Ba từ: Tầm nhìn bán máy móc.
Nhưng “tầm nhìn” cũng là nơi dễ dàng nhất để nói dối mà không vi phạm kỹ thuật, vì khách hàng nghe thấy “máy ảnh” và tưởng tượng “không có lỗi”, trong khi nhà cung cấp ngầm ý “chúng tôi có thể tìm thấy điểm tham chiếu nếu bạn điều chỉnh ánh sáng cẩn thận và bảng mạch không bị cong vênh”.”
Tôi sẽ nói thẳng vào vấn đề: Hệ thống thị giác cho quy trình chọn và đặt không phải là một tính năng. Đó là một... kỷ luật. Và nếu không có sự tuân thủ nghiêm ngặt—điều chỉnh, thư viện, kiểm soát ánh sáng, nhật ký—bạn sẽ thấy cùng một dòng “ngẫu nhiên” bỏ lỡ 0201s vào mỗi chiều thứ Ba và không ai biết tại sao.
Vậy thực sự nó là gì? Tại sao nó lại thất bại? Và bạn nên yêu cầu những gì trước khi ký kết?
Hãy đi vào chi tiết cụ thể.
Hai nhiệm vụ mà tầm nhìn phải thực hiện (và mọi người thường nhầm lẫn giữa chúng)
Dưới đây là mô hình tư duy đơn giản mà tôi sử dụng:
- Nhận dạng thành phần“Phần này là gì, và nó được xoay như thế nào?”
- Sự đồng bộHệ tọa độ PCB nằm ở đâu? ngay bây giờ, Và vòi phun ở đâu? ngay bây giờ?”
Các loại máy ảnh khác nhau. Các thuật toán khác nhau. Các chế độ hỏng hóc khác nhau.
Và đúng vậy, các đoạn quảng cáo tiếp thị được viết một cách cố ý để làm mờ đi sự khác biệt giữa chúng.
Nhận dạng thành phần: Nhận dạng từ trên xuống so với nhận dạng từ dưới lên
Tầm nhìn dưới là yếu tố chính quyết định độ chính xác. Dừng lại. Nó quan sát phần được giữ bởi vòi phun, xác định các cạnh/đường dẫn/hạt, sau đó điều chỉnh góc xoay (theta) và đôi khi là độ lệch XY. trước Vị trí.
Tầm nhìn hàng đầu thường liên quan đến Vị trí chọn bộ cấp liệu và Xử lý hình dạng bất thường. Nó có thể hữu ích. Tuy nhiên, nó cũng có thể lãng phí thời gian nếu được thêm vào như một tính năng tùy chọn.
So sánh giữa hệ thống định vị và đặt linh kiện bằng camera dưới (bottom vision) và camera trên (top vision) không phải là một cuộc tranh luận về “cái nào tốt hơn”. Đó là câu hỏi “liệu bạn có đang giải quyết đúng vấn đề hay không”.
Định vị: Các điểm tham chiếu không phải là tùy chọn (trừ khi bạn thích đau đớn)
Định vị tham chiếu trong SMT là nút đặt lại tọa độ.
Nếu bạn in mà không sử dụng các điểm tham chiếu (fiducials), bạn đang đặt cược vào năng suất của mình dựa vào độ lặp lại cơ học, kỹ thuật xử lý bảng in hoàn hảo, nhiệt độ ổn định, rung động ổn định và không có sự sai lệch trong quá trình hiệu chỉnh giữa camera và vòi phun.
Đó là một quyết định sai lầm.
Dòng tiền cho thấy tại sao tầm nhìn ngày càng được cải thiện.
Bạn không cần phải có một quả cầu pha lê. Hãy theo dõi xem tiền đi đâu.
Báo cáo ngày 25 tháng 6 năm 2024 của Reuters đã đưa tin về việc Bright Machines huy động vốn. $106M Trong vòng gọi vốn Series C với các nhà đầu tư bao gồm NVIDIA và Microsoft. Loại vốn đầu tư này không dành cho các tính năng “thêm vào cho vui”; nó xuất hiện vì các nhà máy tiếp tục đầu tư vào tự động hóa có thể... Xem và điều chỉnh theo thời gian thực. Bản tin của Reuters về vòng đấu ngày 25 tháng 6 năm 2024. (Reuters)
Zoom ra xa hơn nữa, bạn sẽ thấy tín hiệu vĩ mô: Hiệp hội Robot Quốc tế (International Federation of Robotics) cho biết top 5 thị trường robot chiếm 78% của các hệ thống lắp đặt trên toàn cầu vào năm 2023 (và riêng Trung Quốc đã là) 51%Đó không phải là “chỉ SMT”, nhưng điều đó giải thích tại sao tầm nhìn, hiệu chuẩn và điều chỉnh vòng kín lại được ưu tiên trong ngân sách: mật độ tự động hóa đang tăng cao, và những lợi ích dễ dàng đã không còn. Tóm tắt báo cáo IFR World Robotics 2024.
Sự thật khó chịu về các thông số “độ chính xác”
Dưới đây là một câu dài mà bạn nên đọc hai lần, vì đây chính là nơi người mua dễ bị mắc kẹt: Các số liệu về độ chính xác của quá trình đặt linh kiện thường được trích dẫn trong điều kiện kiểm soát (bảng thử nghiệm, các điểm tham chiếu sạch, nhiệt độ ổn định, bộ linh kiện đã biết, thư viện đã được tối ưu hóa, ánh sáng đã được điều chỉnh, vòi phun lý tưởng), nhưng nhà máy của bạn thêm vào các yếu tố như biến dạng bảng mạch, biến động của keo hàn, mài mòn của bộ cấp liệu, ô nhiễm ống kính và các thao tác tắt bớt của người vận hành—do đó, lỗi đặt linh kiện thực tế trở thành vấn đề hệ thống, không phải vấn đề về hệ thống quan sát.
Bây giờ là phiên bản tóm tắt. Thông số kỹ thuật thường không chính xác.
Vậy bạn làm gì?
Bạn kiểm tra hệ thống thị giác như một kỹ sư, không phải như một người mua sắm.
Hệ thống thị giác cho ứng dụng đặt và lấy linh kiện thực sự bao gồm những gì (ngoài “một camera”)
Một hệ thống hoàn chỉnh phải có tất cả những điều sau:
- Thấu kính ổn định: Ống kính, cảm biến, độ cứng của giá đỡ, hành vi lấy nét theo nhiệt độ
- Điều khiển chiếu sángĐèn vòng, đồng trục, đèn nền, độ sáng có thể điều chỉnh, xử lý chói.
- Dãy hiệu chuẩn: camera đến đầu, đầu đến gantry, gantry đến bảng (và một phương pháp lặp lại để xác minh nó)
- Thư việnCác mô hình nhận dạng theo gói (chip, QFN, BGA, hình dạng bất thường) với độ dung sai.
- Logic quyết địnhKhi nào nên chọn lại, khi nào nên từ chối, khi nào nên giảm tốc độ, khi nào nên cảnh báo.
- Nhật ký bạn có thể sử dụng: Độ lệch điều chỉnh theo vị trí, độ tin cậy của điểm tham chiếu, điểm mờ, lý do từ chối
Nếu một máy không thể xuất các bản ghi đó, nó không phải là “thông minh”. Nó chỉ đơn giản là im lặng.
Và các máy móc im lặng thì đắt đỏ.
Bảng: Những vấn đề có thể xảy ra và những chỉ số bạn nên theo dõi
| Nhiệm vụ về tầm nhìn | Nó sử dụng gì | Nó đang cố tính toán điều gì | Lỗi điển hình | Những gì bạn nên ghi lại/kiểm tra |
|---|---|---|---|---|
| Nhận dạng điểm tham chiếu | Máy ảnh căn chỉnh hình ảnh PCB + hệ thống chiếu sáng | Nguồn gốc bảng + xoay (+ đôi khi thu phóng/xoay nghiêng) | Hiện tượng lóa của lớp phủ hàn, các điểm tham chiếu bị bẩn, độ tương phản thấp. | Điểm tin cậy tham chiếu, sai số dư pixel, số lần thử lại |
| Định tâm tầm nhìn phía dưới | Camera hướng lên + đèn nền | Trọng tâm thành phần + góc theta so với tâm vòi phun | Các bộ phận trong suốt, các đầu nối sáng bóng, che phủ một phần | Điều chỉnh delta XY/theta, lý do từ chối, chỉ số mờ hình ảnh |
| Định vị vòi phun với đệm | Mô hình thị giác và chuyển động | Bù đắp chênh lệch vị trí cuối cùng | Mài mòn vòi phun, trượt chân không, dịch chuyển thành phần trên vòi phun | Xu hướng mức chân không, cờ phát hiện trượt, độ lệch điều chỉnh theo thời gian |
| Xác minh lựa chọn bộ cấp liệu | Camera trên cùng (tùy chọn) | Sự hiện diện + vị trí/hướng xấp xỉ | Chọn sai, bộ phận bị nhân đôi, vấn đề về băng dính | Tỷ lệ lỗi chọn theo làn cấp liệu, tần suất thử lại, mã lỗi cấp liệu |
| Tình trạng hiệu chuẩn camera | Mục tiêu hiệu chuẩn + quy trình | Độ chính xác của bản đồ (pixel → micromet) | Sự thay đổi nhiệt độ, camera bị va đập, ô nhiễm ống kính | Dấu thời gian hiệu chuẩn, lỗi tái chiếu, lịch sử thành công/thất bại |
“Nhưng tại sao nó vẫn không hoạt động nếu chúng ta đã có các điểm tham chiếu?”
Vì các điểm tham chiếu cố định Hệ tọa độ của bảng. Họ không sửa chữa:
- Vòi phun bị mòn không giữ được các bộ phận ở vị trí trung tâm.
- Một lỗ rò rỉ chân không khiến các bộ phận quay nhẹ trong quá trình bay.
- Một camera phía dưới bị mờ.
- Thư viện thành phần coi góc vát (chamfer) như một “góc”.”
- Một bảng mạch bị cong sau khi hàn lại hoặc xử lý.
Và đúng vậy, đây chính là lúc tôi trở nên có ý kiến: Hầu hết các vấn đề về vị trí được cho là do “tầm nhìn” thực chất là các vấn đề bảo trì được che đậy dưới lớp vỏ "tầm nhìn".
Nếu bạn muốn giảm bớt tranh cãi trên sàn sản xuất, hãy kết hợp tầm nhìn với kỷ luật quy trình.
Điều đó bao gồm cả đào tạo.
Nếu bạn đang xây dựng một đường dây mới hoặc cải tạo một đường dây cũ kỹ, hãy lập kế hoạch hỗ trợ giống như cách bạn lập kế hoạch cho các đường dây cấp nguồn. Tôi sẽ bắt đầu với nhà cung cấp của bạn. Đào tạo và hỗ trợ sau bán hàng cho các đội SMT và đảm bảo rằng họ sẽ giúp bạn thiết lập các bài kiểm tra chấp nhận xung quanh các điểm tham chiếu, các trường hợp từ chối do tầm nhìn dưới và sự lệch của vòi phun—không chỉ đơn giản là “nó hoạt động”.”
Mẹo từ NIST: Các nhà máy thông minh đang chuyển sang hệ thống thị giác được giám sát và có thể kiểm tra.
Đây không phải là một sở thích ngách. Đây chính là hướng đi của ngành công nghiệp.
Vào tháng 5 năm 2024, Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) đã mô tả một nền tảng giám sát sản xuất bao gồm máy quay kiểm tra và các cảm biến được thiết kế để phát hiện sớm các lỗi trong quá trình sản xuất (trước khi chúng trở thành phế phẩm). Đó chính là tư duy mà các dây chuyền SMT cũng cần: trang bị các thiết bị đo lường cho quá trình, đo lường nó, rồi điều chỉnh nó. NIST về giám sát được tăng cường bằng trí tuệ nhân tạo trong sản xuất (1/5/2024). (Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST))
Nhà máy khác. Bài học giống nhau.
Nếu hệ thống thị giác pick-and-place của bạn không thể đo lường được, nó không thể được quản lý.
Điều mà người mua nên tập trung vào: “tính năng” thực sự quan trọng.
Bạn đã hỏi: Các tính năng tốt nhất của hệ thống thị giác cho máy đặt và lấy.
Dưới đây là danh sách rút gọn của tôi. Nó thẳng thắn vì một lý do.
- Quy trình hiệu chuẩn có thể lặp lại (không phải “được hiệu chuẩn tại nhà máy”, mà là “có thể kiểm tra tại hiện trường”)
- Độ bền của tầm nhìn phía dưới trên các gói thực tế (QFN, BGA, hình dạng đặc biệt, bề mặt bóng)
- Dung sai tham chiếu Đối với các bảng không hoàn hảo (độ tương phản, ô nhiễm, che phủ một phần)
- Nhật ký có thể hành động (có thể xuất khẩu, có dấu thời gian, liên kết với ID của bộ cấp liệu/vòi phun/bảng mạch)
- Xử lý từ chối Điều đó không làm giảm hiệu suất (các lần thử lại thông minh, không phải vòng lặp vô tận)
- Khả năng bảo trì (Bạn có thể làm sạch ống kính, thay đèn, hiệu chỉnh lại nhanh như thế nào?)
Nếu bạn đang làm mẫu thử nghiệm, vấn đề của bạn là việc chuyển đổi và tối ưu hóa thư viện—vì vậy hãy ưu tiên tính linh hoạt và khả năng hiển thị. Đó là lý do tại sao tôi thường hướng các đội nhỏ đến các cấu hình như Dây chuyền sản xuất mẫu thử và sản xuất số lượng nhỏ bằng công nghệ hàn bề mặt (SMT) Thay vì mua một “quái vật tốc độ” trở nên dễ vỡ như một diva ngay khi bạn cắm một đầu nối có hình dạng lạ.
Nếu bạn đang tập trung vào khối lượng, thông lượng là yếu tố quan trọng, nhưng chỉ sau khi đã đảm bảo tính ổn định. Hãy xem xét Cấu hình dây chuyền sản xuất SMT tốc độ cao quy mô lớn và đặt ra một câu hỏi khó: Hệ thống thị giác hoạt động như thế nào ở tốc độ cao khi đường truyền bị bẩn nhẹ, ấm nhẹ và có chút gấp gáp?
Câu hỏi thường gặp
Hệ thống thị giác cho quy trình đặt và lấy linh kiện hoạt động như thế nào?
Hệ thống thị giác đặt và lấy linh kiện là một tập hợp các camera, hệ thống chiếu sáng, quy trình hiệu chuẩn và thuật toán dùng để xác định các điểm tham chiếu trên bảng mạch in (PCB) và đo vị trí thực tế cùng góc xoay của từng linh kiện, giúp máy điều chỉnh lỗi đặt linh kiện theo thời gian thực, thường bằng cách áp dụng các độ lệch XY/theta trước khi vòi phun thả linh kiện. Trên thực tế, hệ thống này chạy hai vòng lặp: căn chỉnh bảng mạch (điểm tham chiếu) và căn chỉnh linh kiện (hệ thống thị giác trên/dưới). Nếu một trong hai vòng lặp có kiểm soát ánh sáng yếu hoặc quy trình hiệu chuẩn không tốt, hệ thống “thị giác” của bạn sẽ trở thành một máy tạo số ngẫu nhiên có gắn camera.
Định vị tham chiếu là gì trong SMT?
Định vị tham chiếu trong SMT là quá trình phát hiện các dấu tham chiếu trên bảng mạch in (PCB) để tính toán hệ tọa độ hiện tại của bảng mạch—điểm gốc, góc xoay và đôi khi là độ biến dạng—để máy đặt linh kiện có thể ánh xạ dữ liệu đặt linh kiện CAD lên vị trí thực tế của bảng mạch, ngay cả khi bảng mạch bị dịch chuyển hoặc xoay trong quá trình xử lý. Hệ thống tốt sẽ hiển thị mức độ tin cậy, sai số còn lại và số lần thử lại. Hệ thống kém chỉ đơn giản là “đạt” cho đến khi không còn đạt nữa.
Sự khác biệt giữa chế độ quan sát từ dưới lên và chế độ quan sát từ trên xuống trên máy đặt linh kiện là gì?
Hệ thống camera quan sát phía dưới là một hệ thống camera hướng lên, dùng để đo lường linh kiện khi nó được giữ bởi vòi phun, nhằm điều chỉnh vị trí trung tâm và góc xoay trước khi đặt linh kiện. Trong khi đó, hệ thống camera quan sát phía trên là một hệ thống camera hướng xuống, được sử dụng để xác minh vị trí lấy linh kiện, phát hiện các trường hợp lấy sai và xử lý một số tác vụ nhận dạng hình dạng đặc biệt tùy thuộc vào thiết kế máy và quy trình làm việc. Nếu bạn quan tâm đến khoảng cách nhỏ và góc theta nhất quán, hệ thống camera quan sát phía dưới sẽ đảm nhận vai trò chính.
Điều gì gây ra lỗi căn chỉnh giữa vòi phun và đệm ngay cả khi hệ thống quan sát hoạt động tốt?
Lỗi căn chỉnh vòi phun với đế là sự không khớp giữa vị trí đế dự kiến và vị trí đặt linh kiện thực tế do trôi cơ học, trượt chân không, mài mòn vòi phun hoặc sai lệch hiệu chuẩn, ngay cả khi hệ thống thị giác tính toán các điều chỉnh, vì việc xử lý vật lý của linh kiện có thể thay đổi giữa quá trình đo lường và đặt linh kiện. Theo dõi xu hướng chân không, tình trạng vòi phun và sự trôi dạt của điều chỉnh theo thời gian. Hệ thống thị giác không thể “nhìn thấy” linh kiện quay sau khi chụp ảnh bằng camera.
Trước khi mua máy để nhận diện và căn chỉnh linh kiện, tôi nên kiểm tra những gì?
Một bài kiểm tra thực tế để đánh giá khả năng nhận diện và căn chỉnh linh kiện là thực hiện một chuỗi thử nghiệm có kiểm soát sử dụng các linh kiện và bo mạch trong điều kiện xấu nhất để đo lường độ ổn định phát hiện điểm tham chiếu, tỷ lệ loại bỏ hình ảnh dưới, độ lệch điều chỉnh và độ lặp lại giữa các ca làm việc, xác minh rằng nhật ký và quy trình hiệu chuẩn của máy cho phép bạn chẩn đoán sự trôi dạt thay vì phỏng đoán khi lỗi xuất hiện. Hãy mang theo các linh kiện bóng loáng, linh kiện thụ động nhỏ và một bo mạch có điểm tham chiếu không hoàn hảo. Bạn không phải là người thô lỗ—bạn đang thực tế.
Kết luận
Nếu bạn cần hỗ trợ trong việc lựa chọn cấu hình (hoặc muốn kiểm tra tính thực tế của bảng thông số kỹ thuật từ nhà cung cấp), hãy bắt đầu với chúng tôi. Tổng quan về các giải pháp dây chuyền SMT trọn gói và nắm lấy Tải xuống danh mục máy đặt và lấy. Khi bạn đã sẵn sàng, Liên hệ với đội ngũ của chúng tôi Và hãy cho chúng tôi biết các thành phần khó khăn nhất của bạn (01005? 0,4 mm QFN? hình dạng đặc biệt?) và mục tiêu Cpk của bạn — sau đó chúng ta sẽ thảo luận về những gì hệ thống thị giác phải chứng minh, chứ không phải những gì brochure tuyên bố.
