FPC点胶异物视觉检测系统

FPC点胶异物视觉检测系统的核心目标是在点胶工序前后，自动检测FPC（柔性电路板）表面是否存在影响点胶质量和产品可靠性的外来异物或缺陷。

如果说“定位系统”是系统的“眼睛和大脑”，那么“异物检测系统”就是一位 “超级质检员” ，确保点胶操作是在一个洁净、合格的基板上进行的。


 一、 为什么要进行异物检测？

在FPC点胶（尤其是芯片封装、元器件贴合）前，表面若存在异物，会导致：
1.  点胶位置偏差：胶水被异物垫高，导致粘接高度不准、溢胶或虚焊。
2.  电气短路：导电异物（如金属碎屑、锡珠）可能导致电路短路。
3.  可靠性风险：非导电异物（如灰尘、纤维、塑料碎屑）会导致粘接不牢，长期使用后脱落引发故障。
4.  堵塞点胶针头：飞扬的异物可能污染点胶阀。

因此，该检测是提升产品良率（Yield） 和可靠性（Reliability） 的重要前置关卡。



 二、 系统检测目标（What to Detect）

检测的异物和缺陷类型通常包括：
   颗粒类异物：灰尘、纤维、金属碎屑、锡球/锡渣。
   污染物：油渍、手指印、水渍、助焊剂残留。
   基板缺陷：划伤、压痕、褶皱、铜箔露铜、覆盖膜破损。
   工艺异物：来自前道工序的残留物，如切割毛刺、冲型残屑。



 三、 系统核心挑战

FPC自身特性使得异物检测极具挑战：
1.  低对比度：异物（如透明纤维、白色灰尘）与FPC背景（可能为黄、绿、白色阻焊膜）颜色/灰度接近。
2.  复杂纹理背景：FPC上有走线、焊盘、字符、网格等固定图案，容易与异物混淆。
3.  高反光表面：金手指、裸铜焊盘等区域反光强烈，会掩盖异物或产生镜面反射伪影。
4.  柔性形变：每次放置的平整度有细微差异，导致固定位置的参考图像匹配失效。
5.  异物多样性与随机性：异物形态、大小、位置不固定，难以用简单规则描述。



 四、 系统核心硬件构成

1.  高分辨率相机：通常需要比定位系统更高分辨率的相机，以捕捉微小异物（如10μm级别）。线阵相机适合高速高精扫描，面阵相机更常用。
2.  精密光学镜头：远心镜头能消除因高度变化带来的放大倍率误差，对于有翘曲的FPC尤其重要。
3.  核心  特种光源系统：这是异物检测成败的绝对关键。必须采用能凸显异物、抑制背景的照明方案，常见组合包括：
       多角度环形光：从不同角度照射，凸显物体表面凹凸（如颗粒的阴影）。
       同轴光：用于检测平整表面的划伤、凹坑。
       低角度条形光：近乎平行照射，使平坦区域暗、凸起异物亮，非常适合检测凸起的颗粒和纤维。
       穹顶光/积分球光：提供均匀无影照明，减少反光干扰，适合检测颜色差异。
       多光谱/偏振光：用于区分特定材质的异物（如金属反光特性）。
4.  高性能处理平台：由于算法复杂，通常需要更强的计算能力（如工业PC+GPU），以在节拍内完成大尺寸图像的处理。
5.  分选机构：与PLC联动，根据检测结果（OK/NG）将FPC分流到不同料道。



 五、 核心算法与技术

传统方法与AI方法并存且常结合使用：

1.  传统图像处理算法（适用于规则背景或特定场景）：
       差分法/参考比对法：采集一张“标准良品”图像作为模板，将待检图像与之做像素级差分。对背景稳定、无纹理的简单FPC有效。
       Blob分析：二值化后分析连通域的面积、圆度、长宽比等特征来筛选异物。
       纹理分析：使用傅里叶变换、小波变换等方法分析背景纹理，过滤掉规则纹理，保留异常的异物信号。
       形态学处理：用于增强或分离特定形状的异物。

2.  基于深度学习的AI算法（当前主流和趋势，应对复杂场景）：
       分类模型：判断整张图像“有异物”或“无异物”。简单但无法定位。
       目标检测模型（如YOLO， Faster RCNN）：最常用。能直接定位图像中异物的边界框，并给出类别（如纤维、金属屑）。适合检测明显、离散的异物。
       语义分割模型（如UNet， DeepLab）：更精细。能为图像中每个像素分类，精确勾勒出异物（尤其是形状不规则的污染物、划痕）的边缘轮廓。能计算异物的精确面积和位置。
       异常检测/无监督学习：仅用大量良品图像进行训练，学习“正常”的样子，任何偏离“正常”模式的区域都被判定为异常。特别适合未知类型、难以穷举的缺陷检测，但误报率可能较高。


与“点胶视觉定位系统”的关系与集成

在实际产线中，这两个系统常常是协同工作甚至一体化集成的：
   顺序作业：先进行异物检测，通过后再进行视觉定位与点胶。这是最稳妥的流程。
   功能复用：有时会使用同一套相机和光源，通过不同的照明模式和软件算法，先后完成“定位”和“检测”两项任务，以节省成本和空间，但对系统硬件和软件调度要求更高。
   数据闭环：检测系统的数据可以反馈给前道工序（如清洗、切割），用于工艺优化和问题溯源。



FPC点胶异物视觉检测系统是高端智能制造中质量控制环节的核心体现。它利用先进的光学成像和智能图像分析技术，解决了人眼检测效率低、易疲劳、标准不一的问题。随着FPC线路越来越细密，点胶精度要求越来越高，以及 “零缺陷” 生产理念的推广，这套系统已从“可选”逐渐变为 “必备” 。其技术核心在于 “成像” 与 “算法” 的深度融合，尤其是深度学习的应用，让系统具备了应对复杂背景和未知异物的强大能力。