本章節會針對本次實驗的檢測方式與一般 AOI 機台使用的相似度比對法一 同進行驗證,本次驗證會進行 CPU 與 DIP 的 Bent Pin 異常進行檢測,本章節會 進行五組驗證,之後再進行一星期的放量測試。
前四組依 CPU 的高蹺、凹陷、偏移、缺件與 DIP 的錫多、錫少、短路各進 行分類,每組含良品共 1,600 根 CPU 與 DIP Pin,第五組測試為前四組不良情形 與良品混合,數量為 3,200 根 CPU 與 DIP Pin,每一個實驗檢證會依其檢出率與 直通率進行評估,一般 AOI 機台所採用的為相似度比對法,而本次開發為二值 化定位法,根據測試結果進行比較。
4-1 驗證設計
本次實驗分別針對 CPU 的高蹺、凹陷、偏移、缺件與 DIP 的錫多、錫少、
短路分別進行檢測,藉由這種方式先判斷是否有特定異常無法檢測出之後進行改 善再混合檢測。
我們根據圖 4-1 的檢測流程,在標準品建立後,進行各項缺陷初步驗證,驗 證項目如圖 4-2 與圖 4-3 所呈現,針對各項檢測時投入各自 1,600 根的 CPU 與 DIP Pin 進行檢測與參數優化,確認後再各自投入 3,200 根 Pin,再投入工廠生產 產品進行一週的觀察比較。
根據圖 4-2 與圖 4-3所呈現,前四組高蹺、凹陷、偏移、缺件,不良數量各 為 557、461、528、347 根,第五組混合不良數量為 1,874 根,而在 DIP Bent Pin 部分我們也依序將錫多、錫少、短路分別投入 493、571、484 根,最後再投入混 合不良的 1,739 根。
24
這樣用意在於針對指定不良項目是否可穩定檢測,確認可檢測出不良後,再 進行混合檢測進行確認,確認皆可正常檢測並無誤判及漏測等問題後再投入生產 線上進行放量測試。
透過圖 4-4 可以知道影像在二值化後,可以看出良品與不良品的差異,然而,
要能穩定的檢測,除了閥值外也需先評估使用何種形態方式較為理想,找到理想 的型態時再與相似度比對法進行評估比較,最後確認是否符合目標需求。
倘若需再優化,則會去尋找更理想的參數並重新驗證評估,將找尋到更為理 想的參數設定及套入後再次與相似度比對法進行比較,檢測結果確認是否為理想 情形後並評估可否導入到 SMT 整段製程零件檢測,亦或是有部分零件使用這種 檢測方式是最理想的。
圖 4-1 檢測流程圖 各缺陷檢測
缺陷混合檢測
標準品建立 漏測分析與優化
放量測試
25
26
項目 二值化前影像 二值化後影像
正常
高蹺
凹陷
偏移
缺件
圖 4-4 二值化影像比較
4-2 評估標準
本次實驗驗證將會依業界評估標準,即檢出率與直通率,檢出率定義為投入 已知不良品檢測,並統計出可檢出的數量,而直通率為投入的正常品中,可檢測 為良品的數量。
兩者的計算公式如下
檢出率=(檢測到不良品數/總不良品數)*100%
直通率=(檢測為良品總數/總良品數)*100%
一般工廠在機台評估時,先進行檢出率確認,檢出率皆需百分之百檢出,此 為必備條件,檢出率代表的意義為在一定數量的不良品中,我們可實際檢查出的 不良品數量。
27
基本上,檢測機台目標必為百分之百檢出,雖現實上會因不良樣本所提供的 不良樣本總類而無法實現,但檢測機台在有效且已知的不良數內必定百分之百檢 出,當檢出率確認達成後再進行直通率確認。
直通率為最後機台評估比較標準其代表的涵義為在實際良品中,實際機台檢 查出的良品數會有多少。換言之,這部分就是考驗到機台與演算法的檢測能力,
當檢測中發生將良品誤判為不良品時,必定影響到直通率,直通率的好壞會直接 影響到產能多寡,當直通率佳時,人員必定會花很少時間在複查上,反之,當直 通率不佳時,複查時間會花消耗太多時間,造成產能上的落後,本次驗證也依此 評估條件執行。
本次驗證會以折線圖進行一般機台與本次開發的檢測方式進行評估比較,橫 軸為檢測的百分率變化,縱軸變化下所呈現的指標數值,最大為 100%,最小為 0%,數值愈大表示愈佳。
4-3 開放與封閉條件評估
4-3-1 評估項目建立
為提升檢測的檢出率,先進行開放與封閉兩種檢測方式適當性評估,如在章 節 2 中的 2-4-2 中所述,在光學檢測上會有侵蝕與膨脹以及相對衍伸出來的開放 與封閉,開放是先行侵蝕後再進行膨脹,優先將小區塊的雜訊先行濾除,封閉正 好顛倒,先行膨脹後,區域旁的小雜訊被結合再一起,再經由侵蝕將遠距離的雜 訊侵蝕掉,缺口連結起來藉以消除小洞、斑點以及填補輪廓上的缺口。
由於在測試時需先知道使用哪種形態較為理想,因此需要先確認使用何種形 態模式為最理想的,為了確認理想條件,本次論文將高蹺、凹陷、偏移、缺件這
28
29
封閉檢測方式是明顯優於開放的,高蹺檢測中,開放直通率為 97.6%,而封閉為 99.7%,凹陷檢測中,開放誤判率為 98.7%,封閉為 99.3%,偏移檢測中,開放誤 判率為 98.7%,封閉為 99.7%,缺件檢測中,開放誤判率為 98.1%,封閉為 99.9%,
30
31
100% 100% 100% 100% 100% 100% 100%
94.79% 87.20% 89.58%
0%
32
4-5 參數優化
為將檢測品質提升,我們將原本一開始檢測用的參數進行優化,依照調整到 的參數分為腐蝕矩陣、定位影像搜尋範圍及 T 值設定三個部分,再依我們尋找到 的參數套用到檢測條件內最後再與相似度比對法進行比較。
4-5-1 腐蝕矩陣
由於先前測試使用封閉檢測較為理想,但與相似度比對法測試結果比較下檢 測效果較差,我們依照原本的條件再增加 1*1 與 2*2 兩種腐蝕矩陣,即為表 4-5 所說明的優化後的 3*3 與 4*4 兩種矩陣,並且投入 5,000 樣品進行測試。
表 4-5 調整後腐蝕矩陣
項目 原始條件 優化 1 優化 2
腐蝕矩陣 2*2 3*3 4*4
我們將優化後的 3*3 與 4*4 兩種腐蝕矩陣進行檢測測試,根據表 4-6 結果所 呈現,3*3 與 4*4 兩種條件我們可發現整體檢出率與直通率皆有效提升,檢出率 從原本的 99.87%提升到 100%檢出,而從直通率去觀察,我們發現 3*3 腐蝕後的 直通率為 99.36%相較於 4*4 腐蝕的 95.72%更為理想,因此套用此組參數的閥值 進行後續測試。
33
34
框比例在 1.5:1 與 2:1 這兩種比例較為理想,兩者的直通率皆在 99%以上,
另外比例在 4:1 在所有條件下的直通率最差,僅 95.62%;因此,我們在後續 的放量測試,再將 1.5:1 與 2:1 這兩種條件進行測試。
依據表 4-8 放量測試中所呈現,在超過 100,000 根的放量檢測中,直通率在 2:1 比例下為 99.93%優於 1.5:1 比例的 99.36%,因此,在現階段數據中,搜 尋框與檢測框比例在 2:1 的條件用來檢測 CPU 與 DIP Pin 為最理想的檢測方式。
圖 4-7 影像範圍量化
表 4-7 初步放量測試結果
項目 搜尋框:檢測框比例
1.5:1 2:1 3:1 4:1
檢出率
不良數 3,106 3,106 3,106 3,106 攔截數 3,106 3,106 3,106 3,106 檢出率 100% 100% 100% 100%
直通率
良品數 1,894 1,894 1,894 1,894 無異常數 1,882 1,891 1,872 1,813 直通率 99.36% 99.84% 98.84% 95.72%
35
表 4-8 一週放量測試結果
項目 搜尋框:檢測框比例
1.5:1 2:1
檢出率
不良數 104,689 104,689 攔截數 104,689 104,689 檢出率 100% 100%
直通率
良品數 106,455 106,455 無異常數 106,013 106,382 直通率 99.58% 99.93%
4-5-3 T 值設定
前面所研究腐蝕矩陣這部分參數皆須以手動輸入進行參數上調整,非常需要 依賴調整者的經驗,否則會浪費很多時間,而在所謂工廠自動化需求下,絕大部 分工廠已逐漸無法提供許多時間讓操作者進行參數調整或是花一定上的時間進 行生產上的單一製程對應;對此,根據章節 4-4-3 的對位長度計算,本次論文針 對二值化關鍵的 T 值上進行自動對應部分。
由於本次論文是利用二值化進行檢測,而在章節 2-5-1 中所描述,在二值化 轉換中,我們藉由所有閥值統計並計算不同閥值所造成的差異,差異最大值為最 佳閥值 T,而這 T 值參數的調整即會影響到我們的腐蝕矩陣大小。
36
項目 影像
Pin 長度與搜尋範圍 設定
二值化轉換與 標準影像擷取
展開
圖 4-8 二值化轉換步驟
依據圖 4-8,為了能確保 T 值的數值為最適當的參數,先將檢測影像的長度 與範圍值設定完畢,接著直接進行二值化轉換,讓系統直接尋找最佳化 T 值,之 後再擷取標準影像再陣列展開,為驗證其穩定性,我們依照章節 4-4-3 一樣投入 產品連續檢測七日觀察其檢出率與直通率。
我們從表 4-9 看到,將 T 值自動化後在檢出率上依然可維持 100%檢出率,
除此之外,在直通率上有 99.99%,相較於表 4-8 的未使用 T 值自動化的 99.93%
結果提升了 0.06%,這意味著每 1000 根 Pin 檢測只會有 3 根 Pin 會有誤判發生,
大幅提升生產產能。
37 4-10,我們將缺陷分別製作 397、417、488、572 根 Pin,總不良品總數為 1,874 根 Pin,總投入數為 3,200 根 Pin,檢測結果比較圖如圖 4-9、4-10。
38
100% 100% 100% 100% 100% 100% 100%
0%
39
定位法直通率為 98.57%相較於相似度比對的 89.82%更多了 8.75%,顯示出二值 化定位法在直通率上更為理想,為求其準確性與穩定性,我們進行一週放量測 試。
4-7 放量檢測結果
本階段我們將相似度比對與二值化定位兩種方式進行為期一週的放量檢測,
檢測結果依 Day1 到 Day7 各自排列,其檢測結果我們可從表 11、12 與圖 4-11、4-12 中可以看到,經過放量確認,我們發現二值化定位是更為穩定的。
在檢測率上,相似度比對法 99.51%,直通率最低為 91.80%,而二值化定位 法在檢測率上為 100%,直通率最低為 97.30%,比較結果後我們可以發現,二值 化定位法在檢測率優於相似度比對法 0.49%,直通率提升了 5.5%,整體上二值化 定位法優於相似度比對。
表 4-11 相似度比對一週放量結果
項目 相似度比對
檢出率
不良數 101,028 攔截數 100,529 檢出率 99.51%
直通率
良品數 122,977 無異常數 112,892 直通率 91.80%
40
99.51% 100%
0%
41 DIMM Pin(Connect
Dual In-line Memory Module Pin,接續子金針),未檢測原因
91.80% 97.30%
0%
42
為在使用相似度比對時,樣品會因為光源角度關係造成 DIMM Pin 色澤有所差 異,使用相似度比較易造成誤判率過高,然而二值化則是無此問題,業界未使用 原因為二值化編輯時 DIMM Pin 時易將粉塵一同算入檢測,但使用二值化定位因 採用相對距離搜尋,因此可避免掉這問題。
Connect DIMM 為我們一般電腦常見的記憶體插槽,兩排孔內有 DIMM Pin,
影像見圖 4-14,依照圖 4-15 做法,本次實驗一樣先設定好 Pin 長度與搜尋範圍 之後將影像直接二值化並建立標準影像與展開,依照這種方法,本次實驗進行
影像見圖 4-14,依照圖 4-15 做法,本次實驗一樣先設定好 Pin 長度與搜尋範圍 之後將影像直接二值化並建立標準影像與展開,依照這種方法,本次實驗進行