IDS의 USB 3 uEye CP 산업용 카메라를 이용하여 인쇄 회로 기판 어셈블리에 대한 Norcott (영국)의 초고도 검사(FAI: First Article Inspection)

PCB 어셈블리에 맞는 올바른 첫 번째 시간(Right first time)

USB 3.0 산업용 카메라를 사용한 초고도 검사(First article Inspection; FAI)

올바른 위치에 올바른 컴포넌트를 가져오는 것은 SMT PCB 어셈블리에서 중요하고, 최신 IDS USB 3.0 카메라 기술은 PCB 검사 프로세스를 자동화하기 위하여 계약 PCB 조립 업체 Norcott Technologies에 의하여 사용됩니다. 고해상도, 높은 프레임 레이트, 다용도 소프트웨어 인터페이스, 및 USB 3을 통한 미래에도 연결성 보장은 모두 Norcott가 새로운 맞춤형 초고도 검사 시스템을 위해 IDS의 USB 3 카메라를 선택한 이유였습니다.

어플리케이션

기판이 납땜되기 이전에 정확한 컴포넌트가 기판의 정확한 위치에 있는지에 대한 최종 확인이 가능하므로, FAI(First article Inspection)는 표면 실장 기술 (SMT) PCB 어셈블리 공정에서 가장 중요한 단계들 중 하나입니다. 이는 기대하는 출력이 정상적인 생산 동안에 고객의 검증된 프로세스를 따르는 것을 보장합니다. Norcott의 시니어 비즈니스 프로세스 개발자 Ted Reilly는 다음과 같이 설명합니다: “FAI는 기본적으로 수동 검사 프로세스이지만, 수백 개의 컴포넌트들이 포함된 기판에서 모든 컴포넌트를 눈으로 위치를 확인하여 고객의 재료사양서(BOM: Bill of Materials)와 비교하는 것은 굉장히 시간이 많이 걸리고 지루하며 오류가 발생하기 쉽습니다.

비전 기술을 사용하여 이 프로세스를 자동화하면, BOM을 직접 참조하여 SMT 컴포넌트들의 유무, 위치 및 종류를 확인할 수 있으며, 시간 절약과 정확성 측면에서 큰 차이를 만들 수 있습니다. 그것은 SMT 설정 & 품질 부서에서 필수적인 요구 사항이고, 리플로(reflow) 전에 검사가 수행되므로, 검사가 비파괴적이어서 부서의 효율성과 1차 합격률이 향상됩니다.”

3개의 독립적인 표면 실장 라인들로, Norcott은 신속한 프로토타입 서비스와 대규모 일반적인 생산 요구 사항들을 지원할 수 있는 유연한 제조 시설을 제공할 수 있습니다. 일반적으로 표면 실장(SMT) 및 스루홀(PTH) 구성 요소들의 임의의 조합들을 수용할 수 있습니다:

  • 단면 SMT
  • 양면 SMT
  • 단면 SMT + PTH
  • 양면 SMT + PTH
  • 양면 SMT + 양면 PTH

Norcott은 약 8년 전에 최초의 주문제작형 FAI XY 비전 검사 시스템을 개발했지만, 사용된 하드웨어와 소프트웨어가 구식이 되어서 새로운 시스템이 필요했습니다. 이 새로운 시스템에, Norcott은 고품질의 광학 장치가 장착된 고해상도 5메가픽셀 IDS UI-3580CP USB 3.0 컬러 카메라를 선택했습니다. 이것은 모터 구동식 XY 플랫폼에 탑재되어, 고배율로 1차 검사가 수행될 수 있습니다. 이 시스템은, Norcott의 광범위한 컴포넌트 데이터베이스 및 저장소로의 통합을 제공하기 위하여 내부적으로 개발한 wpf.net 소프트웨어를 사용합니다. 다목적 UI-3580CP 카메라는, uEye API를 사용하여 Norcott의 비스포크 wpf.net 어플리케이션 소프트웨어에 연결됩니다. 이 때 uEye API는 모든 IDS 카메라와 함께 제공되는 IDS 소프트웨어 개발 키트 (SDK)의 일부입니다. 검사용 PCB는 땜납 페이스트를 사용하여 기판의 올바른 위치에 고정된 컴포넌트들로 채워집니다.

수많은 특징들이 시스템에 구현되어, 작업자들이 고객 BOM을 빠르게 로딩할 수 있도록 하며, BOM은 사용된 부품 또는 구성 요소의 목록과 고객이 지정한 인쇄 회로 기판에서의 위치를 포함합니다. BOM에서 각 컴포넌트가 호출되는 바에 따라, 카메라가 검사를 위해 올바른 위치로 자동으로 구동됩니다. 설정이 필요하지 않습니다. 시스템은 시작 후 2분 이내에 검사할 준비가 됩니다. 카메라 시스템은 SMT 구성 요소, PCB 및 땜납 페이스트를 0201 컴포넌트도 이미징할 수 있는 해상도로 보여주는 50mm 정사각형 FOV (field of view)를 생성합니다. 더 높은 배율이 필요하면, 줌 기능이 제공됩니다.

비스포크 소프트웨어는 무수한 정보를 실시간으로 디스플레이 되도록 하여, 각 컴포넌트의 존재 여부, 위치 결정, 방향, 부품 표시, 극성 및 기타 여러 파라미터들을 시각적으로 확인할 수 있도록 합니다.

검사를 통과한 기판은 납땜을 진행합니다. 기판과 BOM 간에 불일치가 있으면, 소프트웨어는 Norcott의 엔지니어 팀이 승인할 수 있도록 컴포넌트 이미지의 고해상도 사본을 공유 폴더에 저장할 수 있습니다.

카메라

컴팩트한 UI-3580CP Rev. 2 USB 3.0 카메라는, 매우 견고하면서도 가벼운 마그네슘 하우징으로 크기는 29x29x29mm에 불과합니다. onsemi의 4.92메가픽셀 MT9P006STC 컬러 CMOS 센서가 특징입니다. onsemi는 전 세계적으로 가장 큰 CMOS 센서 제조업체들 중 하나입니다. 이 0.5인치 센서는, 롤링 및 글로벌 시작 셔터 기능은 물론, 2560x1920 픽셀의 해상도도 제공합니다. 이것은 정적 이미지뿐만 아니라 동적 이미지를 기록하는 데 사용할 수 있음을 의미합니다.

혁신적인 A-Pix ™ 픽셀 기술 덕분에, 센서는 빛에 극도로 민감하고, 이는 카메라를 연색성(color rendering)과 수정처럼 맑은 이미지 품질에서 최대 정확도가 필요한 어플리케이션에 특히 적합하도록 만듭니다. A-Pix ™ 픽셀 기술은, 컬러 필터로부터 집광된 입사광을 포토 다이오드 표면으로 향하게 하는 광가이드에 의한 빛의 집결을 기반으로 합니다. 픽셀 기술의 구조 및 프로세스 개선으로 인하여, 특히 이전 버전의 센서와 비교해서, 적색 및 녹색 범위의 센서 감도가 최대 30%까지 향상되었습니다. 이 센서가 생성하는 선명하고 낮은 노이즈의 이미지는, 산업용 검사 어플리케이션에 이상적입니다.

AOI(관심 영역) 기능을 사용하면, Full HD 해상도로 이미징을 수행할 수 있습니다. 비닝 기능을 이용하여 더 큰 콘트라스트의 이미지를 얻을 수 있으며, 센서를 서브샘플링하여 빠른 미리보기 이미지를 얻을 수 있습니다. 통합된 128MB 이미지 버퍼는 카메라를 멀티-카메라 어플리케이션의 사용에 적합하게 만들어 주며, 카메라는 대기 모드(standby mode)의 이점도 누리면서 절전 모드(sleep mode)에서 전력 소비를 최소화합니다.

USB 3.0

IDS USB 3.0 카메라 제품군은 OEM과 Norcott와 같은 최종 사용자 모두에게 매우 인기가 많습니다. 보드 레벨 버전에서부터 완전 하우징 버전에 이르기까지, 넓은 범위의 카메라들을 갖추고 있습니다. 모두 최신 CMOS 센서가 장착되어 있으며, 특별한 어플리케이션에 적합한 다양한 선택지의 해상도들과 프레임 레이트들로 사용할 수 있습니다. USB 3 인터페이스는 "플러그 앤 플레이" 연결과 최대 420MByte/s의 빠른 데이터 전송 레이트 덕분에 매우 인기가 있습니다. 추가적으로, IDS SDK는 까다로운 이미징 조건에서 이미지 품질을 크게 향상시킬 수 있는 다양한 제어 기능들은 물론, 넓은 범위의 시스템들과 인터페이스할 수 있는 유연성도 제공합니다.

이러한 요인들 중 많은 것들은 Norcott가 IDS로부터 카메라를 구입하기로 결정에 영향을 주었습니다. Ted Reilly는 다음과 같이 말합니다: "분명히 우리는 검사에 필요한 이미지 품질을 제공하는 카메라가 필요했지만, 우리는 또한 효과적으로 미래에도 사용할 수 있는 카메라를 원했습니다. 이는 우리가 표준 USB 3.0 인터페이스를 선택했던 이유입니다." “UI-3580CP 카메라는 어플리케이션에 이상적이었습니다.” “API를 사용하여 우리의 주문형 소프트웨어에 직접 인터페이스할 수 있었고, 매우 경쟁력 있는 가격으로 제공되었습니다. 또한 평가 단계에서 IDS가 정말 도움이 되고 협조적이라는 것을 알게 되었으며, 카메라를 구입한 이후로도 이는 신뢰할 수 있는 기술 지원 & 리소스와 함께 계속되었습니다."

평가 단계에서 IDS가 정말 도움이 되고 협조적이라는 것을 알게 되었으며, 카메라를 구입한 이후로도 이는 신뢰할 수 있는 기술 지원 & 리소스와 함께 계속되었습니다."

— Ted Reilly, Norcott의 시니어 비즈니스 프로세스 개발자 —

두 번째 FAI 시스템은 현재 Norcott에서 구축 중이며, 다시 선택된 카메라는 UI-3580CP으로, 새로운 SMT 생산 라인과 함께 시운전될 것입니다.

USB 3 uEye CP - 놀랍도록 빠르고, 놀랍도록 믿을 수 있는, 놀라운 센서

IDS 산업용 카메라 USB 3 uEye CP