激光三角測量法3D錫膏印刷質(zhì)量如何檢測

錫膏印刷是表面貼裝技術(shù)（SMT）生產(chǎn)工藝中的一道關(guān)鍵工序，錫膏的印刷質(zhì)量會直接影響 SMT組裝的質(zhì)量和效率。貼片安裝電子產(chǎn)品的缺陷80%以上都是由于錫膏印刷質(zhì)量缺陷如（少錫、多錫、橋連、污染等）引起的，所以必須要對錫膏印刷質(zhì)量進(jìn)行檢測。

關(guān)于錫膏檢測？

錫膏檢測系統(tǒng)（SPI）主要分為二維（2D）和三維（3D）檢測兩種。

（1）2D檢測

2D錫膏質(zhì)量檢測一般只能檢測出錫膏質(zhì)量缺陷中的少錫、多錫、橋連和污染，而無法測出錫膏的三維厚度、體積以及形狀缺陷。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電子產(chǎn)品的日趨復(fù)雜，貼片元器件向精細(xì)化發(fā)展。表面安裝器件本身的體積越來越小，引腳和走線越來越密，組件尺寸越來越小，導(dǎo)致錫膏的三維厚度和體積的檢測也越來越重要。

（2）3D檢測

2D錫膏印刷質(zhì)量檢測并不能真實(shí)全面地評價錫膏的質(zhì)量，錫膏3D檢測技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，以解決2D平面檢測無法處理的問題。錫膏3D測量技術(shù)采用激光掃描的方法獲得錫膏每個點(diǎn)的3D數(shù)據(jù)，這樣便可以通過成百上千條線而不是一條線來判斷錫膏的印刷質(zhì)量。

主流方法？

目前，三維錫膏檢測系統(tǒng)主要采用兩種主流方法 ：一種是激光三角測量法，這種這種方法是典型的線掃描方式；另一種是相位測量輪廓術(shù)，這種方法是面掃描方式。其中激光三角法分為直射式結(jié)構(gòu)和斜射式結(jié)構(gòu)。

（1）直射式結(jié)構(gòu)

激光三角測量法原理如下所示

激光器發(fā)射的光束經(jīng)過待測物體表面的反射，在相機(jī)上成像。當(dāng)被測物體輪廓發(fā)生變化時，相機(jī)中的成像位置也發(fā)生變化。由相點(diǎn)發(fā)生的位移，根據(jù)相關(guān)的關(guān)系式得到待測面的位移量 x，兩者之間的關(guān)系式如下 ：

其中：a是待測點(diǎn)到成像透鏡中心的距離 ；b是待測點(diǎn)的像點(diǎn)到成像透鏡中心的距離 ；θ是激光束光軸和成像透鏡光軸的夾角。

（2)斜射式結(jié)構(gòu)

斜射式激光三角測量中，激光器的發(fā)射光與待測物表面成一定角度入射到物體表面。

待測物體表面的位移與相點(diǎn)發(fā)生的位移的關(guān)系式如下式 ：

其中：a是待測點(diǎn)到成像透鏡中心的距離 ；b是待測點(diǎn)的像點(diǎn)到成像透鏡中心的距離 ；θ1是激光束光軸和待測面法線的夾角 ；θ2是成像透鏡和待測面法線的夾角。

（3）特點(diǎn)：

激光三角法的優(yōu)點(diǎn)在于信號處理簡單可靠，無需復(fù)雜的條紋分析就能測得物體表面的輪廓 ；但其存在的不足是精度不高，也不能實(shí)現(xiàn)小尺寸測量，另外實(shí)時性也不是很好。相移測量法雖然在相位與高度的轉(zhuǎn)換過程中也使用了三角法原理，但是在相位測量上與激光三法有本質(zhì)的不同，精度要比激光三角法高很多，但是同樣不能完成錫膏小尺寸測量。

市場狀況？

（1）國際市場

目前市場上高精度錫膏3D測量產(chǎn)品有加拿大Aceris-3D公司的AI-835SP、美國LASCAN公司的L3000、韓國PARMI公司的SPI2500和韓國SynapseImaging公司的3D MASTER 300錫膏測試儀器等。

其中：（a）AI-835SP、（b）L3000、（c）SPI2500和（d）3D MASTER 3000。

（2)國內(nèi)市場

目前，國內(nèi)PCB制板廠使用的3D錫膏測試設(shè)備還主要依靠進(jìn)口，價格昂貴。因此，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的3D錫膏測試設(shè)備，能幫助國內(nèi)PCB制板業(yè)和IC行業(yè)節(jié)約大量成本。燦銳光學(xué)專門針對錫膏印刷質(zhì)量檢測，推出了一款3D錫膏印刷質(zhì)量檢測光學(xué)方案，方案主要包括LED光源、LCD圖形發(fā)生器、投影鏡頭以及采集PCB圖像的工業(yè)相機(jī)。

基本原理：利用LED光源發(fā)光，通過LCD圖形發(fā)生器再通過投影鏡頭，將結(jié)構(gòu)光投影到待測的PCB板，最后通過一個或者多個高級工業(yè)相機(jī)采集PCB圖像，進(jìn)行預(yù)處理后，采用相應(yīng)的圖像處理算法，對圖像進(jìn)行分析比較判斷，最后給出識別結(jié)果，最終實(shí)現(xiàn)低成本、高精度錫膏質(zhì)量檢測。

光源選擇：在錫膏印刷質(zhì)量檢測中，光源類型的選擇與光源所處的位置，對檢測結(jié)果有著極其重要的影響。常見的光源有白熾燈、鈉燈、LED、激光等。這套方案中采用的是高亮度120°焦平面的LED光源，該光源單色性好，獲得的圖像的前景與背景有較好的區(qū)分度，進(jìn)入實(shí)現(xiàn)較高的識別率，降低漏檢率。

優(yōu)勢：投影鏡頭可以在0°~ 45°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)PCB板的全方位檢查，各個角度的檢測，同時還能對PCB板小范圍內(nèi)錫膏的體積、面積、高度、偏移和形狀進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)高精度檢測質(zhì)量。幫助用戶降低成本，檢測出小體積錫膏的質(zhì)量問題，實(shí)現(xiàn)高精度、快速、全面的PCB檢測。