精品案例丨CIS微距相机在PCB验孔中的应用

最新推荐文章于 2025-12-19 10:10:58 发布

原创最新推荐文章于 2025-12-19 10:10:58 发布 · 769 阅读

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#数码相机 #视觉检测 #人工智能 #制造 #计算机视觉 #pcb工艺

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1.引言：高密度互连时代的验孔挑战

随着5G通信、人工智能服务器等AI应用设备市场的爆发，印刷电路板（PCB）向着高密度互连（HDI）方向急速发展。

这一趋势直接表现为板面导通孔（Via）和元件插装孔（PTH）数量的指数级增长（超高密度板可达数万至数十万个），且孔径日益微细化（当前主流已要求测量Φ0.10mm以下的微孔）。传统的基于移动式面阵或线扫相机的视觉测量方案受限于精度、效率和设备体积，已成为制约高端PCB产品良率和生产效率的瓶颈。

某国内外领先的PCB自动化光学检测（AOI）设备制造商，为抢占下一代高性能验孔设备的技术制高点，与INSENT苏映视展开深度合作，在其新一代全自动在线验孔机中，全面引入了LineX系列3600DPI CIS微距相机作为核心成像单元。本案例将详尽解析该方案如何从原理上解决传统难题，实现验孔工序的质的飞跃。

2.挑战：传统验孔方案的三大核心瓶颈

1.效率瓶颈无法满足全检需求

传统方案采用线扫或面阵相机，其单次拍摄视野有限（通常为50-80mm宽）。为完成一张610mm x 740mm标准尺寸PCB板的全面检测，需要驱动沉重的相机龙门架或PCB平台进行数十次精确定位、拍照、移动的往复循环。

此过程导致单板检测耗时长达3-5分钟，无法匹配现代PCB生产线的高节拍（通常要求单板检测时间低于40秒），只能用于抽检，质量风险巨大。

2.测量精度受制于光学畸变与拼接误差

传统镜头无法消除的枕形或桶形畸变，在视野边缘尤为明显，导致测量的孔中心坐标和孔径值失真。更为关键的是，将数十幅存在畸变和视角误差的局部图像进行软件拼接，会引入难以校准的累积误差，使得整板测量的一致性差。对于Φ0.2mm以下的微孔，这种误差足以造成误判或漏判。

3.设备笨重复杂且成本高昂：

为保证相机运动过程中的极致稳定性，设备必须采用天然花岗岩或大理石制作龙门架结构。这导致整机高度超过2米，重量达数吨，不仅占地庞大、运输安装困难，其制造成本和维护成本也极其高昂。

3.解决方案：基于CIS的1:1 无畸变扫描成像技术

INSNEX提供的LineX CIS验孔方案，是一项从成像原理上进行革新的技术。

一次性宽幅扫描，实现效率数量级提升： LineX CIS相机拥有656mm/820mm的物理扫描宽度，能够完全覆盖常见PCB板的宽度。检测时，PCB板放在检测平台正上/下方，LINEX CIS单次过板即可连续采集整板所有孔洞的完整图像数据。此举彻底消除了相机横向移动、加减速、定位停顿所消耗的时间，将单板检测时间从“分钟级”缩短至“秒级”（通常10-20秒），效率提升超过6~10倍，大幅提高检测效率。

图1.实际检测示意图

1.1:1等倍无畸变成像，高精度的基础

这是CIS技术的核心优势。LineX相机采用独特透镜阵列（rod lens），实现光线从物面到像面的1:1等倍传输。这意味着图像边缘与中心的放大倍率严格一致，从物理上根除了光学畸变的产生。每个像素都精确对应物理世界中的尺寸（如7um&14μm分辨率），为孔位、孔径的测量提供了无可争议的精度基础，轻松应对0.1mm级微孔的测量挑战。