采用自动化视觉检测方法有效消除玻璃和薄膜上的颗粒物缺陷

话题:
作者:
Anne Corning

灰尘无处不在。只要有人类和机器在里面活动,即使是最洁净的无尘室,也决不会100%无污染物。一名发育完全的成年人在静止不动时每分钟会产生100,000粒颗粒物(主要来自衣物纤维、皮肤、头发和化妆品),而在行走时每分钟会产生1,000,000粒颗粒物。1 装配设备可能会因不同零件之间的摩擦而脱落微小的金属或复合颗粒物。这些颗粒物会与加工流体和设备润滑剂的微粒、切割材料时产生的玻璃或塑料粉尘、油漆剥落、纤维和清洁产生的液体等混合在一起,最终出现在装配线上的任何位置。

assembly line_smartphone_cover glass

即使是在无尘室装配环境中,机器和人类也会产生颗粒物质,它们可能会落在产品表面或粘附在薄膜和涂层上。

微小的颗粒物会进行布朗运动,这意味着它们会漂浮很长一段时间,并以不可预测的方式移动,从高浓度区域扩散到整个房间。2即使是HEPA过滤器(“高效微粒空气”过滤器,对于0.3微米以上的污染物,收集率达到99.97%3),也并非总能收集到它们。这意味着,对于高端产品来说,质量控制可能会具有高度的挑战性,一方面,这些产品必须呈现“完美”的视觉外观,以满足顾客期望,而另一方面,由于它们具有许多分层、表面和涂层,颗粒物很可能会落在上面。

消除玻璃和表面上的颗粒物缺陷

如今的电子设备包含多层玻璃、塑料和透明薄膜,颗粒物很容易粘附或被封在这些层中。举例来说,一款高端智能手机可能包含反射偏光层、薄膜层(用于提高亮度)、漫射层和镜面反射层,所有这些层在生产过程中将被粘合在一起。颗粒物检测(表面外观检测的一个子集)主要检测用户可见或对产品有害的颗粒物和异物。在装配之前,制造商必须对透射材料层进行检测,以确保该材料层上面、下面或内部没有颗粒物,并且在层压工艺之后必须再次进行检测,以确保各材料层之间没有污染物。

layers_particle_inspection

如今的高性能触摸屏上可能覆盖的多个保护层示例,不包括屏幕和发光显示器层。

用于手机、笔记本电脑和其他显示器设备的盖玻片通常经过涂层处理,以减少眩光、脏污和其他影响。如果在生产过程任何阶段的检测中发现了颗粒物,至关重要的一点是必须了解颗粒物是嵌在材料中(必须将该设备废弃)、封在涂层接合面中(有可能可以重新进行涂层)还是位于顶部或底部表面(表面上的颗粒物很容易擦掉)。

smartphone dust in camera lens 2-up image

智能手机相机镜头下方的灰尘(右)用肉眼可能不容易看到,但它会影响拍照质量和设备正常运行。在产品发货之前,可以采用一种量身定制的检测方案来识别颗粒物,其由自动化视觉成像系统(比如:来自瑞淀的ProMetric相机)和专门的照明元件(用于减少镜面玻璃产生的眩光,并提高颗粒物对比度)组成。

表面视觉检测的重要性

用户对消费类电子产品的质量期望可以说是所有行业中最高的。顾客要求设备达到完美状态,而最新发布的技术通常都需要接受非常折磨人的详细审查。笔记本电脑表面上的细微刮痕,或者智能手机相机镜头后面的微小灰尘颗粒物,都足以导致产品被退回。如果这些问题广泛存在,则可能会导致产品召回,致使制造商付出大量时间和成本代价。

为了保护品牌声誉和保障生产利润率,制造商必须在生产和总装阶段将表面外观检测和颗粒物检测整合到质量控制操作中。瑞淀的先进视觉解决方案经过专门设计,将高分辨率成像、照明和自动化技术结合在一起,用于执行包括颗粒物检测、表面检测和装配检测在内的一系列功能,并使用软件工具库进行全面的质量控制。

颗粒物检测解决方案

瑞淀的高分辨率ProMetric® 成像系统TrueTest™ 软件 和专家检测算法搭配使用,可以识别出表面、玻璃和透明层上面和内部多余的颗粒物。相机的高动态范围增加了每个图像中灰度值的数量,确保可以识别出细微的对比度变化。低噪声可确保从图像噪声中清晰地区分出像素大小的颗粒物,从而能够在装配或发货之前识别和清除颗粒物。瑞淀工程师可以通过设置阈值和关键检测标准对检测过程进行调整,以满足特定的苛刻要求。

surface dust analysis comparison

瑞淀ProMetric相机可以采集到金属表面的准确图像(上图),自动化视觉检测软件可测量和分析颗粒物缺陷的位置和严重性(下图),以帮助制造商确定是否可以将颗粒物清除还是必须将零件报废。

瑞淀系统提供高度的成像灵敏度,即使在低对比度情况下(比如:深色表面上的深色颗粒物,或者浅色或金属表面上的浅色颗粒物),也能够检测出缺陷。成像区域内微小的对比度变化使瑞淀的相机能够评估颗粒物的存在性和位置。然后,瑞淀系统可以应用定义的公差范围来确定材料内部或材料上面可接受的颗粒物严重性或颗粒物数量。

surface and layer defects diagram_particle inspection

瑞淀的颗粒物检测解决方案可以按类型对缺陷进行分类,并明确设备各层内部或设备上面的颗粒物的确切位置。除了颗粒物之外,瑞淀的先进视觉解决方案还可以执行全方位的表面外观检测任务。

瑞淀的先进视觉解决方案可用于执行颗粒物检测,其提供自动化视觉检测的所有优点,包括客观分析和可量化的结果,同时还可采集到追踪生产错误所需的数据,以改进生产操作。通过利用我们在用于计量应用的科学亮度测量成像方面的专业知识所开发的高分辨率成像性能,瑞淀相机可以轻松识别、分类和报告人工检测员可能遗漏的任何缺陷。

ProMetric cameras

ProMetric 成像色度计 (左) 和成像亮度计 (右) 提供精确检测微小颗粒物所需的高分辨、低噪声成像,帮助制造商实现设备质量目标。

 


引用文献

  1. Ramstorp, M. (Ed.), Introduction to Contamination Control and Cleanroom Technology, Wiley-VCH Verglag, Gmbh (2000). DOI:10.1002/9783527613120
  2. Whyte, W. Agricola, K, and Derks, M, “Airborne particle deposition in cleanrooms: Deposition mechanisms”, Clean Air and Containment Review, Issue 24, October 2015
  3. Indoor Air Quality: What is a HEPA Filter?, U.S. Environmental Protection Agency. (Retrieved March 10, 2021)
     
radiant vision system wechat