Clear Sky Science
הסברים מבוססי ראיות, עם מעט ז'רגון

Clear Sky Science · he

מערכת לזיהוי פגמים בהלחמת פינים SMT מבוססת על אלגוריתם תחום-קישוריות משופר

· חזרה לאינדקס

מדוע צמתים זעירים של הלחמה חשובים

אלקטרוניקה מודרנית, מטלפונים ועד רכבים, מבוססת על לוחות מעגלים מלאים בפינים מתכתיים זעירים וצמתים מבריקים של הלחמה. אפילו מספר קטן של צמתים שממזגים בטעות עלול ליצור קצר, לפגוע ברכיבים או לגרום לכשלים מסתוריים במוצרים המוגמרים. מחקר זה מראה כיצד שיטת בדיקה מבוססת מצלמה חכמה יותר יכולה לזהות את הטעויות הנסתרות האלה באופן אמין יותר, ועוזרת למפעלים לשמור על איכות גבוהה מבלי להאט את הייצור.

Figure 1. כיצד מצלמות וניתוח תמונה חכם מזהים גשרי הלחמה פגומים על לוחות מעגלים צפופים.
Figure 1. כיצד מצלמות וניתוח תמונה חכם מזהים גשרי הלחמה פגומים על לוחות מעגלים צפופים.

מחפשים בעיות בעיניים דיגיטליות

כדי לבדוק צמתים של הלחמה באופן אוטומטי, מפעלים מסתמכים לעתים קרובות על מערכות ראיית מכונה: מצלמות מצלמות את הלוחות במרחק קרוב, ותוכנה סורקת כל פיקסל כדי להחליט אילו אזורים שייכים לפינים מתכתיים, אילו להלחמה ואילו לרקע. גישה נפוצה מתייחסת לכל פיסת פיקסלים בהירה רציפה כאזור נפרד וסופרת כמה פיקסלים היא מכילה. צמת הלחמה תקין נמצא בטווח גודל טיפוסי, בעוד שגשר שמחבר בין שני פינים נוטה להיות גדול בהרבה. בתצורות פשוטות שבהן יש מרווחים גדולים בין פינים, שיטת הספירה הזו עובדת היטב ומסמנת במהירות אזורים גדולים מדי ככאלו העשויים להיות פגומים.

כאשר הרכיבים דחוסים מדי

כשיצרנים מקטינים את המכשירים ומציפים יותר רכיבים על כל לוח, המרווחים בין הפינים מתכווצים מאוד. באזורים צפופים אלה, שיטת ספירת האזורים הסטנדרטית יכולה להטעות: שני פינים סמוכים שמחוברים בצורה תקינה יכולים להיראות במבט התמונה כאזור אחד, ולגרום לתוכנה לסווגם בטעות כגשר. רעש בתמונה וקצוות חלשים סביב ההלחמה יכולים להחמיר את הבעיה, וליצור אזעקות שווא שמאטות את הבדיקה ואפילו מסתירות כשלים אמיתיים תחת גל של התרעות שגויות.

Figure 2. כיצד שלב עיבוד משני ממוקד מפריד באופן ברור צמתים של הלחמה שנראו בתחילה מאוחדים.
Figure 2. כיצד שלב עיבוד משני ממוקד מפריד באופן ברור צמתים של הלחמה שנראו בתחילה מאוחדים.

דרך דו-שלבית להפריד מה שנראה דבוק

החוקרים פותרים בעיה זו על ידי שמירה על המהירות של השיטה המסורתית ותוספת מבט שני ממוקד בכל מקום שבו השלב הראשון ייתכן וטעה. המערכת מריצה תחילה את תהליך תיוג האזורים וספירת הפיקסלים הנפוץ כדי למצוא אזורים חשודים שנראים גדולים מדי. במקום לקבל אותם כברירת מחדל כפגומים, היא גוזרת אותם כחתיכות קטנות ומשפרת את הניגודיות בתוכן כך שהגבולות העדינים יהפכו ברורים יותר. לאחר מכן היא משתמשת טריק מבוסס מרחק שמודד כמה כל נקודה רחוקה מקצה האזור, ויוצר נוף חלק שבו מרכזי גושים של הלחמה נראים כגבעות והמרווחים ביניהם נראים כעמקים.

לתת למים וירטואליים למצוא גבולות נסתרים

על נוף מלאכותי זה הצוות מיישם תהליך שנקרא וואטרשד, שמתאר לעצמו מים שממלאים את העמקים ונפגשים בקווי רכס בלתי נראים. קווי רכס אלה מסמנים גבולות סבירים בין צמתים נפרדים של הלחמה שנראו מקודם כמאוחדים. על ידי יישום זה רק בתוך חתיכות החשודות, השיטה שומרת על דרישות חישוב נמוכות ובעדינות מפרידה פינים שאוחדו בטעות. האזורים החדשים המופרדים מוחזרים חזרה לתמונה המקורית, ופעולת ספירת האזורים רצה שוב, הפעם על תמונה נקייה ומדויקת יותר של הצמתים.

הוכחה מלוחות מעגלים אמיתיים

כדי לבדוק את המערכת, המחברים בנו מערכת בדיקה מעשית עם מצלמה תעשייתית ותוכנית מבוססת LabVIEW, והחילו אותה על תערובת של תמונות מבחן ציבוריות ולוחות ממעבדתם. הם מדדו כמה פעמים המערכת תפסה נכון גשרים אמיתיים וכמה פעמים היא הציתה אזעקה שווא. מתוך 300 תמונות מבחן, השיטה המשופרת שמרה על דיוק גבוה תוך הורדה חדה של חיובי שווא בפינים צפופים. היא הצליחה להבחין בין גשרים אמיתיים לשכנים קרובים חסרי סכנה ונשארה יציבה תחת תצורות ותנאי תאורה שונים.

מה זה אומר עבור האלקטרוניקה היומיומית

לקהל הרחב, המסקנה היא שהגישה הזו מעניקה ליצרני לוחות מעגלים זוג עיניים דיגיטליות אמינות יותר. על ידי שילוב מעבר ראשון מהיר עם ניתוח שני ממוקד, המערכת יכולה להפריד טוב יותר בין גשרים מסוכנים באמת לבין צמתים חפים מפשע שנראים חשודים בלבד. זה עושה את הבדיקה לאמינה פחות רגישת לפריסות צפופות, ועוזר להבטיח שהחיבורים המתכתיים הזעירים במכשירים היומיומיים יעבדו כמתוכנן לאורך חייהם.

ציטוט: Xiong, W., Xiao, N. & Wang, R. A SMT pin soldering defect detection system based on improved connectivity domain algorithm. Sci Rep 16, 14789 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44847-0

מילות מפתח: זיהוי גשרי הלחמה, ראיית מכונה, בדיקת SMT, חיתוך תמונה, איכות לוחות מעגלים