La Técnica de Inspección de Modelado Avanzado de

La Técnica de Inspección de Modelado Avanzado de Cyber Optics Logra el Exito
Por: Personal de CyberOptics Corporation
La inspección óptica automática es una solución establecida para inspección confiable de tablillas
de circuito impreso (PCBs) en la industria de manufactura electrónica. Los sistemas AOI se han
desarrollado considerablemente desde mediados de la década de 1990 y ahora aparecen en la
mayoría de las líneas de producción de tecnología de montaje superficial (SMT) de todo el
mundo. La mayoría de los sistemas AOI usan tecnología de análisis de vision estándard en la
forma de algoritmos de control múltiple y, aunque hay muchas variaciones de esta propuesta la
mayoría son “programados” y “ajustados” de la misma manera. La tecnología de modelado, sin
embargo, es completamente diferente en que no usa la propuesta de algoritmos estándard sino
que calcula las variaciones del proceso en tiempo real de datos de producción real al analizar
pixel por pixel la imagen de producción real de PCBs. Concebido primero a mediados de los 90s y
desarrollado extensamente desde que el modelado se basó en Análisis de Componentes
Principales (PCA) y tiene muchas ventajas para compañías que buscan un rápido y versátil
sistema que pueda ser implementado en producción rápidamente y con un mínimo de ajustes en
la producción en curso.
Mínimo Tiempo de Ajustes/Rápida Configuración
Uno de los métricos clave al seleccionar soluciones AOI es el costo total de propiedad del sistema
una vez que se ha desplegado en producción. El tiempo de programación y tiempo de ajuste en
producción son los mayores contribuidores de los costos de propiedad en curso así que deben ser
medidos y bien entendidos antes de la integración en producción. En aplicaciones de bajo
volumen/alta mezcla el tiempo de configuración es aún más importante ya que el programa del
AOI tiene que estar listo y ser capaz de una inspección confiable antes que la corrida de
producción termine para tener un valor real. Con lotes de producción de menos de 20 PCBs esto
es muy difícil de lograr en la mayoría de los sistemas de algoritmos.
Limitaciones del Enfoque de Tecnología de Algoritmos para Rápida Configuración
La mayoría de los sistemas de tecnología de algoritmos son configurados con los usuarios
teniendo que anticipar el posible rango de defectos que pudieran ocurrir en producción. El
proceso de configuración incluye el seleccionar combinaciones de algoritmos y fijar sus
parámetros además de aquellos de control de adquisición de imágenes. Esto puede tomar mucho
tiempo y requiere una cuidadosa atención para asegurar que todo es configurado con precision.
Beneficios de la Tecnología de Modelado para Control de la Variación del Proceso
La tecnología de Modelado de Apariencia Estadística es configurada fácil y simplemente de una
imagen del primer PCB de producción . El sistema “aprende de la variación del mundo real”
basado en interacción del operador con los resultados reportados de las tareas de inspección.
Esto resulta en una muy precisa descripción estadística de la variación normal en el producto.
Usando esta descripción durante la inspección permite un reporte preciso de lo que es aceptable
y lo que no al usuario, basado en el proceso individual o requerimientos de calidad. Las ventajas
claras de este enfoque son que el usuario no tiene que anticipar defectos potenciales o problemas
de proceso ya que el sistema “señalará” cualquier cosa que esté fuera del “rango de producción
normal” y segundo, ya que el sistema está programado con variación de producción real es muy
sensible a cambios sutiles permitiendo una muy confiable detección de defectos. Desarrollos
recientes a esta tecnología incluyen predicción autónoma de variaciones del proceso lo que
permite al AOI ser configurado de un solo PCB con rendimiento de producción listo. El tiempo de
configuración puede ser de tan solo 15 minutos desde la entrada de datos hasta la inspección del
primer PCB haciéndolo extremadamente atractivo para introducción de nuevos productos (NPI) y
primera verificación.
Comparación del Rendimiento: Tecnología de Modelado vs. Tecnología de Algoritmos
Las gráficas de abajo son resultados tomados de una evaluación reciente de producción de la
Industria Automotriz. El PCB probado es un panel de 6 de 300mm de longitud y 260mm de ancho
con un total de 1380 componentes y 73 tipos individuales de componentes. La inspección
configurada incluyó confiablemente detectar defectos relacionados a todos los cuerpos de
componentes, posición, texto, valor y uniones de soldadura y la cuenta total de tareas individuales
de inspección fue de 8,307.
La gráfica 1 de abajo ilustra claramente una ventaja significativa del rendimiento del enfoque de
modelado vs la tecnología de algoritmos en esta aplicación con resultados de tiempos de
configuración de hasta 3 veces más rápidos para el sistema de modelado. Por supuesto, una
configuración más rápida es solamente ventajosa si el sistema puede confiablemente
inspeccionar PCBs después con una muy baja proporción de falsas fallas y proporciona algún
valor inmediato al usuario.
Gráfica 1. Tiempo de Programación y Ajustes en Minutos
Tiempo de Programación y
Ajustes (Minutos)
300
250
200
150
CyberOptics
100
Competidor
50
0
Corrida 1
Corrida 2
(después de 1 (después de
Panel)
10 Panels)
Corrida 3
(después de
30 Panels)
La gráfica 2 de abajo ilustra una ventaja significativa del sistema de modelado al contar falsas
fallas después de programar 1, 10 y 30 paneles. De nuevo, el sistema de modelada fue
aproximadamente tres veces más bajo en falsas fallas.
Gráfica 2. PPM de Falsas Fallas por Componente
PPM de Falsas Fallas por Componente
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
CyberOptics
Competidor
Corrida 1
(después de 1
Panel)
Conclusión
Corrida 2
(después de 10
Panels)
Corrida 3
(después de 30
Panels)
Los sistemas AOI se han desarrollado considerablemente en los últimos 20 años y, con los
constantes avances en tecnología computacional no hay duda que este ritmo de desarrollo
continuará. La tecnología de modelado es una área clave de análisis de imagen que se está
beneficiando de esos avances y es ya una muy atractiva alternativa a la tradicional tecnología de
algoritmos.
Con la creciente demanda de configurar más rápido y la mejora del rendimiento de inspección en
un amplio rango de aplicaciones, la tecnología de modelado estadístico es una solución muy
interesante y valiosa, especialmente donde los tiempos de configuración y costo de propiedad son
críticos para tener éxito.
Referencia
1
T.F. Cootes, G.J. Page, C.B. Jackson, C.J.Taylor: “Statistical Grey-Level Models for Object
Location and Identification”, Proc. British Machine Vision Conference, (Ed. D.Pycock) BMVA
Press. 1995 pp.533-542
Para más información, contacte a CyberOptics Corporation en 5900 Golden Hills Dr., Minneapolis,
MN 55416; 763-542-5000; Web Site: www.cyberoptics.com.