تطبيق تقنية التصوير الفائق الطيفي في الكشف عن عيوب سطح FPCB

 I. قيود الفحص البصري التقليدي

تستخدم لوحات الدوائر المطبوعة المرنة على نطاق واسع في مجالات مثل الهواتف الذكية والشاشات المرنة والأجهزة القابلة للارتداء بسبب قابليتها الجيدة للثني وإضاعة الحرارة.مع استمرار زيادة كثافة الدوائر، أنواع العيوب السطحية أصبحت معقدة بشكل متزايد ، مع العيوب الشائعة بما في ذلك الدوائر القصيرة ، الدوائر المفتوحة ، النتوءات ، البقع البيضاء ، البقع السوداء ، والثقوب المكسورة.

في طرق الكشف التقليدية ، يتم استخدام مطابقة القوالب على أساس صور RGB على نطاق واسع. تحدد هذه الطريقة المناطق غير الطبيعية من خلال مقارنة صورة قياسية مع الصورة قيد الاختبار. ومع ذلك ، فإن الصورة القياسية يمكن أن تظهر على الصورة التي تم اختبارها.هذه الطرق حساسة لظروف الإضاءةعندما يكون توزيع الضوء غير متساو، فمن السهل أن تنتج الكشف الخاطئ أو الكشف المفقود.مما يجعل من الصعب التمييز بينها بدقة بالاعتماد فقط على صور الضوء المرئي.

بناء نظام التصوير الفائق الطيفي

لتحسين استقرار الكشف، قامت هذه الدراسة ببناء نظام تصوير مجهري فائق الطيف. يتكون النظام من كاميرا فائقة الطيف، ومجهر، وبرنامج الاستحواذ. من بينها،الكاميرا الفائقة الطيف تبني نموذج FS-23 من CHNSpec، والذي يحتوي على نطاق طيفي من 400 ‰ 1000nm وقرار طيفي من 2.5nm.

تستخدم الكاميرا طريقة المسح الحديدي للصور، والبيانات الخام تحتوي على 1200 شريط. لتسهيل المعالجة، تم دمج كل أربع شريطات مجاورة في واحدة في الدراسة،الحصول أخيرا على بنية بيانات من 300 نطاقحجم الصورة الفائقة الطيفية هي 1920 × 960 بكسل × 300 نطاق ، تغطي المعلومات الطيفية الكاملة للموصل النحاسي والرصيف البوليميد.

تكمن ميزة التصوير الفائق الطيف في قدرته على الحصول على منحنى طيفي مستمر لكل بكسل.وجدت الدراسة أن هناك اختلافات كبيرة في الاستجابة الطيفية للنحاس وبوليميد في نطاق موجة 500-750nm، والتي توفر أساسا موثوقا لتقسيم الصور اللاحقة وتحديد المواد.

III. طريقة الكشف القائمة على المعلومات الطيفية

يتكون إطار الكشف المقترح في هذه الدراسة من شبكتين فرعيتين: FPCB-LocNet لتوطين العيوب و FPCB-ClaNet لتصنيف العيوب.

في مرحلة التوطين ، تستخدم FPCB-LocNet نواة التواء ثلاثية الأبعاد متعددة المقاييس لاستخراج الميزات من الأبعاد المكانية والطيافية في وقت واحد.يتم استخدام اثنين من أحجام مختلفة من نواة الانحناء في الشبكة للتركيز على الهياكل المكانية المحلية والخصائص الطيفية على التوالي، ويتم دمج الخصائص من مقاييس مختلفة من خلال بنية متبقية. هذا التصميم يسمح للشبكة لالتقاط الملمسات المكانية الدقيقة والتغيرات الطيفية المستمرة في نفس الوقت،تحقيق التقسيم على مستوى البكسل للنحاس والبوليميدبعد الانتهاء من التجزئة، يتم تحديد أماكن غير طبيعية من خلال مطابقة القالب.

في مرحلة التصنيف، بالنظر إلى العدد المحدود من عينات الطيف العالي، تتبنى الشبكة استراتيجية تعلم نقل،التدريب المسبق الأول على مجموعة بيانات الصور FPCB RGB ومن ثم ضبط دقيقة على الصور الزائفة بالألوان- استهداف مشكلة عدم التوازن في أعداد العينات لمختلف فئات العيوب،يتم إدخال استراتيجيات أخذ عينات متوازنة بين الفئات وتفكك الوزن في الشبكة لتمكين النموذج من التركيز بشكل أكبر على أنواع العيوب مع عدد أقل من العيناتوفي الوقت نفسه، يتم تضمين آلية انتباه الشبكة لزيادة تركيز الشبكة على الميزات الرئيسية.

IV. نتائج التجربة وقيمة التطبيق

من حيث تقسيم الصور ، تقوم FPCB-LocNet بأداء أفضل من طرق التقسيم التقليدية مثل طريقة الإنتروبيا ، خوارزمية التقسيم المائي ، و Otsu عند معالجة الصور مع الإضاءة غير المتساوية ،مع دقة قطعة تصل إلى 97في مهمة التصنيف ، يبلغ دقة تصنيف FPCB-ClaNet الشاملة لستة أنواع شائعة من العيوب 97.84٪.

تم التحقق من التجارب الإزالة المساهمة الفعلية لكل وحدة: زيادة البيانات تحسين دقة التصنيف،تحسنت عملية أخذ العينات المتوازنة بين الفئات وتفكك الوزن بشكل فعال من تأثير التعرف على فئات الذيل، وآلية الاهتمام بـ SE أدت إلى تحسن ثابت في أداء التصنيف مع إضافة عدد قليل من المعلمات.نتائج التصور من خرائط الحرارة Grad-CAM تظهر أن مناطق النموذج من المخاوف متسقة للغاية مع مواقع العيوب الفعلية.

هذه الدراسة تجمع بين التصوير المتعدد الطيف مع التعلم العميق لبناء سلسلة معالجة كاملة من اكتساب البيانات، وتقسيم الصور، وتوطين العيوب إلى تصنيف العيوب.يمكن لهذه الطريقة إكمال مهمة تحديد عيوب سطح FPCB بشكل مستقر دون الاعتماد على ظروف إضاءة محددة، مما يوفر مسارًا تقنيًا ممكنًا لإدارة جودة تصنيع لوحات الدوائر المرنة عالية الكثافة.

توصية المنتج:كاميرا فائقة الطيف لتحقيق الصور من نوع FigSpec FS-23

• دقة الصورة: 1920*1920
• النطاق الطيفي: 400-1000nm
• دقة الطيف (FWHM): 2.5nm
• عدد القنوات الطيفية: 1200