電子光電業 Tray 盤 Gap 間距 µm 級 CCD 量測檢測 - Cognex In-Sight 3800

ℹ 資料說明：本案例 A 廠 / B 廠等為代號標示，KPI 數字為類似專案的典型成效範圍，實際依專案有所差異；資料來源：VSK 內部 POC 紀錄。如需細部資料，請聯絡 VSK 業務。

客戶背景

A 廠（電子光電業）：IPC-A-610 / ISO 9001 認證的連接器 / LED 模組 / IC 載板 / PCB 載盤製造商，使用 ESD 防靜電 Tray 盤堆疊承載元件後段組裝。產線特性 60-500 件/分鐘自動取料速度（依元件大小與堆疊高度而定），三班制運轉。品質壓力包含 Tray 模具老化造成 µm 級 Gap 異常 → 自動取料機吸取失敗 → 產線停機 + 元件損傷；多 SKU Tray 切換時殘留前批次 Gap 設定造成系統性錯誤；法規 / 規範要求涵蓋 IPC-A-610 電子組裝品質、ISO 9001 品質管理系統、ESD 防靜電管制（IEC 61340-5-1）。

常見的 Tray 盤 Gap 異常可分為以下幾類：

• Tray 模具老化 Gap 漸增：射出模具熱循環疲勞 → 層間距離超出設計 ±50 µm
• 夾持變形：堆疊夾具壓力不均造成中段 Gap 異常
• Tray 翹曲：高溫環境造成 PC / PE 材質形變
• 異形 Tray 混入：SKU 切換時殘留前批次規格 Tray
• Tray 破損 / 缺角：搬運過程碰撞造成局部變形

純人工目檢無法察覺 µm 級 Gap 變化，自動取料機只能在實際吸取失敗後才知道有問題，往往已造成 3-10 顆元件損傷或產線停機 5-15 分鐘。且 IPC-A-610 / ISO 9001 要求每批次 Tray 規格紀錄可追溯，紙本記錄已無法滿足稽核強度。

系統配置

本案採用 Cognex In-Sight 3800 高解析機器視覺系統整合自動取料機前 Tray 盤量測站，完整配置如下：

• 視覺主機：Cognex In-Sight 3800（5 MP 高解析智慧相機，內建 PatMax + Edge Learning + HDR Multi-exposure）
• 光學設計：同軸光（黑色 ESD Tray 邊緣凸顯）+ Dark Field 低角度光（突顯 Gap 邊界）+ 背光（透明 Tray 輪廓）+ HDR Multi-exposure（拉動態範圍）
• 觸發機制：Tray 堆疊到位光電開關觸發 Strobe LED 凍結畫面（曝光 50-200 μs）
• 通訊介面：PROFINET / Ethernet/IP / Modbus TCP / OPC UA 與自動取料機 / SCARA / MES / SPC 資料庫對接
• 影像追溯：每層 Gap 量測值 + 影像 + Tray SKU + 批號 + 時間自動歸檔，符合 ISO 9001 / IPC-A-610 稽核

演算法組合（單張影像並聯執行）：

• PatMax 形狀對位：µm 級重複性定位每層 Tray 基準（標稱層間距離）
• 規則式量測（Caliper / Distance Tool）：量測層間 Gap 距離 + 平行度，超出公差 ±50 µm 即輸出 NG 訊號
• Edge Learning AI：學習「正常 Tray / 翹曲 / 破損 / 異形」四類，每類 10-20 張起步

商業價值

• OEE 躍升：自動取料機 OEE 由 60-70% 提升至 85-95%（+15-25 pp），減少取料失敗 + 元件損傷
• 品質提升：Tray Gap 異常提前攔截避免元件損傷，單次預警可省 NT$ 5-30 萬（視個案評估）
• 產能釋放：自動化量測釋放 2-3 名 QC 人力至更高附加價值的工作
• 追溯完整：每盤 Gap 量測值 + 影像 + SKU 可追溯，IPC-A-610 / ISO 9001 稽核資料齊備
• ROI 回收：依產線規模 6-15 個月回收期，VSK 可依您的取料失敗頻率、元件單價、停機損失試算具體回收時程

Tray 盤 Gap 檢測的失敗模式分析

Tray 盤 Gap µm 級量測在電子光電產線的失敗模式可歸為四類。第一，Tray 材質光學配置差異大 — 黑色 ESD 塑膠（低反光、邊緣模糊）/ 透明 PC（折射複雜）/ 金屬框（高反光），同軸光、Dark Field、背光在不同 Tray 表現差異很大，需於 POC 階段以實際 Tray 樣品測試最佳組合。第二，µm 級量測 Gauge R&R 要求 — 要達到 5-20 µm 重複性，相機解析度（5 MP）+ 鏡頭工作距離 + 光源穩定度需協同設計；POC 階段需以您的 Tray 樣品做 Gauge R&R 驗證（建議 10 件 × 3 次重複量測 × 2 操作員）。第三，多 SKU Tray 配方建立的工程量 — 連接器 / LED / IC 載板 / PCB 載盤 Tray 規格各異，每 SKU 需獨立 PatMax 模板 + Gap 公差設定；POC 階段需與品保工程師規劃 SKU 優先順序。第四，環境光與機構振動 — 取料機運作振動可能造成 Tray 位置漂移 ±1-3 mm，視覺工具的 ROI 浮動定位（PatMax）+ 機構治具夾持需協同設計。

降低失誤的工程實務：POC 階段須收齊邊界 Tray（模具老化中度 Gap 超差 ±30 µm、輕度翹曲、新舊批次顏色差異）作為容差設定基準；光源 over-design 比 POC 需求高 30-50% 強度與均勻度；定期維護每月清潔鏡頭與光源、追蹤 Gap 量測值 SPC 趨勢圖；ISO 9001 / IPC-A-610 對追溯的要求由整合方主導，VSK 提供視覺端的量測穩定度與 Gauge R&R 報告。

為什麼選擇 Cognex PSI 系統整合商

機器視覺導入的成敗，遠超過「相機規格表上的數字」。VSK 威視康累積在台灣電子光電 / 食品飲料 / 製藥 / 汽車 / 半導體製造業 10 年以上的整合經驗中，反覆觀察到三個關鍵失敗點：第一，沒做 POC 直接下單，產線上線後才發現 Tray 材質光學不穩、µm 級重複性達不到、節拍跟不上。第二，光源沒有 over-design 餘量，產線環境光變化（季節 / 班別）+ Tray 批次差異後辨識率明顯下降。第三，視覺與機構 / I/O 分工模糊，整合方對 PROFINET / EtherNet/IP / OPC UA + 自動取料機 PLC 介接不熟悉導致延宕。Cognex PSI（Premier Solution Integrator）認證的訓練重點，正是上述三項：以系統化方法做 POC 評估、依產線實況設計光源餘量、與設備工程師對接 I/O 與通訊細節。

導入後的服務模式：VSK 設備保固 1 年（自出貨日起算），教育訓練依專案客製。

相關常見問題（連到完整解析）

• 機器視覺方案投資成本？ — 設備、整合、ROI 試算指引
• Cognex 視覺系統導入要多久？ — 2-12 週分階段時程詳解
• VSK 設備保固與服務範圍？ — 保固 1 年、原廠送修、技術支援細節
• Edge Learning 需要多少訓練樣本？ — 5-30 張起步、樣本收集要點
• 視覺系統 PLC 整合？ — PROFINET / EtherNet/IP / Modbus / OPC UA 通訊配置

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延伸閱讀

• Cognex In-Sight 3800 機器視覺系統（產品頁）
• PCB 組裝 SPC 趨勢監控案例
• 電子光電業清洗機入料辨識案例
• PatMax 形狀對位演算法
• Edge Learning 邊緣 AI
• PCB SMT 機器視覺 Cognex 應用

本案例涉及之 電子光電視覺檢測、Tray 盤 Gap 間距 µm 級量測、CCD 機器視覺、PatMax 形狀對位、Edge Learning AI、AOI 自動光學檢測、智慧工廠相關方案，VSK 威視康可依現場提供 Cognex 設備選型建議。電子光電視覺自動化導入請來電 +886 2-8809-3200。