Author: CARLOS EDUARDO JIMENEZ PELAYO

Detección de defectos en tarjetas electrónicas de mediana y baja densidad mediante el análisis de colores, contornos y sombras en imágenes digitales

CARLOS EDUARDO JIMENEZ PELAYO (2019)

Las tarjetas electrónicas utilizadas en los sistemas de cómputo han evolucionado en complejidad y reducción de tamaño de sus componentes y siguen requiriendo estrictos controles de calidad. En el campus tecnológico de IBM de México en Guadalajara, el área de POWER Systems utiliza dichas tarjetas en sus productos, las cuales son liberadas para el embarque al cliente mediante una inspección visual. Dicha inspección es llevada a cabo de forma manual por el personal de manufactura y puede presentar ciertas deficiencias ya que depende de la experiencia del personal, la fatiga visual y la variabilidad del producto mismo. Los sistemas de inspección AOI (por sus siglas en inglés: Automated Optical Inspection) de tarjetas electrónicas se pueden utilizar para realizar una inspección exhaustiva a las mismas, pudiendo detectar la gran mayoría de los defectos visuales. Sin embargo, los sistemas AOI suelen ser muy complejos, pueden requerir un entrenamiento para cada producto y exigen una inversión monetaria importante. En esta tesis se propone un sistema de inspección visual de tarjetas electrónicas, para dar soporte en la etapa de control de calidad, considerando diversas técnicas de visión por computadora, como la conversión de espacios de color, el análisis de contornos, el uso y análisis de sombras, entre otros. El sistema propuesto consiste en un método que incluye una serie de algoritmos que ofrecen información apropiada para asistir al personal en la inspección de dichas tarjetas. La implementación de los algoritmos en software de fuente abierta, así como el uso de un sistema prototipo ad hoc para la adquisición de imágenes de tarjetas electrónicas, permiten que el sistema de visión por computadora propuesto se considere de bajo costo.

El sistema propuesto permite detectar diferencias entre tarjetas electrónicas de referencia (sin defectos) y aquellas bajo inspección, mediante el análisis del color, contorno y sombras de los componentes de dichas tarjetas. El sistema permite la detección de fallas por daños a componentes, desprendimiento y mala ubicación de componentes, componentes faltantes y rayones en la tarjeta. El sistema alcanza una precisión entre 66% y 95% utilizando el análisis por color, entre 50% y 70% empleando el análisis por contornos y entre 72% y 86% mediante el análisis por sombras. Sin embargo, los algoritmos propuestos en dichos análisis se pueden complementar para mejorar la precisión global y ofrecer una solución más robusta al problema de inspección abordado.

The electronic cards used in computer systems have evolved in complexity and size reduction of their components and demand a continuous and strict quality control. POWER Systems, located at the IBM de México Technological Campus in Guadalajara, uses such electronic cards within its products, which are released for their final shipment to a Customer through a visual inspection. This inspection is fulfilled in a manual fashion by manufacturing personnel. This can create certain deficiencies since this operation depends on the experience of the inspector, visual fatigue, plus the variability that can be found in the product itself. The Automated Optical Inspection (AOI) systems can be used to perform an exhaustive inspection to electronic cards. These systems should be able to detect most of the visual defects. However, AOI systems can be complex, they normally require special training for each product being inspected and require a costly investment. A computer vision system for the inspection of electronic cards which integrates color, contour, and shadows analysis techniques to support the quality control stage is proposed in this thesis. The proposed system includes several algorithms that at the end will offer supportive information to the users when inspecting electronic cards. The usage of open-source software to implement the algorithms, as well as the availability of an ad-hoc prototype system devised for the acquisition of images of the electronic cards, allow the proposed system to be cost-efficient. The proposed system helps to detect differences among the reference electronic cards (with no defects) and those under inspection, through the analysis of colors, contours, and shadows cast by the components of the cards. The system allows the detection of potential fails due to components with physical damage, loosed, misplaced or missing, as well as damages on the card, such as dents or scratches. The system achieves a precision between 66% and 95% using the color analysis, between 50% and 70% using the contour analysis, and between 72% and 86% using the shadow analysis. But most important, the proposed algorithms used in these analyses can complement each other to improve the global precision of the system result to offer a more robust solution to the described inspection problem.

Master thesis

Visión por computadora AOI Inspección de tarjetas electrónicas Defectos visuales Análisis de color Análisis de contornos Análisis de sombras Computer vision Inspection of electronic cards Visual defects Color analysis Contour analysis INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LOS ORDENADORES SISTEMAS DE INFORMACIÓN, DISEÑO Y COMPONENTES SISTEMAS DE INFORMACIÓN, DISEÑO Y COMPONENTES