自动 X 射线检测

在电路板行业，越来越多的零件和电路板被证明难以通过自动光学检测 (AOI) 进行检测，因为焊料是不可见的。此外，汽车行业的接合强度和焊料的全表面检测等高质量要求也越来越高。为了满足这些需求，Omron 引入了新技术，用于在所需的内联时间（为满足客户需求而必须完成产品的速度）内完成检查。这是计算机断层扫描 (CT) X 射线自动检测设备最具挑战性的要求之一。对于连续成像技术，需要高精度的定位控制和高速的图像传感。

新检查方法的案例

近年来，电动汽车 (EV)、高级驾驶辅助系统 (ADAS) 甚至自动驾驶都取得了显着的技术进步。对于电路板安装领域来说，这意味着朝着进一步致密化的方向发展，而越来越多的零件和 PCB 的焊点在视觉上难以接近，从而导致视觉检查困难。其中的典型示例包括无圆角芯片和球栅阵列 (BGA)，其焊点布置在封装的底部。

汽车行业对保护消费者提出了特别严格的质量保证要求，供应商通常需要进行在线全表面电路板检查（而不是抽样检查）并测量焊料形状并检查到粘合强度。使这一问题更加复杂的是生产线工人短缺的问题，这是当前对高精度、高质量自动化检测的需求快速增长的部分原因。

因此，贴装行业中的电路板质量问题和生产线停工等事件可能会给客户带来严重风险。有缺陷的电路板外流将立即引发危机，从而威胁到人和社会的安全。因此，提供一种机制来防止有缺陷的电路板流入市场比以往任何时候都更加重要。

为应对这些趋势，Omron 开发了 AXI（自动 X 射线检测）系统，该系统已广泛用于表面贴装技术 (SMT) 生产线，因为它能够检测部件底部的焊点等视觉上难以接近的物品.然而，由于节拍时间的问题，传统模型主要用于离线抽样检查或仅用于关键部件的在线检查。

本文概述了 VT-X750 系列自动在线 CT X 射线检测系统（图 1）所采用的技术，以改善这一问题并实现足以在汽车电路板安装过程中在线使用的速度，从而保证质量大批量的电路板。

使用基于 CT 的 AXI 实现高图像质量

基于 X 射线的诊断成像方法的主要类型包括二维 (2D) X 射线、断层合成和计算机断层扫描。二维 X 射线方法用于每次拍摄一张图像，其中 X 射线源、工件和 X 射线相机垂直排列（图 2）。通过这种方法投影的图像被记录为二维数据。这种方法虽然能够在更短的时间内获取图像，但在图像质量方面不如其他方法，因为它处理的数据量很小。

断层合成法用于在有限的角度范围内获取工件相对于X射线源或X射线相机的相对位置的一定数量的图像。此方法允许获取突出显示所需高度的断层图像（图 3）。虽然比 2D X 射线法更耗时，但断层合成能够比 CT 法更快地获取图像，并且在图像质量方面优于 2D X 射线法。需要注意的是，如果断层图像是在距离X射线源或相机的焦点位置足够远的地方拍摄的，它们往往比CT图像更模糊。

CT 方法用于获取工件在 360 度旋转期间相对于 X 射线源或相机的相对位置的多个图像，并将它们重建为三维 (3D) 数据。与其他方法相比，此方法处理的数据量更大，因此可提供最佳图像质量。它的优势在于，它不仅可以从重构的 3D 数据中提取和使用水平平面方向数据，还可以提取和使用高度方向数据。即使在远离 X 射线源或 X 射线相机的焦点位置拍摄时，使用这种方法的断层图像也将具有清晰、低模糊的图像质量。另一方面，这种方法需要更多的时间来获取图像，并且通常会向工件提供更高的剂量。

AXI 解决方案

Omron 采用了一种新的检测方法，可以识别 3D 数据中的所需点并进行基于图像的诊断，以准确检测每个焊点表面的形状。 Omron AXI 解决方案利用 CT 方法，实现不受电路板底部限制的高精度检测。其主要技术组件包括能够进行安全、高精度传感的硬件，以及能够实现高速控制和出色响应能力的软件。

硬件主要由机械、电气和成像组件组成。因此，机电安全、屏蔽、轴运动精度、控制响应性、图像质量和成像速率等设计参数在确保系统性能方面发挥着重要作用。该系统的软件部分包括用于机器差异校正的装配优化器、用于检测程序开发的主要应用程序、用于将捕获的图像转换为 3D 数据的重建过程以及用于对获得的 3D 数据执行检测的算法。这些技术组件以复杂的方式相互关联，必须在每个功能模块内无缝协同工作，以实现高精度、高速检测。这对于高质量的CT图像采集尤为重要，它是该技术的核心，提供了成像设备的基本性能、高精度的几何设计和控制，以及鲁棒的校正处理和检测算法。

以下部分逐一介绍这些功能。

1。成像设备（FPD 和 X 射线）的基本性能。