Inspeção Automatizada de Raios-X

Na indústria de placas de circuito, um número crescente de peças e placas está provando ser difícil de inspecionar com inspeção óptica automatizada (AOI) porque a solda é invisível. Além disso, os requisitos de alta qualidade, como a resistência de união da indústria automobilística e a inspeção de toda a superfície da solda, estão aumentando. Para atender a essas necessidades, a Omron introduziu uma nova tecnologia para realizar inspeções dentro do tempo necessário em linha (a taxa em que um produto deve ser concluído para atender à demanda do cliente). Este tem sido um dos requisitos mais desafiadores para equipamentos de inspeção automática por raios-X de tomografia computadorizada (TC). Para tecnologia de imagem contínua, são necessários controle de posicionamento altamente preciso e detecção de imagem de alta velocidade.

O caso de um novo método de inspeção

Nos últimos anos, avanços tecnológicos notáveis ​​foram feitos em veículos elétricos (EVs), sistemas avançados de assistência ao motorista (ADASs) e até mesmo na direção automatizada. Para o mundo da montagem de placas de circuito, isso significa um movimento em direção a uma maior densificação, enquanto um número crescente de peças e PCBs têm juntas soldadas visualmente inacessíveis que causam dificuldades na inspeção visual. Exemplos típicos incluem chips sem filetes e matrizes de grade de esferas (BGAs) com juntas de solda dispostas na parte inferior da embalagem.

A indústria automotiva impõe requisitos de garantia de qualidade particularmente rigorosos para proteger os consumidores, e os fornecedores geralmente são obrigados a realizar inspeções de placas de circuito de superfície completa em linha (em vez de inspeções de amostragem) e medir formas de solda e inspecionar até a força de ligação. Para agravar isso, há o problema da falta de trabalhadores de linha, que é parcialmente responsável pelo rápido aumento atual na demanda por inspeções automatizadas de alta precisão e alta qualidade.

Portanto, eventos no setor de montagem, como problemas de qualidade da placa de circuito e paradas na linha de produção, podem representar sérios riscos para os clientes. Uma saída de placas de circuito defeituosas levaria imediatamente a uma crise que poderia ameaçar a segurança das pessoas e da sociedade. Por esta razão, é mais importante do que nunca fornecer um mecanismo que impeça qualquer saída de placas de circuito defeituosas para o mercado.

Em resposta a estas tendências, a Omron desenvolveu o seu sistema AXI (inspeção automatizada de raios X), que se tornou amplamente utilizado em linhas de produção de tecnologia de montagem em superfície (SMT) graças à sua capacidade de inspecionar itens visualmente inacessíveis, como juntas de solda na parte inferior das peças . Devido ao problema com o takt time, no entanto, um modelo convencional tem sido usado principalmente para inspeções de amostragem offline ou apenas para inspeções em linha de peças-chave.

Este artigo apresenta um resumo das tecnologias empregadas para o sistema automatizado de inspeção por raios-X de TC em linha VT-X750 (Figura 1) para melhorar esse problema e atingir velocidades suficientes para uso em linha em processos de montagem de placas de circuito automotivo, permitindo assim a garantia de qualidade de placas de circuito em grandes quantidades.

Alcançar alta qualidade de imagem com AXI baseado em CT

Os principais tipos de métodos de diagnóstico por imagem baseados em raios-X incluem raios-X bidimensionais (2D), tomossíntese e tomografia computadorizada. O método de raios X 2D é usado para obter uma imagem por disparo com uma fonte de raios X, uma peça de trabalho e uma câmera de raios X dispostas verticalmente ( Figura 2). A imagem projetada por este método é gravada como dados bidimensionais. Embora capaz de aquisição de imagens em um tempo menor, este método é inferior aos outros métodos em termos de qualidade de imagem porque a quantidade de dados que ele manipula é pequena.

O método de tomossíntese é usado para obter um certo número de imagens de uma peça de trabalho em uma posição relativa a uma fonte de raios X ou câmera de raios X dentro de uma faixa angular limitada. Este método permite a aquisição de imagens tomográficas com as alturas desejadas destacadas ( Figura 3). Embora seja mais demorado do que o método de raios-X 2D, a tomossíntese permite uma aquisição de imagem mais rápida do que o método de TC e é superior ao método de raios-X 2D em termos de qualidade de imagem. Deve-se notar que, se as imagens tomográficas forem capturadas a uma distância suficiente da posição de foco da fonte de raios-X ou da câmera, elas tendem a ser mais borradas do que as imagens de TC.

O método CT é usado para obter uma série de imagens de uma peça de trabalho em uma posição relativa a uma fonte de raios X ou câmera durante uma rotação de 360 ​​graus e reconstruí-las em dados tridimensionais (3D). Esse método lida com um volume maior de dados do que os outros métodos e, portanto, fornece a melhor qualidade de imagem. Sua força é que ele permite a extração e o uso não apenas de dados de direção plana horizontal, mas também de dados de direção de altura dos dados 3D reestruturados. Mesmo quando capturada longe da posição de foco da fonte de raios-X ou da câmera de raios-X, uma imagem tomográfica usando esse método terá uma qualidade de imagem nítida e com baixo desfoque. Por outro lado, esse método leva mais tempo para a aquisição da imagem e geralmente entrega uma dose maior na peça de trabalho.

A solução AXI

A Omron adotou um novo método de inspeção que pode identificar os pontos desejados em dados 3D e realizar diagnósticos baseados em imagens para inspecionar com precisão a forma de cada superfície da junta de solda. A solução Omron AXI tira proveito do método CT e permite inspeções de alta precisão sem restrições na parte inferior da placa de circuito. Seus principais componentes técnicos consistem em hardware capaz de detecção segura e de alta precisão, juntamente com software que permite controle de alta velocidade com excelente capacidade de resposta.

O hardware consiste em grande parte de componentes mecânicos, elétricos e de imagem. Portanto, os parâmetros de projeto - como segurança eletromecânica, blindagem, precisão do movimento do eixo, capacidade de resposta do controle, qualidade da imagem e taxa de geração de imagens - desempenham um papel importante para garantir o desempenho do sistema. A parte de software do sistema consiste em um otimizador de montagem para correções de diferenças de máquina, um aplicativo principal para desenvolvimento de programas de inspeção, um processo de reconstrução para transformar imagens capturadas em dados 3D e um algoritmo usado para realizar as inspeções dos dados 3D obtidos. Esses componentes técnicos estão relacionados entre si de maneira complexa e devem funcionar perfeitamente em cada módulo de função para inspeções de alta precisão e alta velocidade. Isso é particularmente importante para a aquisição de imagens de TC de alta qualidade, que é o núcleo dessa tecnologia e fornece o desempenho básico dos dispositivos de imagem, projeto e controle de geometria de alta precisão e algoritmos de inspeção e processamento de correção robustos.

As seções a seguir examinam cada um desses recursos.

1. Desempenho básico de dispositivos de imagem (FPD e raio-X.

Referências

• Sugita, S. Tecnologia de inspeção CT de alta velocidade para maior cobertura da garantia de qualidade de montagem (em japonês) . Anais da 52ª Sessão de Soldagem, Sociedade de Soldagem do Japão, 2011, p. 4.
• Sociedade Japonesa de Tecnologia Radiológica (Ed. de Supervisão). Ichikawa, K.; Muramatsu, Y. eds., Medição padrão de imagem de TC por raio-X (em japonês) . Ohmsha, 2009, pp. 27-28.

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