运用DOE分析降低波峰焊疵点率的方案设计

参考文献： [1]A.A.Efros and T.K.Leung.Texture Synthesis by Non-parametric
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[2]L.Y Wei and M.Levoyo Fast Texture Synthesis Using TreeStructured Vector Quantization[C].Proceedings of the 27th annual conference on Computer graphics and interactive techniques.2000：479488.
表1
3.3 DOE试验设计架构
图1 试验条件：确定控制因子状态，同时明确波峰疵点率质量评判标准、 方式等。 全因子试验设计：在控制因子状态确定的情况下，针对主要因子按二 个水准进行全因子试验设计，分析各因子交互矩阵表，通过建立拟合模 型、残差分析、立体图分析，明确各因子之间的交互作用，筛选影响波峰 疵点率的显著因子。 显著因子试验设计：针对筛选出的显著因子，再次选择2-3个水准值 进行全因子试验设计，再次运用minitab软件进行分析，最终确定最佳条 件组合。 最佳参数方案输出：针对试验输出数据结果，利用方差分析等手段， 综合分析实验结果，得出最佳参数组合方案。将试验得出的参数组合方案 应用到波峰焊操作，做进一步验证和数据统计。 持续改进推广：总结DOE试验分析过程，形成SOP作业标准，同时在其 他生产线推广应用。总体架构如图1。 3.4 方案技术要点和技术难点 1）DOE方法的掌握和正确使用。在试验配置方面，DOE主要理论工具 是 直 交 表 ， 在 试 验 解 析 方 面 ， DOE的 主 要 理 论 工 具 是 变 异 数 分 析 法 ， minitab软件的普及使得数据的分析处理简单化。DOE试验应分两个阶段进 行：第一阶段以筛选显著因子为目的；第二阶段从显著因子中找到最适合 的条件。筛选准确的要因和水准是保证试验成功的前提。运用DOE试验分 析法进行质量改善是一个循序渐进的过程，同一阶段的试验受噪声因子的 影响存在多次重复试验的可能。 2）其它因素的交互干扰。本项目是面向制造现场过程质量的提升， 在本项目中暂不考虑人员、设备状况、PCB排版、物料质量等方面的影 响，在进行试验验证数据收集过程中，可能存在其他因素对试验结果的交 互作用，是否能够获得最佳的良品率，是本项目的一个技术难点。 3）项目成员参与改善的程度。目前工艺人员类似于管理岗位工作或 质量岗位工作，真正用于创新性工作的时间很少，而工艺人员参与项目改
关键词： 波峰焊；DOE；方案设计 中图分类号：TG456 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0720067－01
0 引言 波峰焊是指将熔化的软钎焊料（铅锡合金），经电动泵或电磁泵喷流 成设计要求的焊料波峰，亦可通过向焊料池注入氮气来形成，使预先装有 元器件的印制板通过焊料波峰，实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间 机械与电气连接的软钎焊[1]。 波 峰 焊 接 质 量 好 的 疵 点 率 仅 为 200PPM以 下 ， 中 等 水 平 在 5001000PPM，而差一些的则达到1000-6000PPM甚至更高。对于不良焊点即疵 点，有的企业采取了增加一次波峰焊接即二次波峰焊接的方式。但绝大多 数企业采取的是在一次波峰焊后加人工补焊的方式。过高的疵点率不但需 要较多的补焊人员而且不可避免地会带来较大的漏补率，给整机产品质量 留下隐患。因此如何提高一次波峰焊接质量，降低焊点不良率疵点率就成 为许多电子企业共同关心的课题[2]。 1 波峰焊现状及分析 W公司是一个生产数字机顶盒的公司，一共有85种型号的产品，包括 三大线体，手插线，部件线以及总装线。波峰焊工序为总装线上质控关键 点，目前W公司机芯装配波峰焊工序受设备性能、加热方式、温度控制及 稳定性，氧化渣清理方式、辊轴搅拌速度、焊锡质量、PCB毛刺、元气件 针脚形式、线速、焊后冷却的速度和方式等因素的综合影响，造成虚焊、 漏焊等瑕疵，致使目前焊接疵点率较高，一次性合格率维持在1000PPM左 右低水平，影响了整机生产系统的运行效率，造成一定程度的浪费。 2 DOE工具介绍 DOE（Design Of Experiment），试验设计，也称为实验设计。试验 设计是以概率论和数理统计为理论基础，合理、科学地安排试验的一项技 术。运用Minitab等软件进行因子试验设计、建立拟合模型和优化模型， 取得数据，对试验数据进行综合分析，从而尽快获得最优组合方案。 DOE的关键是合理安排试验，它是专业技术与统计技术的结合，工程学领 域是改进制造过程性能的非常重要的手段。 试验设计的发展大致经历了三个阶段：即早期的单因素和多因素方 差分析，传统的正交试验法和近代的调优设计法。从20世纪30年代费希尔 （R.A.Fisher）在农业生产中使用试验设计方法以来，试验设计方法已经 得到广泛的发展，统计学家们发现了很多非常有效的试验设计技术。20世 纪60年代，日本统计学家田口玄一将试验设计中应用最广的正交设计表格 化，在方法解说方面深入浅出为试验设计的更广泛使用作出了众所周知的 贡献[3]。 3 DOE设计方案 3.1 设计方案思路 通过波峰焊现状分析，确定方案思路如下：1）确定线体、产品系现 状分析；2）数据调查特征要因分析；3）筛选关键因子及水准；4）DOE试 验方案设计；5）进行试验；6）试验结果统计分析；7）试验再现性验 证；8）最佳方案形成；9）作业标准化；10）持续改善并推广应用。 3.2 确定影响波峰焊接的主要因素 选定试验线体、产品系，与专业工艺、检验、维修、波峰操作人员通 过讨论研究，确定影响波峰焊接疵点率的主要工艺参数（表1），作为本 次试验设计的主要因子，根据工艺规范要求，选定水准范围。
[3]M.Ashikhmin.Synthesizing natural textures[C].Proceedings of the 2001 symposium on Interactive 3D graphics.2001.3：217-226.
[4]Y Xu， B.Guo， and H.-Y Shum.Chaos mosaic： Fast and memory efficient texture synthesis[R].Tech Rep MSRTR-2000-32.Beijing： Microsoft Research Asia，2000.
作者简介： 张慧梅（1983-），女，汉族，重庆人，绵阳职业技术学院信息工程系教
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域对应点之间的色彩距离，即为路径长度：设B1，B2具有垂直或者水平的 边重叠，B1'和B2'为重叠区域，定义误差曲面为d（B1'，B2'）。通过公 式（2）进行计算，可以得出重叠区最后一行的各点的误差值，
（2） 比较得出误差值最小的一点，最佳分割路径由此点反向跟踪即可获 得。当水平与垂直方向都有重叠时，选取的分割边界为两条路径在中间相 遇后的误差最小的路径。 算法分析：该算法相对以往的算法更为简单，避免了模糊、纹元错位 等问题，在视觉效果和合成速度方面都有较大提高。但有时会出现纹理块 重复，边界不匹配。 3.3 LLXGS算法 微软亚洲研究院的梁林等人提出了的块匹配算法同样基于MRF模型， 采用四叉树金字塔、优化的KD树和主元分析来为了加速搜索过程运用了主 元分析、四叉树金字塔和优化的KD树，在样本图中搜索最佳匹配块时采用 了纹理块边界匹配原则，得到了实时的合成效果。
运用DOE分析降低波峰焊疵点率的方案设计
张慧梅1 田 科2 （1.绵阳职业技术学院 四川 绵阳 621000；2.深圳市交通运输委员会 广东 深圳 518040）
摘 要： 通过分析电子产品生产公司波峰焊接的现状，提出DOE实验的设计架构，分析并确定影响波峰焊疵点率的主要因素，提出运用DOE分析降低波峰焊疵 点率的设计方案。
[8]戴 磊 ， 块 拼 贴 的 纹 理 合 成 算 法 的 实 现 与 改 进 ， 计 算 机 与 现 代 化 ， 2008，No.11.
[9]王栋、王云峰、常宁宁，纹理合成典型算法及分类比较，科技信息， 2008，No.7.
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4 总结和展望 块匹配的纹理合成在最近一段时间获得了较大的突破和进展，不过尚 待研究解决的问题仍然很多。我们把上述3种典型的算法的优缺点进行比 较，并加入2种提到的点匹配算法一起比较，如下表：
块匹配的纹理合成算法由于合成速度快，效果良好，受到极大关注。 从以上经典的算法比较可以看出，目前纹理合成技术还需要向更好，更 快，更多的方向发展。所谓更好，是指要保证纹理合成的质量要高，每一 种改进的算法的核心目的都是要使合成纹理更像样本纹理，和原图具有相 同的结构和相似的纹理及连续性。更快是指要不断提高合成速度，尽可能 达到实时。更多就是指纹理合成形式和效果要朝着多样化的方向发展，比 如：用户控制，方向控制，大小渐变控制，纹理传输，多样图纹理合成 等。块匹配二维图像纹理合成可以考虑应用到曲面及视频纹理合成。纹理 种类多样，寻找适应所有纹理种类合成的算法也如图3所示（灰色区域、阴影区域、蓝色区域、红 色虚线区域分别为已经合成的部分、边界区、将要合成的纹理块、匹配边 界区）。 如图3， 为需合成纹理， 为 的边界区宽为 的纹理块， 为输出图像， 为 中已经合成的边界区宽为 的纹理块，集合 包含输入图像 中边界和 匹配的所有纹理块（这里的匹配是指它们 的重叠区域匹配）。则 的表达式：
[6]L.Liang，C.Liu，V.Q.Xu，B.Guo，and H.Y Shum.Real time Texture Synthesis by Patch-Based Sampling[C].ACM Transactions on Graphics， 2001，20，3：127-150.
[7]朱文浩、魏宝刚，基于样本的纹理合成技术综述，中国图像图形学报 A，2008，No.11.
（上接第67页） 善的程度，将直接影响本项目是否成功。
4）其它。DOE分析法是生产线对交互作用的多工艺参数进行优化的工 具，了解波峰焊接设备工艺加工流程、工艺参数的设置是试验成功的基 础。
4 总结 DOE是质量改进中一个常用的质量工具，可指导工程师高效科学地对 工程技术进行优化。它的成功应用不仅可以使波峰焊的疵点率明显降低， 同时也给其他质量改进方案提供了一个很好的案例。
参考文献：
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[2]廖鲁生，《谈谈怎样提高波峰焊接质量》[J].电子质量，1998年，第 1期：24.
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[5]A.A.Efros and W.T.Freeman.Image Quilting for texture synthesisand transfer[C].Proceedings of the 28th annual conference on Computer graphics and interactive techniques.2001：341-346.
其中 表示 中左下角（x，y）的纹理块， 指边界区的最大 误差。在 中随机选择一个纹理块作为当前待合成纹理块 ，将 拼 贴在输出纹理 上并设k=k+1。若 为空，则选取 中具有最小边界 区的纹理块作为 。
重复以上步骤直到输出纹理 被完全覆盖。 算法分析： 算法具有很快的合成速度，对于大多数纹理都取得了很好的合成效 果。