外观检测系统在MLCC编带中的应用

杜永强

摘 要：0402、0201规格片式多层陶瓷电容器市场需求连年增加，但生产加工过程中又难免有外观不合格品产生，不仅不符合外观要求，而且影响电性能及可靠性。采用人工分选的方式不仅效率低，而且成本高，但在全自动编带机上安装外观检测系统，不仅可以在编带过程中将外观不合品剔除，而且具有效率高、成本低的优势，所以此方式被各片式多层陶瓷电容器生产厂家广泛采用。

关键词：片式多层陶瓷电容器；外观检测系统；全自动编带机

中图分类号：TM534+.1 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）23-0161-02

近年来电子类产品发展迅猛，需求连年增加，作为三大无源元器件的MLCC（片式多层陶瓷电容器）市场需求更为明显，尤其以0402规格、0201规格的小尺寸MLCC需求更为旺盛。为满足市场需求各厂家都在不断增加产能。但由于MLCC主要材料为陶瓷，且加工制作过程复杂，所以在加工制作过程中难免出现瓷体缺边、瓷体缺角、外电极缺角等外观不良品，不仅不符合外观要求，而且严重影响MLCC的电性能及可靠性。为避免此类不良品进入客户端造成不良影响。各MLCC生产厂家均选择使用带有外观检测系统的编带机，在编带过程中剔除外观不良品，且收到了理想的效果。本文的目的就是介绍外观检测系统，并与人工分选的方式做比较，找出外观检测系统被广泛采用的原因。

1 片式陶瓷电容器的编带过程

1.1 安装适合尺寸的纸带、底胶、面胶

将片式多层陶瓷电容器放入编带机的振盘内；由于振动电容器在振盘的螺旋轨道槽内实现了逐粒有序排列的状态，依次经过直型振槽、光纤感应器后进入转盘口，步进电机带动转盘动作后，MLCC随转盘转动依次经过容量检测部检测容值，容值不合格品被压缩空气排入不良品收纳仓，容量合格品继续前进，到达外观检测区域，经CCD摄像机采集图像信息后，将光学信号转换为数字电流信号，经图像采集卡再将各项检测数据发送给计算机，与系统内各项标准值进行比较，不符合标准的MLCC被压缩空气排入不良品收纳仓，合格品被吸嘴推送至封有底胶的纸带方孔内，热封面胶后卷带完成编带过程。

1.2 外观检测系统的组成

外观检测系统主要由照明系统、CCD摄相机、图像采集卡、图像处理模块组成。

1.2.1 照明系统的光源主要有半导体激光器、LED灯（发光二极管）。光源形状主要有环形光源、前照光源、背景光源。主要作用为是参与形成被分析的目标图像的特征。

1.2.2 CCD相机。CCD相机核心是CCD器件，即电荷耦合器件，基本构成单元是MOS结构，若干个MOS结构排列在一起构成一个CCD单元。每个MOS结构可以独立感受照射在其表面光的强度，并按照光的强弱将其成比例的转换为电荷存储在MOS结构中，故MOS结构的基本功能是完成光电荷的转换与存储。它是由具有光电转换功能的半导体器件组成一个线阵或面阵单元，每个半导体器件能够存储随景物变化而感受到的信号的电荷量，并能够在控制信号的作用下，将存储的信号按照一定顺序输出，形成数字图像信号[1]。

CCD基本阵元是金属-氧化物-半导体（Metal-Oxide-Sem iconductor）电容，或称为MOS结构，其基本结构是一种密排的MOS电容器，能够存储由入射光在CCD像敏单元激发出的光信息电荷，并能在适当相序的时钟脉冲驱动下，把存储的电荷以电荷包的形式定向传输转移，实现自扫描，完成从光信号到电信号的转换。这种电信号通常是符合电视标准的视频信号，可在电视屏幕上复原成物体的可见光像，也可以将信号存储在磁带机内或输入计算机，进行图像增强、识别、存储等处理，因此CCD器件是一种理想的摄像器件[2]。

CCD具有体积小、功耗小、分辨率高、灵敏度高等优点。它的出现可以说带来了非接触测量技术领域的一场革命并为其它领域提供了有效的手段和工具，采用CCD器件能和计算机数据采集，光学成像，机械运动组成的图像测量系统，实现光、机电一体化设计，实现精密的尺寸测量[3]。

1.2.3 图像采集卡

图像采集卡的工作过程：实时采集摄像机输出的视频信号，经过A/D转换器转换后存放到图像存储单元的通道中，再根据接收到的计算机指令，将一帧帧图像静止在图像存储通道内，然后计算机对采集到的图像进行对比處理。

1.2.4 图像处理模块

图像处理模块由计算机、显示器、外观检测软件、输出接口组成。主要作用是对片式陶瓷电容器的外观特征进行分析和对比。

2 外观检测系统的工作过程

2.1 调整LED灯得到良好的照明效果

CCD摄相机将获取的光信号转变成电信号。图像采集卡将采集到的数据传给计算机内的外观检测系统。形成待检MLCC的外观检测数据，与系统内各项标准值进行比较，对比不符合标准的目标样品，利用压缩空气吹至不良品收纳仓。完成不良品的剔除动作过程。外观检测系统的特点：精度高、速度快、不损坏检测对象。

2.2 图像处理软件的主要流程

图像的预处理、边缘检测、图像的二值化处理、数据比较、显示及输出等。图像的预处理是将CCD摄相机所采集到的光学信号转换为数字电流信号，为图像的二值化做准备。

边缘检测的目的：确定待检目标所在位置的范围，当MLCC的任何部位超出此位置范围时，均会被判为不合格。只有MLCC完全在此范围内时，外观检测系统才能够对其进行正常检测。

因为CCD镜头捕捉到MLCC的影像后，外观分选系统不能够自动识别待检目标的具体位置，所以首先需要人工根据转盘口在画面内的位置，设定最佳的边缘检测范围。

图像的二值化就是将图像上的点的灰度值调整为0或255，使整个图像仅用白色和黑色显示出目标的形状。其目的使图像变得简单，数据量减小，凸显出MLCC的外观轮廓特征。以便外观检测系统计算瓷体、外电极各检测区域内白色、黑色像素的面积、形状是否符合标准值。

图1为MLCC在CCD镜头下未进行二值化的效果。

图2为MLCC在CCD镜头下二值化后的效果。

MLCC外电极的形状、尺寸大小，白色、黑色像素面积标准值的设定，直接影响外观分选系统的分选质量。因为MLCC的瓷体、外电极的长、宽尺寸有一定的正常波动范围，所以使用外观分选系统时，需要结合实际尺寸及时调整长、宽尺寸的标准值，以免出现误判情况。

由于0402、0201规格小尺寸片式多层陶瓷电容器尺寸微小，具体尺寸见表1。

因瓷体缺边、瓷体缺角、瓷体粘锡、外电极缺角等不良品，通常只占整个片式多层陶瓷电容器体积的一小部分，所以肉眼直接识别难度很大，而在显微镜下采用人工分选的方式速度很慢。而在编带机上安装外观检测系统，不仅可以克服人工分选时，尺寸小肉眼不易识别，分选速度慢的不足，而且还可以减少人工分选外观所必须付出的时间、人工成本。0402、0201小规格MLCC外观检测系统与人工分选方式，各项指标对比结果见表2：

通过对比可以发现，外观检测系统在剔除0402、0201小规格MLCC外观不良品方面，比采用人工分选的方式具有明显的优势。所以才会被各MLCC生产厂家所选用，成为整个行业内共同的选择。

3 结束语

在编带机上安装外观检测系统，不仅可以在编带过程中有效的剔除外观不良品，保证产品出货质量，而且可以缩短MLCC加工生产周期，降低企业的人工成本，提高企业竞争力。所以使用带有外观检测系统的编带机，分选0402、0201小尺寸片式多层陶瓷电容器，已成为各生产厂家一致的选择。

参考文献：

[1]刘松林，哈长亮，郝向阳，等.基于机器视觉的阵线CCD相机成像几何模型[J].测绘科学技术学报，2006，5：386-390.

[2]刘崧，戚小平，钟双.CCD摄像机原理及应用[J].中国有线电视，2005，14：1417-1419.

[3]杨小刚.图像二值化方法在CCD图像信息处理中的研究[J].邢台职业技术学院学报，2011，1：45-47.endprint