机器视觉板块核心受益-----思泰克
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SPI在过去的十年里，从最初的焊膏测厚仪到今天的三维检测，经历了不断发展和变革的过程。
一、SPI的分类
从光源性质上分为激光和结构光两种，从检测方式上分为扫描式和步进式两种。下面就这些技术来讨论各自的优缺点。
1.1 激光
(1) 投射光为激光，一般的激光束精度为40um。
(2) 对于极小型元件会有检测精度达不到的情况产生。无法有效测量 hk01005 （英制）器件焊盘
(3) 检测方式为扫描（Scan）。对机械驱动的精度要求很高，对环境中的震动较为敏感。
(4) 对被测物体进行一次采样，所测数据的准确性不高。
(5) 激光束为红色，对于某些颜色的线路板检测有局限。当线路板由于不同供应商或不同批次发现色差时，测量波动非常大
(6) 桌面型的设备不可以做到自动检测。
1.2 结构光
目前的结构光栅检测都是基于相位调制轮廓测量技术（Phase Measurement Profilometry 简称PMP），是一种基于正弦结构光栅投影，离散相移获取多幅变形光场图像，再根据多步相移法计算出相位分布，最后利用三角测量等几何方法得到高精度的体积测量结果。
图2：DLP数字可编程式结构光投影模块
(1) 投射光为白光，检测精度可达0.3m
(2) 形成结构光栅的方式又分为两种，一种是采用在玻璃片上通过摩尔（Moire）效应产生摩尔条纹，另一种是采用可编程光栅（PSLM）产生，通常是DLP、LCD或者LCoS投影技术。上图是采用DLP技术开发的DLP数字可编程式结构光投影模块。
· Moire光栅玻璃通过压电陶瓷马达（PZT）进行驱动，机械传动的方式会随着设备使用的时间而产生损耗。
· PSLM完全采用软件编制结构光栅并软件驱动，无机械传动部分。使用寿命长且使用灵活。
(3) 检测方式分为扫描（Scan）和步进(Step)两种
· 扫描方式速度快，对机械驱动的精度要求高，对环境中的震动较为敏感。
· 步进方式（又称Stop Catch），稳定，精度高，对震动不敏感
(4) 对被测物体进行3次以上的采样，所测数据的准确性高。
(5) 对颜色不敏感。
(6) 桌面型设备可以和在线型设备一样通过导入Geber和CAD，进行自动全板检测。
二、阴影的影响
目前所有的SPI都采用三角测量法，在物体的一侧设置光源，由于被测物体的形状，在相对于光源的另一侧都会产生阴影效应，从而对实际测量结果产生影响。据计算，由于阴影效应的影响，测量误差可能达到40%以上。如何消除这么巨大的误差，目前有两种不同的方式来解决：
2.1 双投影技术（FAHP）
在被测物体的相对两侧各设置一个投影装置，类似医院中使用的无影灯，交替对被测物体进行测量，从而消除阴影效应。
针对需要倾斜投影的3D检测应用，如3D SPI、3D AOI、小尺寸高精度工件检测，我们专门开发了斜投的沙姆DLP投影模块，极大地提高了景深利用率，并且在产品尺寸、亮度、畸变、稳定性方面做了较大优化，方便用户快速集成。软件方面，与德州仪器TI的DLP3010EVM完全兼容，用户可以非常轻松的进行二次开发和集成。
沙姆斜投影的优势
· 有效提高景深利用率
· 帧率快，8bit灰度条纹最快可达360Hz
· 可灵活编程投影结构光图案
· 精度高，最细条纹精度20μm甚至更细
· 畸变小，专门定制的投影镜头畸变可达万分之五
· 体积小巧，半个手掌大小的机身非常易于安装和集成
2.2 同步漫反射（Diffuser lighting）
在我们现实境中，阴影的部分固然存在，但不是观察不到，如我们在大树下，虽然没有阳光直接照射，但我们还是看得到树下的物体。一来周围环境会提供漫反射的光源，二来我们的眼睛可以根据物体的亮度自动的调节。同步漫反射解决阴影效应的影响就是软件会自动控制照相机的曝光来处理阴影部分，对亮的部分拍暗的照片，对暗的部分拍亮的照片，再进过图像处理得到完全的数据。
以上两种方式都可以解决阴影效应所带来的问题，但FAHP在测量时是左右交替进行的（如果同时测量会光栅干涉，造成无法测量），对于检测时间有影响。而Diffuser lighting方式就可以降低检测时间。
三、总结
以上综述了SPI的结构原理及分类，但如何将SPI运用到实际生产中去？
目前大多数的SMT用户是依靠经验丰富的工艺工程师来调节印刷工艺的，虽然有传统的工艺指导书，但往往还是会带来这样那样的问题。关键问题是在对当前的印刷状况不清楚，很多问题要通过贴片后的检测来推断是否是由于印刷品质造成的。所以实时的了解印刷状况是必不可少的。并结合过程控制软件，对印刷品质进行实时的分析，通过Xbar-S; Xbar-R; Histogram Chart; CP; CPK; Gage Repeatability等数据了解目前的生产状况并分析潜在的工艺趋势，最终针对性的调节印刷工艺。
$C思泰克(sz301568)$
一、SPI的分类
从光源性质上分为激光和结构光两种，从检测方式上分为扫描式和步进式两种。下面就这些技术来讨论各自的优缺点。
1.1 激光
(1) 投射光为激光，一般的激光束精度为40um。
(2) 对于极小型元件会有检测精度达不到的情况产生。无法有效测量 hk01005 （英制）器件焊盘
(3) 检测方式为扫描（Scan）。对机械驱动的精度要求很高，对环境中的震动较为敏感。
(4) 对被测物体进行一次采样，所测数据的准确性不高。
(5) 激光束为红色，对于某些颜色的线路板检测有局限。当线路板由于不同供应商或不同批次发现色差时，测量波动非常大
(6) 桌面型的设备不可以做到自动检测。
1.2 结构光
目前的结构光栅检测都是基于相位调制轮廓测量技术（Phase Measurement Profilometry 简称PMP），是一种基于正弦结构光栅投影，离散相移获取多幅变形光场图像，再根据多步相移法计算出相位分布，最后利用三角测量等几何方法得到高精度的体积测量结果。
图2：DLP数字可编程式结构光投影模块
(1) 投射光为白光，检测精度可达0.3m
(2) 形成结构光栅的方式又分为两种，一种是采用在玻璃片上通过摩尔（Moire）效应产生摩尔条纹，另一种是采用可编程光栅（PSLM）产生，通常是DLP、LCD或者LCoS投影技术。上图是采用DLP技术开发的DLP数字可编程式结构光投影模块。
· Moire光栅玻璃通过压电陶瓷马达（PZT）进行驱动，机械传动的方式会随着设备使用的时间而产生损耗。
· PSLM完全采用软件编制结构光栅并软件驱动，无机械传动部分。使用寿命长且使用灵活。
(3) 检测方式分为扫描（Scan）和步进(Step)两种
· 扫描方式速度快，对机械驱动的精度要求高，对环境中的震动较为敏感。
· 步进方式（又称Stop Catch），稳定，精度高，对震动不敏感
(4) 对被测物体进行3次以上的采样，所测数据的准确性高。
(5) 对颜色不敏感。
(6) 桌面型设备可以和在线型设备一样通过导入Geber和CAD，进行自动全板检测。
二、阴影的影响
目前所有的SPI都采用三角测量法，在物体的一侧设置光源，由于被测物体的形状，在相对于光源的另一侧都会产生阴影效应，从而对实际测量结果产生影响。据计算，由于阴影效应的影响，测量误差可能达到40%以上。如何消除这么巨大的误差，目前有两种不同的方式来解决：
2.1 双投影技术（FAHP）
在被测物体的相对两侧各设置一个投影装置，类似医院中使用的无影灯，交替对被测物体进行测量，从而消除阴影效应。
针对需要倾斜投影的3D检测应用，如3D SPI、3D AOI、小尺寸高精度工件检测，我们专门开发了斜投的沙姆DLP投影模块，极大地提高了景深利用率，并且在产品尺寸、亮度、畸变、稳定性方面做了较大优化，方便用户快速集成。软件方面，与德州仪器TI的DLP3010EVM完全兼容，用户可以非常轻松的进行二次开发和集成。
沙姆斜投影的优势
· 有效提高景深利用率
· 帧率快，8bit灰度条纹最快可达360Hz
· 可灵活编程投影结构光图案
· 精度高，最细条纹精度20μm甚至更细
· 畸变小，专门定制的投影镜头畸变可达万分之五
· 体积小巧，半个手掌大小的机身非常易于安装和集成
2.2 同步漫反射（Diffuser lighting）
在我们现实境中，阴影的部分固然存在，但不是观察不到，如我们在大树下，虽然没有阳光直接照射，但我们还是看得到树下的物体。一来周围环境会提供漫反射的光源，二来我们的眼睛可以根据物体的亮度自动的调节。同步漫反射解决阴影效应的影响就是软件会自动控制照相机的曝光来处理阴影部分，对亮的部分拍暗的照片，对暗的部分拍亮的照片，再进过图像处理得到完全的数据。
以上两种方式都可以解决阴影效应所带来的问题，但FAHP在测量时是左右交替进行的（如果同时测量会光栅干涉，造成无法测量），对于检测时间有影响。而Diffuser lighting方式就可以降低检测时间。
三、总结
以上综述了SPI的结构原理及分类，但如何将SPI运用到实际生产中去？
目前大多数的SMT用户是依靠经验丰富的工艺工程师来调节印刷工艺的，虽然有传统的工艺指导书，但往往还是会带来这样那样的问题。关键问题是在对当前的印刷状况不清楚，很多问题要通过贴片后的检测来推断是否是由于印刷品质造成的。所以实时的了解印刷状况是必不可少的。并结合过程控制软件，对印刷品质进行实时的分析，通过Xbar-S; Xbar-R; Histogram Chart; CP; CPK; Gage Repeatability等数据了解目前的生产状况并分析潜在的工艺趋势，最终针对性的调节印刷工艺。
$C思泰克(sz301568)$
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