壓敏電阻芯片外觀檢測機的研制

李建明

（廣東風華高新科技股份有限公司，廣東 肇慶 526040）

在壓敏電阻芯片流水線生產的過程中，外觀檢測是決定產品質量的重要工序之一，也是及早剔除不合格產品的重要手段之一[1]。外觀檢測是主要對壓敏電阻芯片的本體完好程度、銀面完整程度、芯片刮花以及芯片變形等方面進行識別與檢測。傳統(tǒng)外觀檢測以人工肉眼檢測為主，檢測精度和效率均較低[2]。為了實現(xiàn)通用型φ5 mm～φ14mm外徑壓敏電阻芯片的自動化外觀檢測，該文研制了一款壓敏電阻芯片外觀檢測機。

1 壓敏電阻芯片外觀檢測要求

對壓敏電阻芯片的外觀進行檢測，主要是初步判斷壓敏電阻芯片是否滿足良品要求。壓敏電阻芯片的良品判定標準有以下5 條[3]。1）壓敏電阻芯片本體完好，芯片無斷片。2）壓敏電阻芯片的銀面不可有缺損，缺損面最大直徑≤0.2 mm，且兩面最多只允許缺損1 處。3）壓敏電阻芯片一面刮花面條數(shù)＜5 條，且刮花長度最長≤2 mm。4）壓敏電阻芯片銀面不發(fā)黃、發(fā)黑，無臟污。5）壓敏電阻芯片芯片側面無分層。表1 為壓敏電阻芯片外觀不符合良品標準的典型樣例。

2 外觀檢測機設計依據(jù)與原理

壓敏電阻芯片的外觀檢測中最基本的要求是不對芯片產生二次損傷，另外也要保證外觀檢測的精度和效率。因此，該文所設計的壓敏芯片外觀檢測機將采用非接觸式、高清成像的方式進行外觀檢測。

外觀檢測機的設計原理如圖1 所示。壓敏電阻芯片外觀機能夠自動上料進行外觀檢測工作，壓敏電阻芯片通過傳輸帶輸送到外觀檢測窗口，等待外觀檢測。隨后，由外觀檢測窗口的高清成像組件對壓敏電阻芯片正反面進行拍照，并根據(jù)外觀檢測機內置成像識別與分析算法，對壓敏電阻芯片的正反面成像照片進行分析[4]。根據(jù)分析結果將壓敏電阻芯片分為良品與不良品，并分別輸送至對應的產品箱，通過風吹方式以非接觸形式將壓敏電阻芯片分類至對應產品箱內，從而完成外觀檢測工作。

表1 不符合良品標準的壓敏電阻芯片樣例

圖1 壓敏電阻芯片外觀檢測機設計原理圖

3 壓敏電阻芯片外觀檢測機的設計

根據(jù)壓敏電阻芯片外觀檢測機的設計原理，可將壓敏電阻芯片外觀檢測機劃分為芯片自動輸送機構、芯片高清成像機構、良品與不良品分選機構3 個部分。圖2 為壓敏電阻芯片外觀檢測機的結構簡圖。

圖2 壓敏電阻芯片外觀檢測機結構簡圖

3.1 芯片自動輸送機構設計

芯片自動輸送機構的任務是將壓敏電阻芯片連續(xù)有序地輸送到芯片成像窗口，并在成像檢測完畢后將壓敏電阻芯片輸送至良品與不良品分選機構，從而完成壓敏電阻芯片的自動檢測與分選。圖3 為芯片自動輸送機構示意圖。

圖3 芯片自動輸送機構圖

3.2 芯片高清成像機構設計

芯片高清成像機構是實現(xiàn)壓敏電阻芯片外觀檢測的關鍵機構之一，是實現(xiàn)壓敏電阻芯片非接觸式外觀檢測的核心部件。芯片高清成像機構主要包括高清圖像采集模塊、高清圖像識別模塊等。芯片的高清圖像采集模塊包括高清攝像系統(tǒng)、數(shù)字光學系統(tǒng)以及圖像采集卡等，能夠實現(xiàn)壓敏電阻芯片高清圖像采集、圖像信號轉換等功能。高清圖像識別模塊主要利用算法及軟件實現(xiàn)對壓敏電阻芯片圖像的判斷，從而確定壓敏電阻芯片的外觀是否合格。圖4 所示為芯片高清成像機構示意圖。

圖4 芯片高清成像機構圖

3.3 良品與不良品分選機構設計

良品與不良品分選機構是根據(jù)設定的分選條件，對芯片高清成像機構進行判斷，得出芯片產品外觀合格或不合格的結果，對壓敏電阻芯片進行分選與裝箱的機械結構。該結構對壓敏電阻芯片的良品與不良品分選流程如圖5 所示。

圖5 壓敏電阻芯片良品與不良品分選流程圖

4 壓敏電阻芯片外觀檢測機性能試驗與分析

4.1 壓敏電阻芯片外觀檢測機性能試驗

在完成壓敏電阻芯片外觀檢測機設計及研發(fā)工作后，對外觀檢測機的實際檢測效果和檢測性能進行了試驗與測試。

4.2 試驗結果分析

結合對壓敏電阻芯片外觀檢測機性能試驗的結果可以看出，本文所設計的壓敏電阻芯片外觀檢測機能夠很好地判斷壓敏電阻的良品情況，可識別壓敏電阻芯片的斷片、缺銀、銀面刮花、分層、變形、氣泡、皺皮、龜裂、掛銀、留邊量小、銀面污染、凹陷凸點以及崩邊等外觀不合格產品。

通過對壓敏電阻芯片外觀檢測機的試驗數(shù)據(jù)分析，表明該文所設計的壓敏電阻芯片外觀檢測機，能夠對通用型φ5 mm～φ14 mm 外徑壓敏電阻進行外觀檢測，外觀檢測精度為±0.04 mm，良品檢測準確率＞99.9%，檢測速度為500 顆/min，有效提高了壓敏電阻芯片外觀檢測準確率和效率。

5 結語

壓敏電阻芯片的自動化生產中外觀檢測是初步判斷芯片質量的關鍵環(huán)節(jié)，能夠實現(xiàn)壓敏電阻芯片的自動化外觀檢測，其不僅極大地提高了產生檢測效率，而且也減少了因人工肉眼檢測誤檢返工所產生的經濟損失。該文通過設計非接觸式高清成像外觀檢測的壓敏電阻芯片外觀檢測機，能夠實現(xiàn)通用型φ5 mm～φ14 mm 外徑壓敏電阻的自動化外觀檢測，檢測效率和檢測精度均滿足設計要求。壓敏電阻芯片外觀檢測機的研發(fā)，不僅能夠顯著提高壓敏電阻芯片的生產效率，其帶來的經濟效益和社會效益也將是顯著的，值得廣泛推廣應用。