日本产业技术综合研究所(产综研)的研究小组与住友电工印刷电路公司(Sumitomo Electric Printed Circuits,总部:滋贺县甲贺市)合作,开发出了对镀金表面进行光学检测,可自动判别是否合格的小型检查装置。该装置利用产综研开发的通用图像识别法提取表面粗糙度的特征量,将光泽不均度数值化。可在柔性印刷电路板(FPC)的镀金外观检查自动化,以及通过工序反馈提高产品可靠性及生产效率等用途应用。
印刷基板及连接器等多种电子部件都要镀金,但但镀金不均匀、色斑及变色等外观异常,目前大多通过与限度样本做目视比较来检查。但目视检查在很大程度上依靠人为判断,受熟练度不同及疲劳等因素的影响,检查结果往往存在误差。还会导致厂商与用户间标准理解偏差,造成产品质量纠纷,或者出现不合格品过多等问题。
其中,光泽不均检查在目视检查中难度尤其大,要求实现自动化的呼声非常强烈。一般大多采取直接对镀金表面图像实施图像处理来检测不均的方法,但低对比度的不均很难仅靠图像处理检查出来。
光泽不均有时起因于有机物等的附着,而产综研的研究小组把关注的目光投向了光泽不均大部分源于表面粗糙度不同所导致的正、漫反射光的不同。也就是说,异常光泽部分与正常光泽部分相比表面粗糙度小,漫反射光的成分较少。并且还明确了表面粗糙度还会给光的各偏光成分的反射带来影响。由这些因素可知,表面粗糙度可根据漫射光的偏光成分比求出。
此次开发的检查装置通过对导致光泽不均的原因——镀金表面粗糙度分布进行偏光分析形成图像,并利用通用图像识别法来计算粗糙度分布的特征量。具体操作时,先由检查对象物表面各点的漫射光的偏光成分比,获得与表面粗糙度分布相对应的图像,然后使用称为高维局部自相关(HLAC:Higher-order Local AutoCorrelation)的特征提取法计算出特征量,构成五维特征空间。
并且,通过对该特征空间的判别分析,将光泽不均度数值化,不仅可判别合格与否,还能识别光泽不均的种类(边缘型、新月型、斑点型)。判别分析是为得到判别对象数据属于哪一类的标准(判别函数)的方法。比如,在得知可将镀金表面的状态划分为合格品(无不均)和不合格产品(有边缘型不均、新月型不均、斑点型不均)的4类时,可通过分析标准样本获得判别函数,由此辨别对象产品的镀金属于哪一类。
今后,产综研将通过现场适用性验证来推进该装置投产,并致力于检查方法的标准化。
另外,该检查装置已在2011年9月7~9日于幕张会展中心(千叶市美浜区)举行的“2011分析展/科学仪器展”上展出。
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