Kamerás minőség-ellenőrzési technikák Modular-X-szel

„Hiszem, ha látom” – szoktuk mondani, ami azt is jelzi, hogy a legmegbízhatóbb érzékünknek a látást gondoljuk. A gépek „látása”, vizuális feldolgozóképessége ma már sokszor még ezt a szintet is felülmúlja. A folyamatba épített vizuális minőség-ellenőrzés pedig – sebessége, reprodukálhatósága és „fáradhatatlansága” miatt – versenyképesen csak géppel valósítható meg.

Napjaink korszerű termékeinek értékében egyre nagyobb arányt képvisel a fejlesztés, amely – például a kamerás mérések és a digitális képfeldolgozás területén – szinte elképzelhetetlen ütemben termelik ki az újdonságokat. A gyártásközi minőség-ellenőrzésnek ez a technikája egyre fontosabb, és több esetben ez az egyetlen lehetséges megoldás. Az ipar egyre korszerűbb, gyorsabb és nagyobb felbontású kamerákat dob a piacra, és ezt a trendet a képfeldolgozó alkalmazásoknak is követniük kell. A megnövekedett igények kielégítésére dolgozták ki a Modular-X ipari képfeldolgozó szoftver legújabb, 64 bites változatát. Használata ergonomikus, egyszerű, korszerű megoldásaival a képfeldolgozó technika jobban érthetővé válik. A szoftver a National Instruments és az Open CV képfeldolgozó függvényein alapul, amelyeknek a képfeldolgozási piac legjobb algoritmusai között a helyük.

Nagy képek és nagy adatmennyiség kiértékelése, kameraüzemmódok

A leggyorsabb megoldást jelentő célhardverek (FPGA- és GPU-alapú képfeldolgozó eszközök) mellett a korszerű, többmagos processzorok többszálas képfeldolgozása is jelentős előrelépést jelent a régebbi technikákkal szemben. A nagyfelbontású képek memóriában végzett képfeldolgozó műveletei a Modular-X 64 bites rendszerrel, többszálas programvégrehajtással jól kezelhetők, és az elméleti 8 Terrabájtos maximális memóriaméret biztosan nem szab határt a többkamerás rendszerek megnövekedett memóriaigényének. A korszerű kameráknál manipulálni tudjuk, hogy a szenzor mely területeit küldje el a kamera képfeldolgozásra (AOI mód), ezért csak az eleve hasznos információkat, képrészleteket továbbítják a PC-be. Hasonló adatsávszélesség-takarékos üzem a kameráknál, ha maga a kamera átlagolja vagy vonja össze adott algoritmus szerint a pixeleket (binning mód), vagy csak minden második, harmadik stb. pixelt olvassa ki (subsampling mód), ezzel is elősegítve a gyorsabb adattovábbítást és képfeldolgozást. Ez a technika akkor lehet érdekes, ha működés közben váltogatjuk a kameramódokat, és a nagy képfelbontást csak ott használjuk, ahol valóban értékes információ van a képen.

Autofókusz és kódolvasás

Manapság egy optikai mérőrendszertől már egyre több alkalmazásban várják el, hogy képes legyen a termelési folyamatban megjelenő munkadarabot azonosítani. Erre kínál megoldást a kódolvasó funkció, amellyel lehetőség nyílik 1D-vonalkódok és DTM-kódok (Data Matrix) olvasására (1. ábra). A gépi látás szoftvercsomag – beépített függvényei segítségével – még előnytelen nézetből készített képből is ki tudja olvasni a kódot. A másik előnye, hogy úgy tud képeket készíteni, hogy előtte a kódra fókuszál. Ezt egy kamera igen széles – akár 7 dioptriás – tartományban is el tudja végezni az Optotune-folyadéklencsével, sőt már léteznek olyan digitális ipari kamerák, amiket eleve folyadék­lencsével szereltek (uEye XS, XC).

1. ábra

Nagy mélységélességű kép készítése és kiértékelése

Ha egy objektum „mélyen tagolt”, az optika csak nagyon korlátozott módon – erős rekeszeléssel, kompromisszumok árán – képes a különböző tárgytávolságú részleteket leképezni. Ha azonban több képet készítünk, amelyek mindegyike a kép egy-egy fontos részletére van fókuszálva, a képek egy képpé egyesítésével és utófeldolgozásával a hagyományos technikákkal szemben minden lényeges részletében éles képet készíthetünk. Ezen az elven működik a Modular-X szoftver egyik kiegészítése. A folyadéklencsés kamera 15 ms alatt rá tud állni az új fókuszpontra. Két választható módszer áll rendelkezésre: az egyik a más-más mélységélességgel készült képek összeillesztése a detektált kontúrok mentén , a másik a pixelenkénti élességszámítással meghatározott képpontok (általában képsorozat esetén használatos) illesztése a nagy mélységélességű képbe. Figyelembe kell venni azt a mellékhatást, hogy a fókusztávolság változtatásával változik az optika látószöge – és ezzel a perspektivikus torzítása is. Az ennek kompenzálásához szükséges képi transzformációkat is elvégzi a szoftvermodul, amely ezen a módon nagy mélységélességű képet tud előállítani. Az egyszerűbb módszernél (a kontúrok mentén összerakott képnél) az egyes képrészleteket nem kell transzformálni, ezért ez sokkal gyorsabb képillesztést eredményez, továbbá 2D-s mérésre is alkalmas (2. ábra).

2. ábra 

Nagy dinamikatartományú (HDR) kép készítése P-íriszes optikával

A digitális ipari kamerák a vizuális képet CMOS- vagy CCD-szen­zorokkal alakítják digitális jelsorozattá. Bár a szenzortechnika rohamosan fejlődik, a jelenlegi, korszerű szenzorokkal is gyakran előfordul, hogy a kép bizonyos részei már elérték a szenzor által maximálisan feldolgozható fényerősséget, míg más részek sötétek maradtak. Az úgynevezett HDR- (High Dynamic Range) -technika alkalmazásával olyan nagy dinamikatartományú fényviszonyok is jól kezelhetők, amelyek már az emberi szem számára is gondot jelentenének. A Modular-X egyik kiegészítése alkalmas a precíziós, automatikus beállítású, ún. P-írisszel szerelt optikák gyors vezérlésére és az általában 2-3 különböző aperturával készült képek összeillesztésére. Ezzel megnövelt dinamikájú kép készíthető, amely sok esetben megbízhatóvá teszi azokat az applikációkat, amelyeknél nagy fényességkülönbségű részletekből álló képeket kell előállítani. Ezek tipikusan a kültéri kamerás alkalmazások.

A NyÁK-típusú alkatrészek vizsgálati technikái

A mai elektronikai panelgyártás csúcstechnológiáját ismerők esetleg kétkedve olvassák az egyszerűbb Automated Optical Inspection- (AOI) -rendszerek funkcióit: mégis, hogy lenne ez képes versenyezni a bonyolult AOI-rendszerekkel? Az indok meglepően egyszerű: a versenyelőny az ár, a flexibilitás és a programozhatóság egyszerűsége. A Modular-X-ben fejlesztett minőség-ellenőrző alkalmazás jelentősen csökkenti az ellenőrző AOI-gép üzembe helyezési idejét, és új termék bevezetésekor vagy esetleges beszállított komponensek váltásánál rendkívül rugalmasan lehet a mérőprogramot adaptálni.

A NyÁK-lapok lakkozásának területi meghatározására az egyik leggyakrabban használt technika a megvilágítás UV-fénnyel. Színes kameránál adott színre vagy színtartományra szűrve a lakkozást nagyon határozottan el lehet különíteni a lakkozatlan területektől. Ezzel tehát a területet, illetve egyes alkatrészek lakkozását, vagy ellenkezőleg, lakkmentességét lehet ellenőrizni (3. ábra).

3. ábra

Egy másik speciális vizsgálati technika az alacsony szögű megvilágítás alkalmazása. Ezzel az SMD és a furatszerelt alkatrészek jól elkülöníthetőkké válnak a NyÁK-laptól, annak színétől függetlenül.

A furatszerelt alkatrészeknél leggyakrabban előforduló hibák:

• A hullámforrasztás során a szükségesnél több forraszanyag kerül a panelre, rövidzárat okozva ezzel az alkatrészek között (4. ábra), 

• A hullámforrasztás során a forraszanyag hiánya lép fel, ennek következtében az alkatrész beforrasztása hibás lesz (4. ábra),

4. ábra

Az SMD-alkatrészeknél gyakran előforduló hibák:

• Az alkatrész nincs jelen,

• Az alkatrész nincs helyesen beforrasztva, pl. elfordult (5.  ábra),

• Az alkatrész a helyén van, viszont forraszanyagtöbblet van az SMD-alkatrész egyik vagy esetleg mindkét kontaktusán (5. ábra).

5. ábra

A NyÁK-típusú termékek gyártásánál felmerülő más hibaforrá­sok feltérképezésében; mint például csatlakozók, csatlakozó tűk és más átmenőfuratos alkatrészek vizsgálatában, a kondenzátorpolaritás ellenőrzésében és a beültetett alkatrészek azonosításában nyújt hathatós segítséget a Modular-X legújabb 4.0-ás 64 bites változata.

Szerző: Tóth Sándor – SANXO

SANXO-Systems
Finn-Magyar Méréstechnikai
és Automatizálási Kft.
1221 Budapest, Arany J. u. 87/B
Tel.: +36 1 226 2624/105
Mobil: +36 30 327 1100
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.sanxo.eu

Még több SANXO-Systems

Címkék: ipari képfeldolgozás | nagy dinamika | nagy mélységélesség | AOI | HDR