海康MV-SC3050M-12M-WBN工業相機助力陶瓷基板正反及方向檢測

客戶（項目）所屬行業：3C行業

行業背景介紹

（1）行業簡介隨著電子封裝技術逐漸向著小型化、高密度、多功能和高可靠性方向發展，電子系統的功率密度隨之增加，散熱問題越來越嚴重。對于電子器件而言，通常溫度每升高10°C，器件有效壽命就降低30%~50%。因此，選用合適的封裝材料與工藝、提高器件散熱能力就成為發展電子器件的技術瓶頸。其中，基板材料的選用是關鍵環節，直接影響到器件成本、性能與可靠性。常用的基板材料主要包括塑料基板、金屬基板、陶瓷基板和復合基板四大類。目前，陶瓷基板雖然不是處于主導地位，但由于其良不不導熱性、耐熱性、絕緣性、低熱膨脹系數和成本的不斷降低，在電子封裝特別是功率電子器件中的應用越來越廣泛。陶瓷基板按照工藝主要分為DPC、DBC、AMB、LTCC、HTCC等基板。根據GII報告顯示，2020年陶瓷基板全球市場規模約為65億美元，預測在2020年～2027年間將以6%的年復合成長率成長，2027年之前將達到100億美元。其中，日本企業占據陶瓷基板產業鏈主要份額，國產替代空間大。隨著行業對陶瓷基板精密度需求逐漸提升，對于生產制造過程中的精度要求也隨之逐步提升，機器視覺在陶瓷基板生產過程中得到廣泛應用。

（2）生產環節介紹生產工藝：主要涉及打孔→磁控濺射→化學沉銅→電鍍銅→阻焊印刷→化學沉銀/化學沉金→蝕刻去底化→砂帶打磨→阻焊印刷→表面處理→激光切割→檢測分類→裝箱等主要工序。該項目屬于檢測分類流程：陶瓷基板通過軌道傳輸，在該工序段需要區分電池板的方向及正反信息，并輸出給機械手。機械手根據信息對產品進行翻轉或旋轉動作，使電池板方向和正反一致后，進行整體組裝。

（3）檢測原因產品通過軌道傳送，來料位置固定，但產品正反、方向不固定。且產品料號類型多且本身特征差異點小，人工分揀耗時久且視覺疲勞導致錯誤率較高，需智能檢測降低錯誤率，提高生產效率

案例背景

（1）客戶（項目）需求

?識別判斷產品正反、方向狀態信息

?與機械手交互，輸出狀態信息被測物

被測物：陶瓷基板

（2）客戶痛點或問題

?產品料號類型多，需兼容多種產品類型；

?產品在不同狀態下差異點小，沒有合適的工具匹配差異點；

?產品本身高反光，相機自帶光源打光效果不均勻。且相機安裝在機械手上，對外接打光方案的空間要求高。

4.方案描述

海康MV-SC3050M-08M-WBN 500萬像素8mm鏡頭工業相機

（3）方案思路描述

1)每個產品分別有4種狀態，針對大的差異點，使用2個輪廓匹配工具分別判斷A、B兩個狀態；

2)使用條件判斷模塊，若判斷不屬于A/B狀態，則進入分支控制。分支控制中使用注冊分類模塊，針對小的差異點區分C、D狀態，劃小ROI，提高注冊分類的精度檢出率；

3)最后通過組合判斷模塊，輸出最終結果，即產品A/B/C/D狀態，以TCP通訊方式發送結果給機械手。

（4）搭建與調試

1．輪廓有無6和輪廓有無7分別匹配正面A、B兩種狀態；

2．條件判斷模塊，判斷輪廓匹配6和7是否都沒有匹配到結果；

3．分支模塊設置當條件判斷模塊結果為OK時進入分支控制；

4．注冊分類模塊訓練C、D兩種分類圖片，判斷產品C/D狀態；

5．組合判斷模塊，若輪廓匹配6模塊結果為1則輸出結果A；若輪廓匹配7模塊結果為1則輸出結果B；若輪廓匹配6和7都沒有匹配到結果進入分支模塊，則將注冊分類模塊的的類名作為最終輸出結果。

（5）項目難點及解決方案描述

難點1：產品料號種類多解決方案：根據不同差異類型產品建立不同方案，一個料號一個方案，后續生產隨時切換料號和對應方案進行檢測。

難點2：產品在不同狀態下差異點小，沒有合適工具匹配差異點解決方案：根據差異點靈活使用不同工具，針對大的差異點用輪廓匹配模塊，針對小的差異點使用注冊分類模塊，劃小ROI提高精度，提高檢出率。

難點3：產品本身高反光，相機自帶光源打光效果不均勻解決方案：首選方案為兩個條光，該方案打光均勻，成像效果好。但是客戶現場機械手位置空間有限，無法架設兩個條光。最終選擇外加普通小環光輔助打光，只拍攝產品1/4位置，根據視野內的差異點判斷產品狀態，提高精度，減少打光不均勻帶來的誤判情況。

（6）效果展示

5.方案優勢

?需求復雜，僅采用一臺智能相機，利用相機內部模塊組合搭配，就完成需求，方案整體輕量化。

?方案能有效判斷產品狀態，滿足客戶需求，且可兼容多種不同料號不同類型產品。

?目前形成方案模板，客戶新增料號可直接套用目前方案，上手調試簡單。

?方案總耗時：238ms；算法耗時：200ms；減少C/T，提升生產效率。

?為客戶節省人力成本的同時，正確檢出率達95%，提高產品準確率。

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