压敏电阻芯片外观检测机的研制

李建明

（广东风华高新科技股份有限公司，广东 肇庆 526040）

在压敏电阻芯片流水线生产的过程中，外观检测是决定产品质量的重要工序之一，也是及早剔除不合格产品的重要手段之一[1]。外观检测是主要对压敏电阻芯片的本体完好程度、银面完整程度、芯片刮花以及芯片变形等方面进行识别与检测。传统外观检测以人工肉眼检测为主，检测精度和效率均较低[2]。为了实现通用型φ5 mm～φ14mm外径压敏电阻芯片的自动化外观检测，该文研制了一款压敏电阻芯片外观检测机。

1 压敏电阻芯片外观检测要求

对压敏电阻芯片的外观进行检测，主要是初步判断压敏电阻芯片是否满足良品要求。压敏电阻芯片的良品判定标准有以下5 条[3]。1）压敏电阻芯片本体完好，芯片无断片。2）压敏电阻芯片的银面不可有缺损，缺损面最大直径≤0.2 mm，且两面最多只允许缺损1 处。3）压敏电阻芯片一面刮花面条数＜5 条，且刮花长度最长≤2 mm。4）压敏电阻芯片银面不发黄、发黑，无脏污。5）压敏电阻芯片芯片侧面无分层。表1 为压敏电阻芯片外观不符合良品标准的典型样例。

2 外观检测机设计依据与原理

压敏电阻芯片的外观检测中最基本的要求是不对芯片产生二次损伤，另外也要保证外观检测的精度和效率。因此，该文所设计的压敏芯片外观检测机将采用非接触式、高清成像的方式进行外观检测。

外观检测机的设计原理如图1 所示。压敏电阻芯片外观机能够自动上料进行外观检测工作，压敏电阻芯片通过传输带输送到外观检测窗口，等待外观检测。随后，由外观检测窗口的高清成像组件对压敏电阻芯片正反面进行拍照，并根据外观检测机内置成像识别与分析算法，对压敏电阻芯片的正反面成像照片进行分析[4]。根据分析结果将压敏电阻芯片分为良品与不良品，并分别输送至对应的产品箱，通过风吹方式以非接触形式将压敏电阻芯片分类至对应产品箱内，从而完成外观检测工作。

表1 不符合良品标准的压敏电阻芯片样例

图1 压敏电阻芯片外观检测机设计原理图

3 压敏电阻芯片外观检测机的设计

根据压敏电阻芯片外观检测机的设计原理，可将压敏电阻芯片外观检测机划分为芯片自动输送机构、芯片高清成像机构、良品与不良品分选机构3 个部分。图2 为压敏电阻芯片外观检测机的结构简图。

图2 压敏电阻芯片外观检测机结构简图

3.1 芯片自动输送机构设计

芯片自动输送机构的任务是将压敏电阻芯片连续有序地输送到芯片成像窗口，并在成像检测完毕后将压敏电阻芯片输送至良品与不良品分选机构，从而完成压敏电阻芯片的自动检测与分选。图3 为芯片自动输送机构示意图。

图3 芯片自动输送机构图

3.2 芯片高清成像机构设计

芯片高清成像机构是实现压敏电阻芯片外观检测的关键机构之一，是实现压敏电阻芯片非接触式外观检测的核心部件。芯片高清成像机构主要包括高清图像采集模块、高清图像识别模块等。芯片的高清图像采集模块包括高清摄像系统、数字光学系统以及图像采集卡等，能够实现压敏电阻芯片高清图像采集、图像信号转换等功能。高清图像识别模块主要利用算法及软件实现对压敏电阻芯片图像的判断，从而确定压敏电阻芯片的外观是否合格。图4 所示为芯片高清成像机构示意图。

图4 芯片高清成像机构图

3.3 良品与不良品分选机构设计

良品与不良品分选机构是根据设定的分选条件，对芯片高清成像机构进行判断，得出芯片产品外观合格或不合格的结果，对压敏电阻芯片进行分选与装箱的机械结构。该结构对压敏电阻芯片的良品与不良品分选流程如图5 所示。

图5 压敏电阻芯片良品与不良品分选流程图

4 压敏电阻芯片外观检测机性能试验与分析

4.1 压敏电阻芯片外观检测机性能试验

在完成压敏电阻芯片外观检测机设计及研发工作后，对外观检测机的实际检测效果和检测性能进行了试验与测试。

4.2 试验结果分析

结合对压敏电阻芯片外观检测机性能试验的结果可以看出，本文所设计的压敏电阻芯片外观检测机能够很好地判断压敏电阻的良品情况，可识别压敏电阻芯片的断片、缺银、银面刮花、分层、变形、气泡、皱皮、龟裂、挂银、留边量小、银面污染、凹陷凸点以及崩边等外观不合格产品。

通过对压敏电阻芯片外观检测机的试验数据分析，表明该文所设计的压敏电阻芯片外观检测机，能够对通用型φ5 mm～φ14 mm 外径压敏电阻进行外观检测，外观检测精度为±0.04 mm，良品检测准确率＞99.9%，检测速度为500 颗/min，有效提高了压敏电阻芯片外观检测准确率和效率。

5 结语

压敏电阻芯片的自动化生产中外观检测是初步判断芯片质量的关键环节，能够实现压敏电阻芯片的自动化外观检测，其不仅极大地提高了产生检测效率，而且也减少了因人工肉眼检测误检返工所产生的经济损失。该文通过设计非接触式高清成像外观检测的压敏电阻芯片外观检测机，能够实现通用型φ5 mm～φ14 mm 外径压敏电阻的自动化外观检测，检测效率和检测精度均满足设计要求。压敏电阻芯片外观检测机的研发，不仅能够显著提高压敏电阻芯片的生产效率，其带来的经济效益和社会效益也将是显著的，值得广泛推广应用。