Автоматизированный рентгеновский контроль
Рентгеновский снимок электронной платы (серия увеличенных снимков старой платы сетевого адаптера Token Ring).

Автоматизированный рентгеновский контроль ( AXI ) — это технология, основанная на тех же принципах, что и автоматизированный оптический контроль (AOI). Он использует рентгеновские лучи в качестве источника вместо видимого света для автоматического контроля особенностей, которые обычно скрыты от глаз.

Автоматизированный рентгеновский контроль используется в самых разных отраслях промышленности и областях применения, в основном для достижения двух основных целей:

  1. Оптимизация процесса, т.е. результаты проверки используются для оптимизации последующих этапов обработки,
  2. Обнаружение аномалий, т.е. результаты проверки, служат критерием для отбраковки детали (для сдачи в металлолом или на переделку).

В то время как AOI в основном ассоциируется с производством электроники (из-за широкого использования в производстве печатных плат ), AXI имеет гораздо более широкий спектр применения. Он варьируется от проверки качества литых дисков [1] до обнаружения фрагментов костей [2] в переработанном мясе. Везде, где производится большое количество очень похожих изделий в соответствии с определенным стандартом, автоматическая инспекция с использованием передового программного обеспечения для обработки изображений и распознавания образов ( компьютерное зрение ) стала полезным инструментом для обеспечения качества и повышения производительности при обработке и производстве. [3]

Принцип действия

В то время как оптический контроль создает полноцветные изображения поверхности объекта, рентгеновский контроль пропускает рентгеновские лучи через объект и записывает серые изображения отбрасываемых теней. Затем изображение обрабатывается программным обеспечением для обработки изображений, которое определяет положение и размер/форму ожидаемых характеристик (для оптимизации процесса) или наличие/отсутствие неожиданных/непреднамеренных объектов или характеристик (для обнаружения аномалий).

Рентгеновские лучи генерируются рентгеновской трубкой, обычно расположенной непосредственно над или под объектом обследования. Детектор, расположенный с противоположной стороны объекта, регистрирует изображение рентгеновских лучей, прошедших через объект. Детектор либо преобразует рентгеновские лучи сначала в видимый свет, который отображается оптической камерой, либо обнаруживает напрямую с помощью массива рентгеновских датчиков . Объект обследования может быть отображен с большим увеличением, если переместить объект ближе к рентгеновской трубке, или с меньшим увеличением, если приблизить его к детектору.

Поскольку изображение формируется за счет различного поглощения рентгеновских лучей при прохождении через объект, оно может выявить структуры внутри объекта, которые скрыты от внешнего взгляда.

Приложения

С развитием программного обеспечения для обработки изображений число приложений для автоматизированного рентгеновского контроля огромно и постоянно растет. Первые приложения появились в отраслях, где аспект безопасности компонентов требовал тщательного осмотра каждой произведенной детали (например, сварные швы для металлических деталей на атомных электростанциях), поскольку изначально технология была ожидаемо очень дорогой. Но с более широким внедрением технологии цены значительно снизились и открыли автоматизированный рентгеновский контроль для гораздо более широкой области - частично снова подпитываемой аспектами безопасности (например, обнаружение металла, стекла или других материалов в обработанных пищевых продуктах) или для увеличения выхода и оптимизации обработки (например, обнаружение размера и расположения отверстий в сыре для оптимизации шаблонов нарезки). [4]

В массовом производстве сложных изделий (например, в производстве электроники) раннее обнаружение дефектов может радикально снизить общую стоимость, поскольку предотвращает использование дефектных деталей на последующих этапах производства. Это приводит к трем основным преимуществам: a) обеспечивает обратную связь на самом раннем этапе, когда материалы являются дефектными или параметры процесса вышли из-под контроля, b) предотвращает добавление стоимости к компонентам, которые уже являются дефектными, и, следовательно, снижает общую стоимость дефекта, и c) увеличивает вероятность дефектов на месте конечного продукта, поскольку дефект может не быть обнаружен на более поздних этапах проверки качества или во время функционального тестирования из-за ограниченного набора тестовых шаблонов.

Использование AXI в пищевой промышленности

Обнаружение инородных тел, контроль уровня наполнения и контроль процесса — три основные области использования AXI в пищевой промышленности. Особенно в упакованных товарах в конце линии наполнения и упаковки использование рентгеновских сканеров стало нормой, а не исключением. Часто его используют в сочетании с другими мерами обеспечения качества, особенно с поточными контрольными весами.

Большая часть из них ограничена проверкой «хорошо/плохо», т. е. она выдает брак после станции AXI, но в некоторых приложениях она напрямую используется для управления процессом, где данные из AXI подаются в процесс и могут управлять другими переменными. Часто цитируемый пример — это контроль толщины ломтиков сыра после того, как AXI определил распределение и положение «отверстий» внутри сырного блока. (для обеспечения постоянного общего веса упаковки).

Недавно были разработаны автоматизированные методы рентгеновского контроля пищевых продуктов, проходящих по конвейерной ленте. [5] [6] [7]

Использование AXI в производстве электроники

Растущее использование ИС ( интегральных схем ) с корпусами, такими как BGA ( матрица шариковых выводов ), где соединения находятся под чипом и не видны, означает, что обычный оптический контроль невозможен. Поскольку соединения находятся под корпусом чипа, возникает большая необходимость в обеспечении того, чтобы производственный процесс мог правильно разместить эти чипы. Кроме того, чипы, которые используют корпусы BGA, как правило, являются более крупными и имеют много соединений. Поэтому важно, чтобы все соединения были выполнены правильно. [8]

Процесс рентгеновского контроля заключается в получении внутренней структуры объекта контроля, а затем наблюдении внутренней информации объекта контроля без разрушения объекта контроля.

AXI часто сочетается с тестированием, проводимым с помощью периферийного сканирования , внутрисхемного тестирования и функционального тестирования.

Процесс

Поскольку соединения BGA не видны, единственной альтернативой является использование низкоуровневого рентгеновского контроля. AXI может обнаружить такие неисправности, как разрывы, короткие замыкания, недостаточный припой, избыточный припой, отсутствующие электрические части и несоосные компоненты. Дефекты обнаруживаются и устраняются в течение короткого времени отладки.

Эти системы контроля стоят дороже обычных оптических систем, но они способны проверять все соединения, даже те, которые находятся под корпусом чипа.

Для достижения максимальной производительности машины AXI используют отдельные 2D рентгеновские изображения, где это возможно, для принятия решения. Однако, поскольку плотность компонентов на обеих сторонах печатной платы увеличивается, становится все сложнее получить четкое 2D изображение, не перекрытое другими компонентами. Такие методы, как томосинтез, часто используются для фильтрации фоновых компонентов, сначала создавая 3D-модель из нескольких рентгеновских изображений, полученных под разными углами.

Ниже приведены родственные технологии, которые также используются в электронном производстве для проверки правильности работы печатных плат электроники.

  • Что такое рентгеновский контроль?

Ссылки

  1. ^ «Автоматизированный радиоскопический контроль алюминиевых отливок под давлением», Доминго Мери, Departamento de Ciencia de la Computación Pontificia Universidad Católica de Чили Av. Викунья Макена 4860(183) Сантьяго-де-Чили http://www.ndt.net/article/v12n12/mery.pdf
  2. ^ Рентгеновское изображение с компенсацией толщины для обнаружения фрагментов костей в обваленной птице — модельный анализ Y Tao, JG Ibarra - Transactions of the ASAE, 200 - elibrary.asabe.org http://elibrary.asabe.org/abstract.asp?aid=2725
  3. ^ "Применение и технология рентгеновского контроля в обрабатывающей и производственной промышленности". www.x-rayinspection.us . Получено 2016-03-08 .
  4. ^ Броснан, Тадхг; Сан, Да-Вен (2004-01-01). «Улучшение контроля качества пищевых продуктов с помощью компьютерного зрения – обзор». Журнал пищевой инженерии . Применение компьютерного зрения в пищевой промышленности. 61 (1): 3– 16. doi :10.1016/S0260-8774(03)00183-3.
  5. ^ Янссенс, Э.; Де Бенхаувер, Дж.; Ван Даэль, М.; Де Шрайвер, Т.; Ван Хоребеке, Л.; Вербовен, П.; Николай, Б.; Сийберс, Дж. (2018). «Нейронная сеть, фильтрованная обратная проекция на основе преобразования Гильберта для быстрого оперативного рентгеновского контроля». Измерительная наука и технология . 29 (3): 034012. Бибкод : 2018MeScT..29c4012J. дои : 10.1088/1361-6501/aa9de3. hdl : 1854/LU-8551475 . С2КИД  54502005.
  6. ^ Ван Даэль, М.; Вербовен, П.; Дэн, Дж.; Ван Хоребеке, Л.; Сийберс, Дж.; Николай, Б. (2017). «Мультисенсорный рентгеновский контроль внутренних дефектов плодоовощной продукции». Послеуборочная биология и технология . 128 : 33–43 . doi :10.1016/j.postharvbio.2017.02.002.
  7. ^ Янссенс, Э.; Алвес Перейра, Л.; Де Бенхаувер, Дж.; Цанг, ИК; Ван Даэль, М.; Вербовен, П.; Николай, Б.; Сийберс, Дж. (2018). «Быстрая встроенная проверка с помощью фильтрованной обратной проекции на основе нейронной сети: применение к проверке яблок». Практические примеры неразрушающего контроля и оценки . 6 : 14–20 . doi : 10.1016/j.csndt.2016.03.003 .
  8. ^ Рентгеновский контроль печатных плат и BGA
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Automated_X-ray_inspection&oldid=1267401538"