无缝的白光线光源，当PCB在双相机系统的视场下移动时，照亮该PCB　　当一块电路板移动通过该系统时，其前沿由Tri-Tronics公司的一个反射式传感器探测，传感器的输出用于触发扫描过程。

然后图像通过每台相机的GigE接口传送到主机PC该数据以每线扫描6k×1、共256线缓冲到PC中从两台相机传输五十条这些256，6k×1的线段，产生12k×12k×8位像素的图像　图像分析　　随后，必须对该数据进行处理，以探测每块PCB板上的条码，及每块单独电路板的独立条码。

为了执行此任务，Microscan公司在该系统中集成了其Visionscape机器视觉软件包除了包括自动识别工具用于解码线性码和二维码，该软件还集成了大量图像增强和分析工具然而，与用于执行条码探测的软件工具同样重要的，是Microscan公司已为PanelScan系统开发的图形用户界面（GUI）。

　　“在GUI的开发中，”Microscan公司销售主管John Agapakis说道，“需要在无需操作人员具备任何机器视觉软件知识的前提下，为配置系统及快速的条码读取提供简单的方法”　　具体地说，每个批次的PCB板可能包含许多不同的电路，以多行和多列排列（见图3）。

一些PCB板可能包含配置成3×4矩阵的12个电路，其他可能包含更多为了识别哪种类型的PCB板需要被检查，GUI允许操作者在PCB板进行扫描前输入该矩阵格式在输入此数据后，在示教模式下扫描单块PCB板扫描好PCB板的完整图像后，每块电路板被自动处理以提高对比度，图像显示在GUI上。

　　　　　　　　图3 ：在示教模式，每块单独PCB上的条码位置被识别、读取，并以串联的字符串形式存储　　在此操作完成之后，操作者突出显示图像内左上角和右下角条码的中心部分然后，系统会自动搜索所有区域内，位于各个单独电路上的条码并读取。

随后，所有的条码数据串联成一个字符串，并存储到PC主机上该过程完成后，同样配置的多块PCB板能以每秒约一块板的速率通过该系统　　在系统的整个示教过程或后续运行操作中，操作人员无需具体的机器视觉知识跟踪查询 。

　　“当然，”King说道，“不但在PCB制造的初始阶段执行条码读取非常重要，在PCB板和电路移动通过焊膏检测、IC元件贴装、自动光学检测以及焊料回流的过程中监控PCB也是同样重要的然而，在这些阶段中，不再需要读取每块PCB板和电路关联的条码，因为这些标识符都是相关联的。

” 　　因此，仅需要在每个阶段执行一次条码读取，以确定哪块PCB板和电路正在处理中该任务可以通过在每站安装单台智能相机或条码阅读器来完成根据Agapakis的介绍，到目前为止，PanelScan系统已经获得了一些PCB制造商（包括一家一级汽车电子制造商以及一家位于全球十大EMS（电子制造服务）公司之类的公司）的认可。

尽管现在系统配置为读取PCB板和电路上的条码，它同样可以部署在需要检查IC托盘的半导体应用系统中

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