Когда говорят об оптических системах обнаружения, многие сразу представляют себе готовые решения 'из коробки', но на деле даже базовая калибровка требует понимания физики светопропускания - вот где кроется первый подводный камень.
Помню, как в 2015-м мы тестировали систему на базе камеры The Imaging Source с матрицей Sony IMX265 - тогда ещё не было внятных алгоритмов компенсации параллакса при смене объективов. Приходилось вручную подбирать коэффициенты для каждого типа подсветки: кольцевая, теневая, соосная - каждая давала свою погрешность.
Особенно проблемными оказались контрастные переходы на матовых поверхностях. Алгоритм Canny edge detection выдавал артефакты при изменении угла падения света, приходилось комбинировать с морфологическими операциями - открытие и закрытие матрицей 3×3 давало стабильность, но 'съедало' разрешение.
Сейчас в системах типа HTGD-AOI уже заложена адаптивная фильтрация, но при работе с мелкими компонентами 0201 всё равно приходится вручную настраивать пороги бинаризации - автоматика часто пропускает перекосы в 5-7 градусов.
На производстве Shenzhen HTGD столкнулись с курьёзным случаем: вибрации от конвейерных лент вызывали микросдвиги калибровочных меток. Решение нашли через синхронизацию с энкодерами, но пришлось переписывать ядро системы позиционирования - старый алгоритм не учитывал инерционность.
Тепловая деформация станин - ещё один бич. Летом при +35°C смещение достигало 15 мкм, что критично для паяльных масок. Пришлось вводить температурную компенсацию по датчикам AMG88xx, но это добавило задержку в цикл обнаружения.
Самое неприятное - когда заказчики экономят на осветительных модулях. Китайские LED-матрицы с нестабильной цветовой температурой сводят на нет всю точность калибровки. Приходится либо ставить фильтры, либо переходить на импульсную подсветку.
В системах обнаружения дефектов паяния важно не столько разрешение камеры, сколько правильный подбор спектральных характеристик. Для свинцовых припоев лучше работает ИК-диапазон 850 нм, для бессвинцовых - 470 нм с поляризационным фильтром.
Автоматические принтеры HTGD показывают стабильные результаты при толщине слоя от 80 мкм, но при переходе на микро-BGA возникают проблемы с определением объёма паяльной пасты - алгоритмы трёхмерного анализа не всегда корректно работают с глянцевыми поверхностями.
Интересный случай был на линии монтажа QFN-компонентов: система стабильно пропускала 'голые' паяльные площадки. Оказалось, проблема в алгоритме выделения контуров - он игнорировал зоны с радиусом кривизны менее 0.2 мм. Исправили только после перехода на субпиксельный анализ.
Использование камер с глобальным затвором вместо rolling shutter - казалось бы, очевидное решение, но на скоростях свыше 120 мм/с появляются артефакты смазывания. Пришлось разрабатывать гибридную систему: короткая выдержка + строб-подсветка.
Память DDR3 в контроллерах часто становится узким местом - при обработке изображений 5Мп буфер заполняется за 3-4 цикла. Для потокового анализа пришлось реализовывать кольцевой буфер с прямым доступом к FPGA.
Сетевые интерфейсы GigE Vision показывают стабильную работу только в экранированных линиях. На стандартных витых парах длиной свыше 15 метров начинаются потери пакетов, что критично для прецизионных измерений.
При внедрении системы на заводе по сборке медицинских датчиков столкнулись с несовместимостью протоколов. Старое оборудование Omron выдавало данные через последовательный порт, тогда как современные оптические системы работают через EtherCAT. Пришлось разрабатывать шлюз на базе Raspberry Pi с кастомным драйвером.
Синхронизация с роботами-манипуляторами - отдельная головная боль. Даже при использовании стандартных протоколов типа Modbus TCP возникают задержки до 50 мс, что для высокоскоростных линий неприемлемо. Перешли на триггеры по аппаратным сигналам.
Калибровка систем координат между конвейером и оптическими модулями требует специализированного ПО. Самописные утилиты часто не учитывают температурный дрейф - приходится проводить юстировку каждые 8 часов работы.
Сейчас экспериментируем с мультиспектральным анализом - комбинация УФ и ИК-диапазонов позволяет выявлять микротрещины в подложках. Но пока система требует калибровки по 12 точкам, что удлиняет процесс настройки.
Нейросетевые алгоритмы показывают хорошие результаты для классификации дефектов, но требуют значительных вычислительных ресурсов. На базе Jetson Xavier удаётся достичь скорости обработки 3 кадра/с, что для онлайн-контроля маловато.
Интересное направление - гибридные системы с лазерным сканированием. В тандеме с оптическими камерами дают погрешность менее 2 мкм, но стоимость такой установки превышает разумные пределы для серийного производства.
Раз в месяц обязательно чистить оптические пути - даже незаметное загрязнение линз снижает контрастность на 15-20%. Используем только безворсовые салфетки и специализированные растворы, обычный изопропиловый спирт оставляет разводы.
Калибровочные мишени лучше хранить в вакуумных контейнерах - окисление медного покрытия искажает геометрию. Проверяем эталоны на сканирующем микроскопе раз в квартал.
Обновление прошивок - всегда риск. Последний случай с контроллером HTGD-ACV4 показал: даже минорные версии могут менять алгоритмы интерполяции. Теперь тестируем все обновления на стендовом оборудовании не менее 72 часов.
