Inspección automatizada por rayos X

La inspección automatizada por rayos X ( AXI ) es una tecnología basada en los mismos principios que la inspección óptica automatizada (AOI). Utiliza rayos X como fuente, en lugar de luz visible , para inspeccionar automáticamente elementos que normalmente están ocultos a la vista.

La inspección automatizada por rayos X se utiliza en una amplia gama de industrias y aplicaciones, principalmente con dos objetivos principales:

1. Optimización de procesos , es decir, los resultados de la inspección se utilizan para optimizar los pasos de procesamiento posteriores,
2. La detección de anomalías, es decir, el resultado de la inspección, sirve como criterio para rechazar una pieza (para desguace o reprocesamiento).

Si bien la inspección óptica automatizada ( AOI) se asocia principalmente con la fabricación de productos electrónicos (debido a su uso generalizado en la fabricación de placas de circuitos impresos ), la inspección por rayos X (AXI) tiene un rango de aplicaciones mucho más amplio. Abarca desde el control de calidad de llantas de aleación ^{[ 1 ]} hasta la detección de fragmentos óseos ^{[ 2 ]} en carne procesada. Dondequiera que se produzcan grandes cantidades de artículos muy similares según un estándar definido, la inspección automática mediante software avanzado de procesamiento de imágenes y reconocimiento de patrones ( visión artificial ) se ha convertido en una herramienta útil para garantizar la calidad y mejorar el rendimiento en el procesamiento y la fabricación. ^{[ 3 ]}

Mientras que la inspección óptica produce imágenes a todo color de la superficie del objeto, la inspección por rayos X transmite rayos X a través del objeto y registra imágenes en escala de grises de las sombras proyectadas. Posteriormente, la imagen se procesa mediante un software que detecta la posición y el tamaño/forma de las características esperadas (para la optimización del proceso) o la presencia/ausencia de objetos o características inesperadas/no deseadas (para la detección de anomalías).

Los rayos X se generan mediante un tubo de rayos X , generalmente ubicado justo encima o debajo del objeto que se está inspeccionando. Un detector situado en el lado opuesto del objeto registra una imagen de los rayos X que lo atraviesan. El detector convierte primero los rayos X en luz visible, que es captada por una cámara óptica, o bien los detecta directamente mediante un conjunto de sensores de rayos X. El objeto que se está inspeccionando puede ser visualizado con mayor aumento acercándolo al tubo de rayos X, o con menor aumento acercándolo al detector.

Dado que la imagen se produce debido a la diferente absorción de los rayos X al atravesar el objeto, puede revelar estructuras internas que están ocultas a la vista externa.

Con el avance del software de procesamiento de imágenes, el número de aplicaciones para la inspección automatizada por rayos X es enorme y crece constantemente. Las primeras aplicaciones surgieron en industrias donde la seguridad de los componentes exigía una inspección minuciosa de cada pieza producida (por ejemplo, las soldaduras de piezas metálicas en centrales nucleares), ya que, como era de esperar, la tecnología era muy costosa al principio. Pero con la mayor adopción de la tecnología, los precios bajaron significativamente y abrieron la inspección automatizada por rayos X a un campo mucho más amplio, impulsado en parte por aspectos de seguridad (por ejemplo, la detección de metal, vidrio u otros materiales en alimentos procesados) o para aumentar el rendimiento y optimizar el procesamiento (por ejemplo, la detección del tamaño y la ubicación de los agujeros en el queso para optimizar los patrones de corte). ^{[ 4 ]}

En la producción en masa de artículos complejos (por ejemplo, en la fabricación de productos electrónicos), la detección temprana de defectos puede reducir drásticamente el costo total, ya que evita que las piezas defectuosas se utilicen en etapas posteriores de fabricación. Esto conlleva tres beneficios principales: a) proporciona información lo antes posible sobre materiales defectuosos o parámetros de proceso descontrolados; b) evita agregar valor a componentes que ya son defectuosos y, por lo tanto, reduce el costo total del defecto; y c) aumenta la probabilidad de defectos en el producto final, ya que el defecto puede no detectarse en etapas posteriores de la inspección de calidad o durante las pruebas funcionales debido al conjunto limitado de patrones de prueba.

La detección de cuerpos extraños, el control del nivel de llenado y el control de procesos son las tres áreas principales de aplicación de la inspección por rayos X en la industria alimentaria. En particular, en los productos envasados, al final de la línea de llenado y envasado, el uso de escáneres de rayos X se ha convertido en la norma, en lugar de la excepción. A menudo se utiliza en combinación con otras medidas de control de calidad, especialmente con básculas de control en línea.

En la mayoría de los casos, se limita a una verificación de calidad (bueno/malo), es decir, genera rechazos después de la estación AXI. Sin embargo, en algunas aplicaciones se utiliza directamente para el control de procesos, donde los datos de la estación AXI se introducen en el proceso y permiten controlar otras variables. Un ejemplo frecuentemente citado es el control del grosor de las lonchas de queso después de que la estación AXI determina la distribución y posición de los orificios dentro del bloque de queso (para garantizar un peso total uniforme del paquete).

Recientemente, se han desarrollado métodos automatizados para la inspección por rayos X de alimentos que pasan por una cinta transportadora. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}

El uso cada vez mayor de circuitos integrados (CI ) con encapsulados como los BGA ( Ball Grid Array ), donde las conexiones se encuentran debajo del chip y no son visibles, imposibilita la inspección óptica convencional. Debido a que las conexiones están debajo del encapsulado del chip, es fundamental asegurar que el proceso de fabricación pueda alojar estos chips correctamente. Además, los chips que utilizan encapsulados BGA suelen ser los más grandes, con numerosas conexiones. Por lo tanto, es esencial que todas las conexiones se realicen correctamente. ^{[ 8 ]}

El proceso de inspección por rayos X consiste en obtener la estructura interna del objeto de prueba y, a continuación, observar la información interna del objeto de prueba sin romperlo.

AXI se suele combinar con las pruebas que proporcionan las pruebas de escaneo de límites , las pruebas en circuito y las pruebas funcionales.

Las siguientes son tecnologías relacionadas que también se utilizan en la producción electrónica para comprobar el correcto funcionamiento de las placas de circuitos impresos electrónicos.

• Prueba en circuito (ICT)
• Grupo Conjunto de Acción de Pruebas (JTAG)
• Inspección óptica automatizada (AOI)
• Pruebas funcionales (véase pruebas de aceptación )

• ¿Qué es una inspección por rayos X?