ES2229927A1 - Procedimiento y equipo para la inspeccion de soldadura de dispositivos de montaje en superficie. - Google Patents
Procedimiento y equipo para la inspeccion de soldadura de dispositivos de montaje en superficie.Info
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Abstract
Procedimiento y equipo para la inspección de soldadura de dispositivos de montaje en superficie. Se extraen inicialmente muestras de zonas de la superficie sin soldar para obtener información inicial de color de zonas de cobre sin soldadura, avanzando continuamente las superficies hacia una zona de inspección donde se divide virtualmente la superficie a inspeccionar en una rejilla de sectores y se capturan imágenes de éstas con unas cámaras que son procesadas para identificar fallos de soldadura mediante análisis comparativo del cobre respecto a dichas muestras iniciales. Después se valida el resultado de la inspección inspeccionando nuevas superficies, reparando las defectuosas y validando la actuación realizada. El equipo incluye la zona de inspección con dichas cámaras, medios de avance continuo de las superficies, medios de iluminación, medios de detección de presencia e identificación de las superficies y un equipo de proceso de imágenes y gestión de base de datos.
Description
Procedimiento y equipo para la inspección de
soldadura de dispositivos de montaje en superficie.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la inspección de soldadura cuyo objetivo
principal es la detección de falta de soldadura en dispositivos de
montaje en superficie, por ejemplo en placas de circuito impreso,
utilizando visión computerizada y medios de procesamiento de la
imagen obtenida.
La invención también se refiere a un equipo
utilizado para llevar a cabo el citado proceso, el cual puede estar
configurado para trabajar fuera de línea con un transportador de
carga y descarga manual, de manera que es el operario quien acciona
el equipo. El equipo de la invención también puede configurarse en
línea de manera que el operario extrae las placas defectuosas de la
línea y las repara o bien se proporciona el diagnóstico en
posiciones remotas a través de una red.
El análisis de placas de circuito impreso, y en
particular de los elementos y dispositivos soldados en las mismas,
así como de las características mecánicas y eléctricas de éstos,
está ampliamente descrito en la literatura de patentes. A modo de
ejemplo, los documentos n° US4.809.308, US5.583.904, US6.404.206,
EPO.236.001, y US6.185.273 describen la utilización de
rayos-X para la medición de las características
estructurales de placas de circuito y sus soldaduras. La patente n°
US5.291.535 propone analizar la imagen de la sección de una
conexión eléctrica para determinar si existe falta o exceso de
soldadura.
En la patente n° US5.812.693 se describe una
unidad de inspección de placas de circuito impreso que adquiere
datos de imagen de la placa de circuito los cuales son analizados
por un procesador y se utiliza un sistema de transporte por etapas
con unos motores de accionamiento.
La patente n° US6.314.201 hace referencia a la
determinación por láser de la altura de las conexiones eléctricas a
través de imágenes transversales de éstas.
La patente n° US6.580.501 propone un aparato para
la inspección visual de las soldaduras de los componentes de
circuitos impresos. Comprende una unidad ocular, un cabezal de
lente y una unidad de transmisión de imagen para transmitir la
imagen recibida por dicho cabezal a la unidad ocular y un
dispositivo de iluminación para iluminar las soldaduras a
analizar.
En la patente n° EPO.990.918 se describe un
dispositivo y un procedimiento para la inspección no destructiva de
un dispositivo semiconductor. Se utiliza un rayo láser aplicado a
la superficie del dispositivo de manera que la posición del defecto
se calienta provocando una corriente
termo-electromotriz que induce un campo magnético
detectado por un detector apropiado. La inspección del defecto se
ve a través de un visualizador.
La patente n° EPO.341.806 se refiere a un aparato
para inspeccionar circuitos eléctricos formado por un cabezal de
inspección montado sobre una mesa el cual se mueve por encima del
circuito a analizar para realizar la inspección mediante una serie
de cámaras que incorpora y con la ayuda de medios de iluminación
adecuados.
La patente n° WO0l/96840 se refiere a un sistema
de inspección óptica y a un procedimiento para la detección de
defectos en una superficie de difracción. Comprende medios de
iluminación que iluminan la superficie generando una distribución
de intensidad dispersa en respuesta a un defecto. Se disponen
medios de detección del nivel de intensidad de dicha distribución
de intensidad dispersa y medios para establecer un nivel mínimo de
la misma, medios sensibles a dicho nivel mínimo para indicar
ausencia o presencia de fallo y medios para mover la superficie de
difracción para la inspección de la misma generando un modelo.
En la patente n° WO99/50680 se analiza un
circuito eléctrico desde su parte inferior. Para ello se forma una
capa de un recubrimiento antirreflectante sobre la cara posterior
del substrato antes de detectar la radiación electromagnética que
emana de la misma al aplicar un rayo de dicha radiación hacia la
cara posterior del substrato. Después se detecta la respuesta
eléctrica del circuito.
En la patente n° WO00/72030 se analizan circuitos
integrados utilizando una plataforma de pruebas donde se dispone
el circuito microelectrónico. Se aplica una señal al circuito y se
dispone una sonda que recibe una respuesta electromagnética (por
ejemplo RF) del circuito la cual va conectada a un ordenador para
analizar las citadas señales de respuesta.
La patente n° WO00/46608 describe una técnica de
inspección óptica para elementos electrónicos. Solamente se
inspeccionan los patrones conductores de una capa superior, la cual
se encuentra sobre una capa aislante intermedia transparente o
translúcida y, a su vez, sobre una capa o capas de base debajo de
ésta.
La patente n° ES2.042.923 también se refiere a
una técnica de inspección óptica para circuitos impresos que
incorporan elementos en su superficie por soldadura aplicando
iluminación difusa de ángulo bajo desde una lámpara fluorescente
circular observando la imagen con una cámara. La imagen es
digitalizada y analizada para producir una señal correspondiente a
la adecuación de la soldadura que puede ser utilizada para
trasladar el circuito impreso a una nueva posición para la
inspección automática de otra soldadura del mismo.
Ninguno de dichos documentos describe ni sugiere
la inspección de placas de circuitos eléctricos y de sus
componentes montados en superficie utilizando una pluralidad de
cámaras de acuerdo con una división virtual de la superficie del
circuito en zonas de análisis.
La invención propone una alternativa a los
sistemas descritos con relación al estado de la técnica presentando
un procedimiento para la inspección de soldadura de dispositivos de
montaje en superficie, por ejemplo en placas de circuito impreso
utilizando un equipo específico en el que una pluralidad de
superficies (tales como por ejemplo placas de circuito impreso)
avanzan adecuadamente a través de unos medios de avance continuo
hacia una zona de inspección donde se realiza un una visualización
óptica de diversas zonas de la superficie a inspeccionar.
El citado equipo va asociado también a un
software de inspección a través del cual se procesan las imágenes
obtenidas para detectar la existencia y la ubicación de fallos de
soldadura. Con este software puede gestionarse también una base de
datos para el seguimiento exhaustivo de la calidad del proceso de
fabricación, la cual incluye un conjunto de parámetros que permiten
corregir y perfeccionar el proceso de inspección de las
placas.
El procedimiento objeto de la presente invención
se inicia con una etapa de extracción de muestras de zonas de una
superficie sin soldar para obtener la información inicial de color
necesaria para el proceso que corresponden a áreas de zonas de
cobre en las que no se ha producido soldadura.
Las superficies a analizar, por ejemplo placas de
circuitos impresos, incorporan unas etiquetas de identificación
que son reconocidas por el equipo de la invención. Estas etiquetas
se disponen en una zona determinada en coincidencia con la
ubicación de un lector del equipo (que se describirá en lo
sucesivo) para que estas etiquetas sean legibles. El equipo utiliza
los códigos impresos en dichas etiquetas para identificarlas y
hacer posible consultar los resultados después de la
inspección.
La identificación de las superficies se basa en
la utilización de un código bidimensional (distinto de un código de
barras convencional). Para leer este tipo de códigos se utilizan
lectores de tipo CCD, de funcionamiento similar a una cámara. Estos
lectores adquieren una imagen, la analizan, y como salida dan los
valores leídos.
Las placas avanzan de manera continua a través de
dichos medios de avance continuo hacia la zona de inspección del
equipo. En esta zona de inspección del equipo se lleva a cabo una
división virtual de la superficie a inspeccionar en varias zonas de
análisis. Esta división virtual de la superficie a inspeccionar
determina una rejilla de sectores de análisis.
La placa a analizar pasa por unos medios de
detección e identificación automática del tipo de placa a
inspeccionar dispuestos en el equipo en sentido longitudinal según
el avance.
La división de la superficie de la placa en una
rejilla permite una inspección por sectores permitiendo una mayor
agilidad y precisión. Dicha rejilla viene dada por el hecho de
utilizar varias cámaras, cuya finalidad es poder adquirir imágenes
de mayor resolución.
La placa que se va a analizar pasa inicialmente
por un lector del equipo, tal como se describirá más adelante, de
manera que la etiqueta de identificación de la placa queda bajo el
citado lector a una cierta distancia del mismo. En el momento de la
lectura el software recibe los datos de identificación de la placa
(modelo y número de serie).
Unas cámaras dispuestas convenientemente en la
citada zona de inspección del equipo realizan la captura de una
serie de imágenes de las superficies a inspeccionar. Las imágenes
capturadas son procesadas posteriormente por medio del citado
software de inspección del equipo apropiado para la identificación
de fallos de soldadura en las mismas mediante el análisis
comparativo de la tonalidad del cobre respecto a las muestras
iniciales tomadas en la etapa del procedimiento tal como se ha
descrito anteriormente. La orientación de la placa para visualizar
un posible fallo es la cara del dispositivo de montaje en
superficie con el lado de avance DIP hacia arriba. Las cámaras
identifican la tonalidad del cobre y la comparan con la tonalidad
identificada previamente de dichas muestras que corresponden, como
se ha indicado, a placas sin soldar, contemplando el caso en que un
cambio de tonalidad pueda deberse también al efecto de iluminación
deslocalizada. Debe destacarse especialmente el hecho de que el
análisis se realiza en la totalidad de la superficie de la placa
sin necesidad de definir la posición de los componentes a
inspeccionar.
Tras el procesamiento de las imágenes obtenidas
se visualiza en pantalla el resultado de la inspección de soldadura
realizada sobre las citadas zonas de la superficie. El resultado
visualizado puede ser de "diagnóstico correcto", en cuyo caso
se pasa a inspeccionar la siguiente superficie, de "diagnóstico
incorrecto", en cuyo caso se visualizan los defectos en una o
más de los sectores afectados, y "sin prueba", en el caso de
que la superficie no haya sido inspeccionada.
La etiqueta de identificación de la superficie
analizada se lee en posiciones posteriores, diferentes de donde se
realiza la inspección. Con esos datos se consulta remotamente la
base de datos que contiene los resultados de las inspecciones,
mostrando a un operario el resultado (ubicación del defecto y una
imagen del mismo) para que el operario proceda a su reparación.
Si el resultado es de diagnóstico incorrecto se
procede a la reparación de las averías de las superficies
defectuosas en las zonas determinadas por el proceso de imagen y
después el operario valida la actuación realizada sobre la
superficie por selección del diagnóstico para cada zona de fallo
entre los modos "pendiente" (reparación no validada),
"reparado" (diagnóstico de avería reparada) y "falso
defecto" (diagnóstico de un defecto que realmente no lo era) y
validación final de dicha información introducida.
Si es necesario, se ajustarán los medios de
avance en caso de que alguna de las placas no haya podido ser leída
en dicha zona de inspección. Esto puede deberse a que la etiqueta
de identificación de la placa esté sucia, levantada o arrugada, o a
que la etiqueta carezca de los márgenes blancos necesarios (mínimo
1 mm). Otros motivos pueden ser que las placas avancen muy juntas
entre sí en los medios de avance en el momento de realizar la
inspección.
Preferiblemente, la etapa de captura de imágenes
de las superficies a inspeccionar se realiza utilizando tres
cámaras, cada una de las cuales apunta a un sector en los cuales se
subdivide la superficie a inspeccionar.
Ventajosamente, los resultados obtenidos en la
etapa de procesamiento de las imágenes capturadas son almacenados
en una base de datos que es gestionada por el citado software de
inspección.
Como se ha indicado anteriormente, la invención
se refiere también a un equipo para la inspección de soldadura de
dispositivos de montaje en superficie, por ejemplo en placas de
circuito impreso, adaptado para llevar a cabo el procedimiento
descrito anteriormente de acuerdo con la invención. El equipo está
provisto, entre otros elementos, de una zona de inspección y medios
de avance continuo de las superficies a inspeccionar.
En la citada zona de inspección se disponen unas
cámaras (preferiblemente tres) tal como se ha indicado
anteriormente. Estas cámaras están adaptadas convenientemente para
captar imágenes de sectores de la superficie a inspeccionar y
transmitirlas para su proceso posterior a través del citado
software. El equipo está adaptado para quedar dispuesto a
continuación de una máquina de soldadura de placas de circuito
formando parte del proceso de producción de dichas placas.
Se prevé la disposición de medios de iluminación
de las superficies a inspeccionar en el citado equipo, así como
medios de detección e identificación automática del tipo de placa a
inspeccionar. Las cámaras, los medios de detección y los medios de
iluminación van conectados a medios informáticos que incorporan el
citado software de inspección. El equipo puede estar configurado
para trabajar fuera de línea con un transportador de carga y
descarga manual, de manera que el operario acciona el equipo, o
bien puede configurarse en línea de manera que el operario extrae
las placas defectuosas de la línea y las repara o bien se
proporciona el diagnóstico en posiciones remotas a través de una
red.
En una realización del equipo de la invención,
los citados medios de detección de presencia y de identificación de
placas comprenden un lector adaptado para leer una etiqueta de
identificación adherida a la placa a inspeccionar. Este lector está
asociado a medios acústicos que se activan cada vez que se lee la
etiqueta de identificación de una placa.
El procedimiento y el equipo que se han descrito
de acuerdo con la invención aportan numerosas ventajas respecto a
los sistemas descritos de acuerdo con la técnica anterior. En
primer lugar, es posible inspeccionar cualquier tipo de placa si
ésta va debidamente identificada, con lo que se obtiene un proceso
muy versátil. Por otra parte, las placas son inspeccionadas de
manera continua en una estación de inspección del equipo, de manera
que el procedimiento se agiliza drásticamente reduciéndose
notablemente los tiempos de proceso respecto a los sistemas
convencionales. Finalmente, otra ventaja que debe destacarse del
procedimiento de la invención es que permite determinar con
precisión el sector de la superficie analizada en el cual se
encuentra el error. Todo ello se lleva a cabo, como se ha indicado
anteriormente, sin realizar paros en el proceso, tanto de
producción como de análisis de las placas. Otra ventaja importante
de la invención es que no es necesario definir las zonas precisas
donde inspeccionar, se inspecciona la totalidad de la superficie de
la placa.
Las características y las ventajas del
procedimiento y del equipo objeto de la presente invención
resultarán más claras a partir de la descripción detallada de una
realización preferida. Esta descripción se dará, de aquí en
adelante, a modo de ejemplo no limitativo y con referencia a los
dibujos que se acompañan.
En dichos dibujos:
La figura n° 1 es una vista parcial esquemática
de la superficie de una placa de circuito impreso analizada de
acuerdo con el procedimiento de la presente invención; y
La figura n° 2 ilustra de manera esquemática una
línea de producción de placas de circuito impreso en la cual se
dispone un equipo de acuerdo con una realización de la
invención.
Se relacionan a continuación las distintas
referencias que se han utilizado para describir la realización
preferida del dispositivo de la presente invención:
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
(1) \+ equipo para la inspección de soldadura\cr \+ de
dispositivos de montaje en placas de\cr \+ circuito impreso;\cr
(2) \+ placas de circuito impreso;\cr (3) \+ máquina de
soldadura;\cr (4) \+ zona de inspección;\cr (5) \+ medios de
avance continuo de las\cr \+ placas;\cr (6, 7, 8) \+ cámaras;\cr
(9) \+ zona de salida;\cr (10) \+ sectores de la superficie de
la placa;\cr (11) \+ superficie de la placa;\cr (12) \+ medios
de iluminación;\cr (13) \+ medios de detección de presencia y
de\cr \+ identificación de placas; y\cr (14) \+ zona de
solapamiento.\cr}
El equipo para la inspección de soldadura de
dispositivos de montaje en superficie que se ilustra a modo de
ejemplo en la figura n° 1 de los dibujos que se ajuntan en la
presente memoria ha sido designado en conjunto con la referencia
(1). El equipo (1) está adaptado para la inspección de placas de
circuito impreso (2) como la ilustrada a modo de ejemplo en la
figura n° 2 de los dibujos.
El equipo (1) está dispuesto a continuación de
una máquina de soldadura (3) de placas de circuitos eléctricos,
formando parte del proceso de producción de las mismas.
El equipo (1) comprende básicamente una zona de
inspección (4) y medios de avance continuo (5) de las placas (2) a
inspeccionar, los cuales pueden ser, por ejemplo, una cadena
transportadora.
En la zona de inspección (4) del equipo (1) se
disponen tres cámaras (6, 7, 8) ubicadas en la parte inferior del
plano de avance de las placas (2) en la zona de salida (9) de las
mismas. En la figura n° 2 de los dibujos puede apreciarse la
disposición de las citadas cámaras respecto a la placa (2) a
analizar.
Las cámaras (6, 7, 8) tienen la misión de captar
imágenes de sectores (10) de la superficie (11) de las placas (2)
que son inspeccionadas. Cada sector (10) representa una imagen
capturada por cada cámara (6, 7, 8) formando una secuencia en el
movimiento de avance de la placa (2) en el sentido indicado en la
citada figura n° 2. Cada imagen presenta una resolución horizontal
de 11,6 píxeles/mm y una resolución vertical de 12,5 píxeles/mm
para imágenes de un tamaño de 1024x768 píxeles de placas (2) de 330
x 245 mm. Las imágenes captadas son transmitidas para su posterior
proceso a través de un ordenador que ejecuta un software de
inspección específico.
El equipo (1) incorpora medios de iluminación
(12) formados por unos fluorescentes que iluminan la superficie
(11) de las placas (2) a inspeccionar. Dichos fluorescentes pueden
ser, por ejemplo, los disponibles en el mercado por OSRAM modelo L
8W 123 White, código RS 561- 606. Debe notarse especialmente el
hecho de que los fluorescentes se ubican formando una retícula en
el mismo plano en que se encuentran las ópticas de las cámaras (6,
7, 8), en la parte inferior de la placa (2) con el fin de iluminar
la placa (2) por debajo.
Se disponen también medios de detección de
presencia y de identificación (13) de placas (2) que comprenden
esencialmente un lector CCD adaptado para leer una etiqueta de
identificación que va adherida a la placa a inspeccionar (2). Los
medios de detección de presencia y de identificación (13) de placas
(2) van asociados a unos medios acústicos que se activan cada vez
que se lee la etiqueta de una placa (2). En el momento de la
lectura el software obtiene los datos de identificación de la placa
sin necesidad de operarios manejando el equipo (1), siendo éste
completamente autónomo.
El equipo (1) que se ilustra de manera
esquemática en la figura n° 1 sigue un procedimiento de inspección
automática y continua de placas de circuito (2) y concretamente de
los dispositivos montados en su superficie (11), de acuerdo con el
procedimiento de la invención. Mediante este procedimiento es
posible inspeccionar cualquier tipo de placa (2) si ésta va
debidamente identificada con las citadas etiquetas de
identificación.
En líneas generales, el procedimiento consiste en
extraer inicialmente muestras de zonas (10) de la superficie (11)
de la placa (2) que no tengan soldadura para obtener así la
información inicial de color necesaria para el proceso. La gestión
de las muestras de zonas (10) sin soldadura se describe con mayor
profundidad más adelante en la presente memoria.
Una vez identificadas por el lector (13), las
placas (2) avanzan de manera continua a través de los medios de
avance (5) hacia la zona de inspección (4) del equipo (1). En dicha
zona de inspección (4) se lleva a cabo una división virtual de la
superficie (11) de la placa (2), tal como puede apreciarse en la
figura n° 2. Esta división en filas y columnas de la superficie
(11) de la placa (2) viene dada, por una parte, por las diferentes
cámaras (6, 7, 8) y, por otra, por una serie de sensores que, al
activarse mediante el propio avance de la placa (2), marcan el
momento en que debe realizarse cada adquisición.
Cada cámara (6, 7, 8) del equipo (1) capta
imágenes correspondientes a sectores (10) formando las filas ,y las
columnas de una rejilla virtual de la superficie (11) de la placa
(2). Estas imágenes son procesadas posteriormente por medio de
dicho software de inspección con el cual es posible identificar la
presencia fallos de soldadura en las placas mediante el análisis de
la tonalidad del cobre, así como la determinación de la zona de la
placa en la que se dan estos fallos. En este sentido, las cámaras
(6, 7, 8) identifican la tonalidad del cobre y la comparan con la
tonalidad identificada de las citadas muestras previas
correspondientes a placas sin soldar, tal como se ha indicado,
contemplando el caso en que un cambio de tonalidad pueda deberse
también al efecto de iluminación deslocalizada.
Tras el procesamiento de las imágenes obtenidas
se visualiza en una pantalla del equipo (1) el resultado de la
inspección de soldadura realizada sobre las citadas zonas (10) de
la superficie (11) de la placa (2). El resultado de dicha
inspección puede ser:
- "diagnóstico correcto", en cuyo caso se
pasa a inspeccionar la siguiente placa (2);
- "diagnóstico incorrecto", en cuyo caso se
visualizan los defectos en una o más de los sectores (10) afectados
y almacenamiento en la base de datos los resultados de la
inspección para su posterior consulta; y
- "sin prueba", en el caso de que la placa
(2) no haya sido inspeccionada.
En el caso de "diagnóstico incorrecto" se
procede a la reparación de las averías o fallos de las superficies
(11) defectuosas en las zonas (10) determinadas por el proceso de
imagen.
Posteriormente, el operario valida la actuación
realizada sobre la citada superficie (11) de la placa (2) por
selección del diagnóstico para cada zona de fallo entre los
modos:
- "pendiente" (reparación no validada);
- "reparado" (diagnóstico de avería
reparada); y
- "falso defecto" (diagnóstico de un defecto
que realmente no lo era).
Finalmente, el operario lleva a cabo la
validación de esta información introducida. El caso más común es
aquel en el que la inspección de la placa (2) ofrece un diagnóstico
correcto, en cuyo caso no hay que realizar ningún proceso de
validación, o bien aquel en el que la inspección de la placa (2)
ofrece un diagnóstico incorrecto en una única zona (10), en cuyo
caso se selecciona la citada zona y se valida ésta con la orden de
reparación.
Los resultados obtenidos son almacenados
preferiblemente en una base de datos que es gestionada por el
citado software de inspección. Con esta base de datos es posible
consultar remotamente los resultados de la inspección así como
realizar un seguimiento exhaustivo de la calidad del proceso de
fabricación a través de un conjunto de parámetros que permiten
corregir y perfeccionar el proceso de inspección de las placas
(2).
Puede ser necesario ajustar los medios de avance
(5) en el caso de que alguna de las placas (2) no haya podido ser
leída en la zona de inspección (4) del equipo (1). Esto puede
deberse a que la etiqueta de identificación de la placa (2) esté
sucia, levantada o arrugada, o a que la etiqueta carezca de los
márgenes blancos necesarios (mínimo 1 mm). Otros motivos pueden ser
que las placas (2) avancen muy juntas entre sí en los medios de
avance en el momento de realizar la inspección.
Como se ha indicado, se disponen medios
informáticos que gestionan el software de inspección los cuales
comprenden básicamente un ordenador, una pantalla de visualización y
medios de entrada de órdenes (no ilustrados en las figuras). El
programa de inspección muestra al operario, entre otra información,
detalles para cada placa (2) desglosados por placas (2) así como los
tiempos de proceso totales de una placa (2) y los de cada fila de
sectores (10). Esto se muestra en una zona de estadísticas.
En una imagen correspondiente a un sector (10) de
la placa (2) que se analiza en la zona de inspección (4) del equipo
se indica el lugar en el que existe el defecto de soldadura
mostrándose en una ventana del programa diversos detalles tales como
por ejemplo la ubicación concreta de los problemas detectados, por
ejemplo marcados con un rectángulo rojo. También a modo de ejemplo,
un rectángulo y una zona de color pueden indicar que ese fallo se ha
relacionado con otro fallo encontrado en un zona contigua (10) y
por lo tanto es el mismo, por lo que solamente debe ser
diagnosticado una única vez. Este hecho se describe con mayor
detalle más adelante con relación a las áreas de superposición
(14).
En otra ventana del programa se muestran los
resultados de los procesos de imagen donde se ofrecen datos al
operario para poder estimar la corrección o no de la especificación
aplicada.
Para configurar el sistema se crean archivos
gráficos con muestras de zonas (10) de la placa (2) que no tienen
soldadura y se asignan a una lista de muestras. Posteriormente se
configuran parámetros generales y valores de áreas de superposición
(14) (zonas límite entre sectores (10)). Luego se definen las
placas y los montajes así como las zonas (10) de la superficie (11)
de la placa (2) que no es necesario inspeccionar mediante un editor
de la pantalla de configuración del equipo (1).
Se explica a continuación cómo se lleva a cabo la
gestión de las muestras de zonas sin soldadura de acuerdo con el
procedimiento de la invención que se describe aquí.
Para identificar la tonalidad del cobre en las
placas inspeccionadas (2) es necesario proporcionar al equipo (1)
una serie de muestras de zonas sin soldar de las cuales poder
extraer la información de color necesaria. Estas muestras deben
corresponder a áreas de zonas de cobre en las que no se haya
producido soldadura. Una manera sencilla de conseguir estas
muestras es obtenerlas directamente de una placa (2) que no haya
pasado por la máquina de soldar (3). Esto facilita también obtener
muestras de diferentes zonas de la zona de inspección (4) del
equipo (1) de la presente invención. Esto puede ser conveniente
para minimizar las posibles diferencias en las tonalidades de color
obtenidas debido a falta de uniformidad en la iluminación. Sin
embargo, puede existir una pequeña diferencia de tonalidad entre una
zona de cobre que no haya pasado por la máquina de soldar (3) y una
que sí haya pasado por la máquina de soldar (3), debido a la
temperatura, resinas, etc. Se genera una lista de muestras y si se
observa que una determinada avería no es detectada, será necesario
entonces añadir ésta a la citada lista. Debe tenerse en cuenta
especialmente el hecho de que conforme el número de muestras se
hace mayor, aumenta también la sensibilidad del equipo (1). Es
importante tener en cuenta también este hecho es esencial para
evitar que posteriormente se produzcan falsas detecciones.
La obtención de muestras puede llevarse a cabo a
través de un programa informático. Puede utilizarse una aplicación
que, a diferencia del software de inspección citado anteriormente,
muestre las imágenes capturadas en tiempo real y en resolución
completa de 1024x768 píxeles y con el que sea posible seleccionar
cuál de las cámaras (6, 7, 8) se va a visualizar. El operario
selecciona un valor de obturador y edita la imagen adquirida. Esto
ejecuta un programa de edición de la zona deseada. Es recomendable
capturar las imágenes con la placa (2) parada y en la misma
posición en la que se realizarán las capturas en funcionamiento
automático, es decir, justo cuando se activan los elementos de
detección de las placas (2). Esto es para que las condiciones de
iluminación sean exactamente iguales a la hora de tomar las
muestras que cuando se haga la prueba.
En el programa de edición, el área de la imagen
capturada se amplía y se selecciona un área de la misma que
contenga únicamente píxeles de la tonalidad a detectar descartando
los píxeles del contorno con tonalidades intermedias y
restringiendo el área a la zona que contenga el tono deseado.
Posteriormente se determina un tamaño de la imagen ajustando el
contorno y se almacena la imagen como archivo gráfico, por ejemplo
tipo mapa de bits de 24 bits. Se procede de esta manera para cada
muestra que se desee almacenar. El programa mantiene una lista de
muestras seleccionadas y dónde se aplican. Esto quiere decir que se
pueden asignar muestras que se aplican siempre (en todas las
placas (2) y en cualquier zona) o se pueden personalizar muestras
para que solamente se apliquen en determinadas zonas o para alguna
placa (2) concreta.
Al pulsar el operario un botón "añadir" se
abre la ventana de selección y configuración de muestras. En
primer lugar se selecciona el archivo que contiene el mapa de bits
de la muestra con un botón "seleccionar archivo".
Posteriormente, el operario selecciona la zona, el sensor, la
cámara (6, 7, 8) y la placa (2) para las que la muestra es
aplicable. Como puede apreciarse en la figura n° 2, existen tres
zonas virtuales en las que se puede dividir cada placa (2) en
sentido horizontal. Así, se realiza una primera zona que
corresponde al tercio izquierdo de la imagen, una segunda zona que
corresponde al tercio central y una tercera zona que corresponde al
tercio derecho. Los sensores se numeran correspondiendo a franjas
horizontales de la placa y las cámaras (6, 7, 8) van en
correspondencia con las franjas verticales (véase figura n° 2). Por
último, las placas (2) se identifican con su nombre de la manera
descrita anteriormente. Para cualquiera de estos parámetros es
posible asignar un asterisco con el fin de que la muestra sea
aplicable en todos los casos, lo que en principio será el caso más
frecuente.
Un ejemplo de la necesidad de asignar muestras
específicas para placas (2) o áreas concretas es el caso de zonas
en las que el color a detectar se ve modificado (tal como en los
extremos de la placa (2) donde la iluminación es menor y los
colores se ven más oscuros). En este caso, si se toman muestras de
estas áreas y se añaden como una muestra general más, podrían darse
problemas de falsos diagnósticos (diagnósticos de defectos que en
realidad no lo son). Si se tienen que añadir muestras que presentan
particularidades, es recomendable añadirlas sólo para la zona
concreta afectada.
Aplicando comodines (asteriscos) es posible
trabajar con zonas muy concretas. A modo de ejemplo, introduciendo
los valores CAM=1, Sensor=* y Zona=l se selecciona todo el extremo
izquierdo de la placa (2).
Los parámetros que pueden ser configurados en el
equipo (1) de la presente invención son el tamaño del conjunto de
píxeles resultante después de realizar todos los procesados. Este
tamaño determina si el resultado es significativo (un área de no
soldadura detectada). El valor indicado es el mínimo valor a partir
del cual se considerará defecto un área detectada. Otro parámetro
es el obturador de las cámaras (6, 7, 8), que se refiere al tiempo
de integración de la luz que reciben los sensores CCD. A mayor
tiempo, más luminosidad en la imagen, pero con la placa (2) en
movimiento la imagen puede salir movida. Con tiempos menores, la
imagen no tiene tanta luminosidad pero la captura de imágenes en
movimiento sale nítida. Para las cámaras utilizadas en la
realización que se describe a modo de ejemplo, tales como el modelo
DFWX700 disponible en el mercado por SONY, este parámetro puede
variar entre 2018 y 2848 (a mayores valores, menores tiempos de
exposición). Un valor cercano a 2750 proporciona buenos resultados.
Es importante destacar que la configuración del valor del
obturador de las cámaras (6, 7, 8) en el programa de ajuste cuando
se capturen muestras de la placa debe coincidir con la que se
configure en el programa de prueba.
Otro parámetro a configurar en el equipo (1) de
la invención es el tiempo (en segundos) entre que la lectura de la
etiqueta de una placa (2) y la preparación del lector (13) para
identificar la siguiente placa (2). Este tiempo es necesario para
que no se produzca más de una lectura de la misma etiqueta.
Debe configurarse también el puerto COM al que
está conectado el lector de códigos (COM Dmatrix Reader) así como
dirección IP del ordenador que ejecuta el software de inspección y
que actúa como servidor del sistema. En condiciones normales, es el
propio ordenador que ejecuta el citado software de inspección.
También debe configurarse el puerto a través del cual se comunican
el software de inspección con el servidor de bases de datos del
software de inspección.
Las cámaras (6, 7, 8) deben identificarse
convenientemente con el fin de que el software las trate
adecuadamente. Los números de serie detectados de las cámaras (6,
7, 8) del equipo (1) pueden ser visualizados en el panel principal
de la aplicación bajo las respectivas ventanas de procesado.
Debe tenerse en cuenta especialmente el hecho de
que debido a la configuración del equipo (1), las imágenes
adquiridas de sectores (10) de la superficie (11) de la placa (2)
presentan una zona común en imágenes contiguas en la zona de límite
entre sectores (10), tal como puede apreciarse en la figura n° 2.
Dichas zonas ya han sido definidas anteriormente como áreas de
superposición (14). Esto ocurre tanto en sentido transversal
(solapamiento por posición de las cámaras(6, 7, 8)) como en
sentido longitudinal (solapamiento por disparo de los sensores).
Cuando se detecta un defecto dentro de un área de superposición
(14), éste es localizado en dos sectores (10) diferentes, pero el
equipo (1) únicamente debe proporcionar al operario la información
correspondiente a un único defecto. Para ello debe indicarse
cuántos píxeles corresponden a estas áreas de superposición (14)
con el fin de que el equipo pueda relacionar defectos en sectores
(10) de áreas contiguas.
Además de los valores de las áreas de
superposición (14) de cada sector (10), es necesario introducir una
tolerancia horizontal y una vertical también el píxeles, que
corresponde al margen en ambos ejes para considerar que un defecto
detectado se asimila a otro en un sector contiguo (10).
Si aparece un mismo defecto por duplicado en dos
sectores contiguas (10) o bien si para dos defectos cercanos
únicamente se da uno de ellos, estos parámetros seguramente no
están correctamente ajustados.
Como se ha indicado, el equipo incluye un
servidor de bases de datos del software de inspección encargado de
gestionar la base de datos con los datos de todas las placas (2). A
este programa se conecta el software de inspección, así como los
"clientes" desde diferentes posiciones. Debe arrancarse antes
que el software de inspección, sin embargo los "clientes"
pueden conectarse en cualquier momento. Se entiende por
"clientes" las posiciones remotas desde donde se consulta el
resultado de la inspección al leer la etiqueta en esas
posiciones.
Es conveniente mantener limpio el material óptico
(sensores, objetivos, lectores) y el equipo (1) en general. Para
limpiar los objetivos de las cámaras (6, 7, 8) puede utilizarse
aire comprimido, evitando tocar los objetivos para no mancharlos y
evitar que se puedan desajustar.
Para llevar a cabo el procedimiento de la
invención es importante que las placas (2) que van a ser
inspeccionadas en el equipo (1) no se paren, evitando que se
junten. Es recomendable también que para un correcto funcionamiento
exista una separación mínima de dos centímetros entre placas (2) en
el momento de la inspección.
A través del software del equipo (1) es posible
verificar, mediante los archivos diarios de registro que se
almacenan en unidades de almacenamiento (en una ruta tipo C:\logs),
que el porcentaje de placas (2) sin inspeccionar debido a
imposibilidad de leer la etiqueta está dentro de márgenes tolerables
(<1,5 %). En caso de que esto no sea así y si las etiquetas sen
correctas, debe verificarse el correcto funcionamiento y
configuración del lector (13).
Descrito suficientemente en qué consiste el
equipo y el procedimiento de la presente invención para la
inspección de soldadura de dispositivos de montaje en superficie,
por ejemplo en placas de circuito impreso, en correspondencia con
los dibujos adjuntos, se comprenderá que podrán introducirse en el
mismo cualquier modificación de detalle que se estime conveniente,
siempre y cuando las características esenciales de la invención
resumidas en las siguientes reivindicaciones no sean alteradas.
Claims (9)
1. Procedimiento para la inspección de soldadura
de dispositivos de montaje en superficie (11), por ejemplo en
placas de circuito impreso (2), en el que una pluralidad de
superficies (11) avanzan a través de unos medios de avance (5)
hacia una zona de inspección (4) donde se realiza una visualización
óptica de zonas (10) de la superficie (11) a inspeccionar así como
el proceso de la imagen obtenida para detectar la falta de
soldadura del dispositivo, estando caracterizado dicho
procedimiento en que comprende las etapas de:
- extracción inicial de muestras de zonas (10) de
dicha superficie (11) sin soldar para obtener la información
inicial de color necesaria para el proceso que corresponden a áreas
de zonas de cobre en las que no se ha producido soldadura,
- avance continuo de las superficies (11) a
inspeccionar hacia dicha zona de inspección (4) en la que se
realiza una división virtual de la superficie (11) a inspeccionar
en varias zonas de inspección cada una de las cuales se subdivide
en una rejilla de sectores (10) de inspección;
- captura de imágenes de las superficies (11) a
inspeccionar a través de unas cámaras (6, 7, 8) para el posterior
proceso de las mismas e identificación de fallos de soldadura en
éstas mediante el análisis comparativo de la tonalidad del cobre
respecto a dichas muestras iniciales;
- visualización en pantalla del resultado de la
inspección de soldadura realizada sobre dichas zonas (10) de la
superficie (11), correspondiendo dichos resultados a situaciones de
"diagnóstico correcto", en cuyo caso se pasa a inspeccionar la
siguiente superficie (11), "diagnóstico incorrecto", en cuyo
caso se visualizan los defectos en uno o más de los sectores (10)
afectados, y "sin prueba", en el caso de que la superficie (11)
no haya sido inspeccionada;
- reparación de las averías de las superficies
(11) defectuosas;
- validación de la actuación realizada sobre la
superficie (11) por selección del diagnóstico para cada zona (10)
de fallo entre los modos "pendiente" (reparación no validada),
"reparado" (diagnóstico de avería reparada) y "falso
defecto" (diagnóstico de un defecto que realmente no lo era) y
validación final de dicha información introducida; y
- ajuste, en caso de ser necesario, de los
citados medios de avance (5) de las superficies (11) en caso de
alguna de ellas no haya podido ser leída en dicha zona de
inspección (4).
2. Procedimiento según la 1ª reivindicación,
caracterizado en que dicha etapa de captura de imágenes de
las superficies (11) a inspeccionar se realiza utilizando tres
cámaras (6, 7, 8), cada una de las cuales apunta a un sector (10)
en los cuales se subdivide la superficie a inspeccionar (11).
3. Procedimiento según la 1ª reivindicación,
caracterizado en que los resultados obtenidos en la etapa de
procesamiento de las imágenes capturadas por dichas cámaras (6, 7,
8) son almacenados en una base de datos.
4. Equipo para la inspección de soldadura de
dispositivos de montaje en superficie (11), por ejemplo en placas
de circuito impreso (2), de acuerdo con el procedimiento según la
reivindicación 1, el cual incorpora una zona de inspección (4),
caracterizado en que incluye medios de avance continuo (5)
de las superficies (11) a inspeccionar y en que dicha zona de
inspección (4) comprende una pluralidad de cámaras (6, 7, 8)
adaptadas para captar imágenes de sectores (10) de la superficie
(11) a inspeccionar y transmitirlas para su posterior proceso.
5. Equipo según la reivindicación 4,
caracterizado en que está adaptado para quedar dispuesto a
continuación de una máquina de soldadura (3) de placas de circuito
(2).
6. Equipo según la reivindicación 4,
caracterizado en que comprende tres cámaras (6, 7, 8) para
la captación de imágenes de correspondientes sectores (10) de la
superficie (11) a inspeccionar.
7. Equipo según la reivindicación 4,
caracterizado en que comprende, además, medios de
iluminación (12) de las superficies (11) a inspeccionar.
8. Equipo según la reivindicación 4,
caracterizado en que incluye medios de detección de
presencia y de identificación (13) de las superficies (11) a
inspeccionar.
9. Equipo según la reivindicación 8,
caracterizado en que dichos medios de detección de presencia
y de identificación (13) de las superficies (11) comprenden un
lector adaptado para leer una etiqueta de identificación adherida a
dicha superficie (11) a inspeccionar, estando asociado dicho lector
a medios acústicos que se activan cada vez que se lee la etiqueta
de identificación de una superficie (11).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200302273A ES2229927B1 (es) | 2003-10-02 | 2003-10-02 | Procedimiento y equipo para la inspeccion de soldadura de dispositivos de montaje en superficie. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200302273A ES2229927B1 (es) | 2003-10-02 | 2003-10-02 | Procedimiento y equipo para la inspeccion de soldadura de dispositivos de montaje en superficie. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2229927A1 true ES2229927A1 (es) | 2005-04-16 |
| ES2229927B1 ES2229927B1 (es) | 2006-03-16 |
Family
ID=34610349
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2000151198A (ja) * | 1998-11-16 | 2000-05-30 | Victor Co Of Japan Ltd | 外観検査装置 |
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2003
- 2003-10-02 ES ES200302273A patent/ES2229927B1/es not_active Expired - Fee Related
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| ES2229927B1 (es) | 2006-03-16 |
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