Sistema de inspeção de placas de circuito impresso empregando visão computacional para produção em pequenas séries industriais

Abstract

A produção de placas de circuito impresso está em constante ascensão e torna-se extremamente relevante com a democratização da tecnologia em diversos setores industriais. Em 2020, esse mercado gerou US$ 59 bilhões em receita no mundo. Além do crescimento de produção, a complexidade das placas também aumentou. Diversos setores ampliaram as demandas por produtos personalizados, o que torna os sistemas de controle de qualidade mais complexos e cruciais para o processo produtivo. A inspeção, etapa fundamental para a garantia de qualidade, visa detectar os defeitos advindos do processo produtivo. Nesse contexto, a proposta deste Trabalho de Conclusão de Curso é inspecionar de maneira satisfatória Placas de Circuito Impresso Montadas, produzidas em linhas de montagem flexíveis especializadas em pequenos lotes, por meio de um software como produto industrial, resultante deste trabalho. Empregando técnicas de visão computacional, processamento de imagens e o desenvolvimento do conceito de produto, o software “Beholder” foi elaborado para atender os requisitos de produção em pequenas series e conter a arquitetura de processamento de imagens e classificação adequada para identificar ocorrências de defeitos de posicionamento em placas de circuito impresso montadas com Through-hole Technology. O software desenvolvido mostrou- se adequado ao modelo de produção e à identificação dos defeitos propostos, pois demonstrou por meio experimentos com componentes reais, acurácia média de 81%, precisão de 99% e curto tempo programação.

The printed circuit board production is constantly growing and becomes extremely important in a scenario where technology gets more democratic among diverse branches of industry. The global market was valued at USD 59 billions in 2020. Besides the production growth, the boards complexity has also risen. The demand by customers for customized products is increasing and that makes quality control systems more complex and crucial for productive processes. The inspection based on identify and detect defects in the productive line is a fundamental stage to ensure high quality products. Therefore, this paper brings forward a prototype of industrial software to inspect, in a satisfactory way, assembled printed circuit boards produced by a flexible line specialized in small series productions (SSP). “Beholder”, as it was named, uses an architecture of techniques like computer vision, digital image processing, template matching, classification and engineering/software design to fulfill all requirements of a small series production and perceive occurrences of positioning defects in printed circuit boards assembled with Through-hole Technology. The developed software proved to be adequate for the production model and for the identification of proposed defects, as it demonstrated, through experiments with real components, an average of 81% accuracy, 99% precision and short programming time.