إضاءة فحص AOI للوحات الدوائر المطبوعة: محورية ومنخفضة الزاوية وRGB في خلية واحدة

اللوحة المطبوعة تحت كاميرا AOI ليست مشكلة فحص واحدة، بل ثلاث على الأقل تفصل بينها بضعة ملليمترات: وسادة نحاسية تتصرف كالمرآة، ومفصل لحام هو شكل ثلاثي الأبعاد صغير، ووسم حريري أبيض مطبوع على ركيزة خضراء. الضوء الواحد الذي يُجمّل أحدها عادةً يدفن الاثنين الآخرين. لهذا نادراً ما تنتهي نقاشات الإضاءة على خطوط AOI باسم منتج — بل تنتهي بتتابع من الخطوات.

الترتيب أهم من العتاد. حدّد أولاً التفاعل البصري لكل عنصر، ثم الهندسة، ثم الطول الموجي. القفز مباشرة إلى “نحتاج حلقة إضاءة أشد سطوعاً” هو الطريق الذي تنتهي به الخلايا بأربعة مصابيح دون عتبة مستقرة.

لماذا لا يستطيع مصدر واحد خدمة اللوحة بأكملها

تمتد الانعكاسية على اللوحة المطبوعة عبر نطاق هائل. النحاس المكشوف وأصابع الذهب شبه مرآتية عند الزوايا التي تراها رأس فحص AOI. قناع اللحام نصف لامع. الطباعة الحريرية بيضاء ناشرة. أما اللحام، بعد إعادة الانصهار، فمرآة منحنية بغشاء أكسيد مطفي. إذا أضأت الأربعة بمصدر عالي الزاوية واحد، تتشبع المناطق المرآتية بينما تبقى المناطق الناشرة في منتصف الهيستوغرام — الصورة الكلاسيكية “وسائد ساطعة، أحرف رمادية، مفاصل غير مرئية”.

السبب هندسي وليس مسألة قدرة. الحلقة عالية الزاوية ترسل الضوء نزولاً بزاوية 60–90°، فتعيد المناطق المرآتية المستوية الضوء مباشرة إلى العدسة وتتشبع؛ بينما الضوء نفسه الساقط على فليلة لحام منحنية يغادر بزاوية مختلفة ولا يعود أبداً. زيادة التيار تجعل الوسائد أكثر بياضاً والمفاصل ليست أكثر وضوحاً. هذا هو ذات التمييز الذي ترسمه الأدبيات القياسية للإضاءة بين الهندسات المرآتية والناشرة والنافذة، وهو أول ما يجب إصلاحه قبل المساس بالتعريض أو الكسب.

الوسائد والنحاس المكشوف: إضاءة محورية، وعادةً زرقاء

لفحص وجود الوسائد والأكسدة والتلوث ومحاذاة القناع، الإضاءة المحورية هي الخيار الأمين. تضع المصدر على محور العدسة عبر فاصل شعاع بزاوية 45°، فلا يعود إلا الانعكاس شبه العمودي. الوسادة المستوية تظهر بسطوع متجانس، والبقعة المؤكسدة تظهر أغمق، والوسادة المفقودة تظهر كركيزة. لا يوجد اتجاه، لذا لا تتغير النتيجة عندما تنزاح اللوحة مليمتراً واحداً.

الأزرق عادةً هو الطول الموجي الأفضل هنا. النحاس والذهب يعكسان بقوة في الأزرق، بينما يمتصه قناع اللحام الأخضر، مما يوسّع الفصل بين الوسادة والقناع قبل ضبط أي عتبة. الأحمر يفعل العكس: يرفع النحاس لكن بعض الأقنعة تمتصه أقل، وقد يجعل الركيزة الداكنة تبدو أكثر سطوعاً من المتوقع. لا شيء من هذا كلي الصلاحية — كيمياء القناع تختلف من مصنّع لآخر — ولهذا فإن قرار الطول الموجي يعود إلى اختبار العينة لا إلى المواصفة.

قيد ميكانيكي واحد يحسم ما إذا كانت الإضاءة المحورية تعمل أصلاً: يجب أن تكون فتحة خروج الوحدة أكبر من قطر مجال الرؤية قطرياً. إن لم تكن، تغمق الزوايا ويتهم المشغّل الإضاءة. في جسم زوم محوري 12.5X مثل عدسة الزوم المحورية PMS-LZL-12101D 12.5X، تقع الإضاءة داخل السبطانة فيختفي القيد؛ أما مع وحدة خارجية على زوم عادي، فيجب فحصه عند أوسع ضبط للمجال لا أضيقه.

مفاصل اللحام: زاوية منخفضة، لأن المعلومة هي الميل

تُقيَّم فليلة اللحام من مقطعها — ناقصة أو زائدة أو جسور أو فراغات عند الحافة. المقطع مُرمَّز في ميل السطح، والميل لا يظهر إلا عندما تصل الإضاءة بزاوية منخفضة. عند 10–30° فوق اللوحة، يعكس القناع المستوي بعيداً عن الكاميرا وتنثر جانبا الفليلة الضوء عائداً، فيُقرأ المفصل كإسفين ساطع على مجال مظلم. هذه تصوير المجال المظلم بالهندسة لا بالخفض.

تترتب على ذلك نتيجتان عمليتان. أولاً، السمت مهم: المفصل المضاء من جانب واحد يفقد الجانب المقابل، فالشريط الواحد نقطة عمياء منهجية. شريطان متقابلان، أو حلقة رباعية القطاعات، هما الحد الأدنى. ثانياً، كلما انخفضت الزاوية طالت الظل — تقريباً h / tanθ لعنصر ارتفاعه h — ويمكن لمكوّن مرتفع أن يلقي ظلاً على المفصل خلفه. في اللوحات الكثيفة هذه الميزانية من الظل، لا السطوع، هي ما يحدّ إلى أي مدى يمكنك النزول.

الإضاءة منخفضة الزاوية تتفاعل أيضاً مع العدسة. العدسة التيليسنترية ترفض معظم الضوء المنثور، فالمجال المظلم خلف بصريات تيليسنترية خافت؛ وعدسة زوم بفتحة عددية أصغر عند تكبير منخفض أخفت ещё. توقّع تغيير السطوع بين درجات التكبير بدلاً من افتراض أن ضبطاً واحداً يغطي المدى. هذا هو الأثر نفسه الموصوف في لماذا يتغير سطوع الصورة مع تكبير الزوم، ويصبح مشكلة إضاءة لحظة تبدّل وصفة AOI التكبير تلقائياً.

الإضاءة متعددة الألوان والمقسمة إلى مناطق: مفيدة، لكنها ليست ترقية للدقة

إضاءة RGB تغيّر التباين حسب الطول الموجي: أضئ بلون يعكسه العنصر فيزداد سطوعاً؛ أضئ باللون المكمّل فيزداد قتامة. الحلقات المناطقية تضيف بعداً ثانياً — كل قطاع قناة مستقلة، فأربعة قطاعات تُطلق تباعاً تعطي أربعة اتجاهات ظل من غلاف واحد.

ما تشتريه هذه هو قابلية الفصل بين مواد تتجانس في التدرج الرمادي. وما لا تشتريه هو الدقة البصرية. عيب بحجم 5 µm على عدسة بأخذ عينات من جهة الجسم قدره 12 µm يبقى غير مرئي مهما تدوّرت الألوان؛ وبالعكس، تجهيز أحادي اللون جيد الإضاءة يتفوق غالباً على تجهيز متقن الألوان في فحص وجود بسيط. نمط الفشل متوقع: تضيف الخلية قنوات، يطول زمن الدورة، تتضاعف العتبات، والعيب الذي دفع إلى التغيير يبقى حدّياً.

مثال عملي من استفسار حقيقي يجعل الحساب ملموساً. عميل يفحص لوحات 17.3 × 17.3 mm بعدسة تيليسنترية 0.25X ومصدر متعدد الألوان أراد تقليص المجال إلى 12 mm أو 8 mm. نسب التكبير النسبية هي 17.3/12 ≈ 1.44 و17.3/8 ≈ 2.16، وتقابل تقريباً 0.360X و0.541X وفق الافتراضات المذكورة عن المستشعر. هذه نسب هندسية لا تكبيرات مقيسة، ولا يزال تنسيق مستشعر العميل غير مؤكد — لكن الاتجاه ثابت: أخذ العينات من جهة الجسم يتحسن بالمعامل نفسه، والإشعاع الساقط على الصورة يهبط تقريباً مع مربع التكبير. لذلك يجب إعادة حل ميزانية الإضاءة عند التكبير الجديد قبل أي قرار لوني.

ميزانية السطوع عند تكبير أعلى

يهبط الإشعاع من جهة الجسم تقريباً كـ 1/m²، فالانتقال من 0.25X إلى 0.54X يكلّف نحو 4.6× من الضوء قبل أي تغيير في الفتحة. إذا كانت الوصفة الأصلية تستخدم تعريضاً 2 ms عند 0.25X، فإن الصورة نفسها عند 0.54X تحتاج تعريضاً أطول أو فتحة أوسع أو كسباً أعلى أو ضوءاً أكثر — والثلاثة الأولى كلفتها شيء آخر: ضبابية الحركة، أو عمق الميدان، أو الضجيج.

هنا يصبح للمتحكم بزمن محدد أهمية. متحكم تيار ثابت رباعي القنوات مثل PMS-DC5V3W-4T يوفر 256 درجة تعتيم عبر 0–1000 mA لكل قناة، مع تشغيل خارجي حتى 1 kHz وزمن استجابة 200 µs. هذا يكفي لتشغيل نبضات قصيرة ساطعة متزامنة مع الكاميرا بدل رفع الكسب، ويكفي لإبقاء القنوات المحورية ومنخفضة الزاوية واللونية معايرة باستقلال — وهو أمر مهم لأن “المستوى 128” على الأزرق و“المستوى 128” على الأبيض ليسا الكمية نفسها من الضوء.

تسلسل تحقق يصمد في الإنتاج

لا تبلغ وصفة الإضاءة أفضل مما بلغه الاختبار الذي أنتجها. تسلسل أثبت نفسه على خطوط AOI يبدو هكذا:

• ثبّت الهندسة أولاً، ثم الطول الموجي، ثم السطوع. تغيير اثنين معاً يجعل النتيجة غير قابلة للإسناد.
• صوّر لوحة مرجعية ولوحة معروفة العيب تحت كل مرشح؛ أبقِ التعريض ثابتاً بين المرشحات لتكون المقارنة عن التباين لا عن الضوء.
• قِس ولا تحكم: سجّل فرق المستوى الرمادي بين العنصر والخلفية، وتجانس الخلفية في زوايا المجال.
• كرّر واللوحة مدارة 90° ومنزاحة داخل المثبت؛ الوصفة التي تعمل في وضع واحد فقط ليست وصفة.
• أعد التشغيل بعد تغيير دفعة القناع أو معجون اللحام. اختيارات الطول الموجي المعتمدة على كيمياء القناع أول ما ينزاح.

إذا كان على الخلية نفسها معالجة أنواع لوحات عدة، فالجواب الأمين غالباً وصفيتان بمرجع ميكانيكي ثابت، لا وصفة واحدة مساومة. تسجيل ارتفاع الحلقة ورقم قطعة الوحدة ومستويات قنوات المتحكم في تعليمات العمل هو ما يجعل ذلك ممكناً.

أين ينتهي قرار الإضاءة ويبدأ قرار العدسة

لا تستطيع الإضاءة إنقاذ حد أخذ العينات. إذا كان أصغر عنصر دون بكسلين أو ثلاثة من جهة الجسم، فلن تجعله أي هندسة إضاءة قابلاً للقياس، وتدوير الألوان لا يزيد إلا إطارات. في تلك الحالة ينتقل النقاش إلى التكبير: درجة زوم أعلى، أو عدسة تيليسنترية مختلفة، أو مستشعر أكبر. تشكيلة عدسات الزوم ودليل الاختيار البصري لفحص AOI للوحات المطبوعة يغطيان هذا الجانب من المقايضة؛ ومهمة الإضاءة أن تضمن ظهور العنصر ما إن تستطيع البصريات حله.

أسئلة متكررة

هل تستطيع حلقة إضاءة واحدة خدمة الوسائد واللحام والطباعة الحريرية على اللوحة نفسها؟

ليس على ارتفاع واحد. الحلقة عالية الزاوية تشبع الوسائد وتسطّح المفاصل؛ والحلقة منخفضة الزاوية تكشف المفاصل لكنها تترك الوسائد غير متجانسة. الحل العملي هو ترتيب بارتفاعين أو منطقتين مع تسجيل الارتفاع في الوصفة، بالإضافة إلى قناة محورية منفصلة للوسائد.

هل إضاءة RGB أفضل من البيضاء لفحص AOI؟

فقط عندما يختلف العنصر والخلفية في الانعكاسية عند طول موجي ما. إذا كان الفرق هندسياً — خدش أو فليلة أو بروزة — فاللون يضيف إطارات دون إضافة تباين. اختبر الهندسة نفسها بطولين موجيين قبل إضافة قنوات.

لماذا تتشبع وسائدي حتى عند سطوع منخفض؟

لأن الانعكاس مرآتي: يعود الضوء دون تغيير يُذكر، فيتشبع المستشعر قبل وقت طويل من تعريض بقية الصورة تعريضاً صحيحاً. أصلح الهندسة (محورية أو مستقطبة) بدلاً من خفض المصدر، الذي سيُنقص تعريض كل شيء آخر.

هل يساعد الاستقطاب على قناع اللحام؟

يساعد حيث تكون المشكلة انعكاساً مرآتياً عن سطح عازل أملس. زوج مستقطبات متصالبة يكبت ذلك الانعكاس لكنه يكلّف معظم الضوء — تضع الأرقام المنشورة مستقطباً واحداً قرب 40 % نفاذية والزوج المتصالب دون 3 % عند الإطفاء، بما يتطلب نحو 2.5 درجة فتحة تعويضاً.

كيف أبقي الوصفة مستقرة بعد مراجعة اللوحة؟

سجّل الهندسة والطول الموجي ومستويات القنوات والتعريض كجزء من الوصفة، وأعد التحقق على لوحة مرجعية بعد أي تغيير في الركيزة أو القناع أو المعجون. الإضاءة التي تعتمد على كيمياء القناع هي أكثر مصادر الانزياح الصامت شيوعاً.

ماذا ترسل لمراجعة إضاءة

تحتاج المراجعة المفيدة إلى خمسة أشياء: صورة للوحة كما هي في المثبت، ومجال الرؤية وأصغر عنصر يجب الحكم عليه، والعدسة والكاميرا المستخدمتان (أو المخطط لهما)، والمسافة المتاحة فوق اللوحة، وعينة معروفة الصلاحية وأخرى معروفة العيب. بهذه يمكن مطابقة هندسة الإضاءة وتكبير العدسة أحدهما مع الآخر بدل الجدال فيهما منفصلين — وهو عادةً حيث يتبين القيد الحقيقي.