Por outro lado, os tamanhos de componentes estabelecidos continuam a ser utilizados. No setor automóvel, em particular, os componentes de grandes dimensões, como certos tipos de conectores, são a espinha dorsal de padrões industriais duradouros que são transmitidos de geração em geração. Consequentemente, a gama e a variedade de tamanhos de componentes que a máquina tem de processar estão em constante crescimento.
A produção de placas multicamadas está mais acessível do que nunca, e a sua utilização está a crescer à medida que os projetistas empregam todas as medidas viáveis para miniaturizar as dimensões do produto. Os componentes de montagem superficial estão a ficar cada vez mais espaçados, o que apresenta maiores desafios de iluminação, como as sombras.
Além disso, à medida que a complexidade da montagem aumenta, cada placa apresenta mais características que devem ser inspecionadas. Para lidar com isto, os algoritmos de inspeção podem ser melhorados e otimizados para tirar partido dos ganhos de desempenho que acompanham os mais recentes mecanismos de processamento. A introdução da IA nestes mecanismos de processamento é um novo desenvolvimento entusiasmante que pode melhorar e acelerar drasticamente a deteção de anomalias.
Além disso, melhorias que facilitem a utilização de equipamentos de inspeção ótica automatizada (AOI) são importantes para ajudar a aumentar a precisão e a produtividade do programa.
Ultrapassar os obstáculos históricos
: Para garantir que a qualidade da imagem se mantém nítida à medida que os componentes se tornam cada vez mais pequenos, é fundamental otimizar a iluminação, a resolução da câmara e as características da objetiva. No mais recente sistema AOI 3D YRi-V, a Yamaha combina uma câmara de 12 MP com uma opção de lente melhorada de 5 µm (Figura 1), bem como lentes de 12 µm e 7 µm. Ao inspecionar conjuntos de montagem superficial a alta velocidade, a lente de alta resolução facilita a inspeção até das peças mais pequenas, do tamanho de um chip SMD 0201. Funciona em conjunto com o novo sistema de iluminação coaxial do YRi-V, especificamente concebido para auxiliar na deteção de defeitos mínimos. Esta luz coaxial pode ser configurada para utilização em rotinas automatizadas até ao nível de inspeção de passo único, permitindo ao YRi-V identificar defeitos como riscos e fissuras em componentes como os encapsulados à escala de chip ao nível de wafer (WLCSP), que possuem uma superfície brilhante e refletora.
Figura 1. A lente de alta resolução permite a captação nítida de detalhes minuciosos.
Além da maior resolução da lente de 5 µm, o subsistema de processamento de imagem foi melhorado com chips de unidade de processamento gráfico (GPU) de última geração. Isto acelerou o tempo do ciclo de inspeção em 60 a 100%. O efeito combinado da lente melhorada e da tecnologia de processamento proporciona um aumento simultâneo da resolução e da produtividade da inspeção.
No entanto, o tamanho reduzido dos componentes é apenas um dos desafios impostos pelos projetos de placas mais recentes. À medida que os designers de placas aproveitam o fabrico multicamadas acessível para integrar mais características em placas de circuito impresso mais pequenas, os componentes estão a ser cada vez mais espaçados na superfície da placa a cada nova geração de produtos.
Embora as placas multicamadas ofereçam novas e interessantes oportunidades para os projetistas, também representam um desafio para a inspeção. Em particular, componentes pequenos, como os chips SMD, podem criar pontos cegos quando colocados perto de componentes maiores, obstruindo a visão clara dos pinos de E/S e das respetivas áreas de soldadura do componente maior. Por outro lado, componentes maiores podem projetar sombras sobre componentes mais pequenos, como chips SMD colocados entre eles, impedindo a avaliação das terminações de soldadura, marcas na superfície e polaridade.
As novas funcionalidades, incluindo um projetor de 8 vias (Figura 2), disponível no sistema Yamaha YRi-V, ultrapassam agora eficazmente estes problemas. A distância máxima de medição foi também alargada para 25 mm. O projetor melhorado elimina as sombras, garantindo uma iluminação uniforme de todos os elementos dentro do campo de visão. A capacidade de medição expandida permite uma inspeção minuciosa, mesmo com uma vasta gama de tamanhos de componentes, desde os mais pequenos aos maiores.
Figura 2. A iluminação melhorada elimina as sombras e os ângulos mortos. Inspeção
Óptica Automatizada (AOI) melhorada por IA.
Embora o desempenho da GPU de última geração da máquina tenha possibilitado um processamento de imagem e deteção de defeitos mais rápidos, a inteligência artificial (IA), ou machine learning, está prestes a trazer novas capacidades revolucionárias para a AOI, tal como já aconteceu em muitos outros aspetos da tecnologia industrial e de consumo.
Liderando esta tendência, o sistema YRi-V da Yamaha introduziu novas e importantes funcionalidades baseadas em IA para ajudar a simplificar a configuração e o funcionamento do equipamento. Isto inclui a correspondência automática de bibliotecas de componentes, que utiliza a aprendizagem profunda para identificar tipos de componentes a partir de imagens e, assim, permitir a seleção automática da biblioteca de componentes ideal. Além disso, a IA é utilizada para auxiliar na medição de componentes 3D, gerando dados para componentes que não se encontram em nenhuma biblioteca existente. Por fim, a IA é utilizada para analisar imagens captadas e ajudar a determinar a sua precisão. Isto combina um elemento de certeza baseado na máquina com a flexibilidade da inspeção visual humana, resultando num julgamento de aprovação/reprovação rápido, preciso e repetível.
Inspecção em Quatro Ângulos e Algoritmos
: Historicamente, os defeitos de soldadura são os mais difíceis de analisar para os sistemas AOI. Alguns, como os defeitos "cabeça na almofada" que ocorrem quando a solda não adere à terminação do componente, são notoriamente difíceis de detetar utilizando equipamentos e abordagens convencionais. As pontes de solda também podem ser difíceis de identificar com certeza.
As câmaras de inspeção em quatro ângulos da Yamaha ajudaram a superar estes desafios, captando imagens de ângulos oblíquos, permitindo que o sistema capte uma imagem completa de cada local de inspeção. O YRi-V atualiza estas câmaras com uma resolução de 20 megapixels para captar detalhes mais finos. Em combinação com a atualização da câmara, os algoritmos de inspeção 4D melhorados aproveitam as informações de imagem ampliadas para melhorar a deteção de problemas como pontes e defeitos "cabeça na almofada".
Geração de Programas e Software:
Alguns sistemas AOI oferecem um desempenho ideal quando instalados em linha com outros equipamentos que executam a mesma plataforma de software. Uma abordagem mais aberta, como a adotada pela Yamaha, permite aos utilizadores explorar todo o potencial do seu sistema AOI, trabalhando com qualquer tipo de equipamento na linha de produção. Em particular, a geração rápida de programas é possível com o software YSUP da Yamaha, que é de código aberto e livre de licenças.
O abrangente software YSUP pode converter dados de inspeção diretamente de CAD/CAM ou YGX e também suporta dados Gerber como padrão. Além disso, a funcionalidade YSUP do software de programação offline YRi-V pode criar programas AOI a partir de dados ODB++ sem a necessidade de um ficheiro YGX. Se o modelo da placa de circuito impresso estiver presente nos dados ODB++, pode ser importado como uma imagem simplificada para auxiliar no posicionamento de novos componentes utilizando a estação de programação offline. Isto elimina a necessidade de os programadores controlarem o sistema AOI da fábrica para digitalizar a placa de circuito impresso e criar uma imagem de modelo, evitando assim interrupções na produção normal.
O software gera e exibe automaticamente imagens virtuais da placa de circuito impresso de produção sem exigir qualquer conhecimento especializado. Outras características automatizadas incluem a deteção de componentes through-hole, com a capacidade de gerar os dados de inspeção apropriados. As novas funcionalidades permitem também ajustes de dados, como a deteção automática de áreas de inspeção com base no formato dos componentes e na posição das pistas de contacto. Isto aumenta a praticidade e elimina a necessidade de estruturas de inspeção. Além disso, o software determina automaticamente as definições dos parâmetros de iluminação para garantir uma iluminação ideal, minimizando as tentativas e erros e a dependência da experiência do utilizador. A correção automática da posição, baseada no grau de desalinhamento dos componentes, minimiza ainda mais a intervenção do operador. Em conjunto, estas características podem reduzir o tempo de configuração de dados em até 50%.
Conclusão:
Os principais fabricantes de eletrónica da atualidade precisam de um sistema de Inspeção Ótica Ótica (AOI) para os ajudar a continuar a melhorar a produtividade. São necessárias soluções para desafios recorrentes, como defeitos difíceis de identificar. Além disso, os sistemas AOI mais recentes devem também abordar os desafios apresentados pelas novas tecnologias, como as placas multicamadas com uma elevada densidade de componentes.
As mais recentes tecnologias de processamento de imagem, bem como técnicas de ponta como a aprendizagem automática, são agora necessárias para melhorar a deteção de defeitos e acelerar a análise e programação de imagens. A nova geração de sistemas AOI que chega ao mercado introduz também iluminação multiangular superior, maior resolução de imagem e software intuitivo para configuração e gestão, preparando os proprietários para os desafios futuros.
