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AOIAOI技术技术AOI定义定义p自动光学检测仪（自动光学检测仪（AOI-Automated Optical InspectionAOI-Automated Optical Inspection）是）是应用于表面贴装（应用于表面贴装（SMT-SurfaceMounteTechnologySMT-SurfaceMounteTechnology）生产流）生产流水线上的一种自动光学检查装置，可有效的检测印刷质量、水线上的一种自动光学检查装置，可有效的检测印刷质量、贴装质量以及焊点质量。通过使用贴装质量以及焊点质量。通过使用AOI AOI 作为减少缺陷的工作为减少缺陷的工具具,在装配工艺过程的早期查找和消除错误在装配工艺过程的早期查找和消除错误,以实现良好的以实现良好的过程控制。早期发现缺陷将避免将不良品送到后工序的装过程控制。早期发现缺陷将避免将不良品送到后工序的装配阶段，配阶段，AOIAOI将减少修理成本，避免报废不可修理的电路板将减少修理成本，避免报废不可修理的电路板。p随着表面组装技术（随着表面组装技术（SMTSMT）中使用的印制电路板线路图形精）中使用的印制电路板线路图形精细化、细化、SMDSMD元件微型化及元件微型化及SMTSMT组件高密度组装、快速组装的组件高密度组装、快速组装的发展趋势，采用目检或人工光学检测的方式检测已不能适发展趋势，采用目检或人工光学检测的方式检测已不能适应，自动光学检测（应，自动光学检测（AOIAOI）技术作为质量检测的技术手段已）技术作为质量检测的技术手段已是大势所趋。是大势所趋。AOIAOI技术技术AOI原理原理AOI经过十几年的发展，技术水平仍处于高速发展阶段，如何实现经过十几年的发展，技术水平仍处于高速发展阶段，如何实现最佳的检测效果，一直是各最佳的检测效果，一直是各AOI厂商不断攻关的技术话题。目前国内市厂商不断攻关的技术话题。目前国内市场上可见的场上可见的AOI品牌众多，每种品牌众多，每种AOI各有所长；每个品牌的各有所长；每个品牌的AOI优势主优势主要体现都取决于其不同的创新核心软件算法，尽管算法各异，要体现都取决于其不同的创新核心软件算法，尽管算法各异，AOI的运的运作原理基本相同。作原理基本相同。AOIAOI技术技术AOI原理原理n 原理说明原理说明 塔状的照明系统给被检测塔状的照明系统给被检测的元器件予以的元器件予以360 360 度全方位照度全方位照明，然后利用高清晰的明，然后利用高清晰的CCD CCD 摄摄像机高速采集被检测元器件的像机高速采集被检测元器件的图像并传输到电脑，专用的图像并传输到电脑，专用的AOIAOI软件根据已经编制的检测程序进行比较、分析；判断被检测软件根据已经编制的检测程序进行比较、分析；判断被检测元器件是否符合预订的工艺要求。元器件是否符合预订的工艺要求。简单来说简单来说AOIAOI检测元器件的过程就是模拟人工目视检查检测元器件的过程就是模拟人工目视检查SMT SMT 元器件，是将人工目视检测自动化、智能化、程序化。元器件，是将人工目视检测自动化、智能化、程序化。AOIAOI技术技术AOI原理原理u采用环形塔状的三色采用环形塔状的三色LED光源照明，由光源照明，由不同的角度射出（不同的角度射出（R）、绿（）、绿（G）、蓝（）、蓝（B）以及三色光组合得到的白色（）以及三色光组合得到的白色（W）光）光分别投射到分别投射到PCB上，对被测元器件予以上，对被测元器件予以360度全方位照明。通过光的反射、斜面度全方位照明。通过光的反射、斜面反射、漫反射分别得到元件本体、焊点、反射、漫反射分别得到元件本体、焊点、焊盘的不同颜色信息。焊盘的不同颜色信息。u焊盘的表面光滑，红色光在其表面产生镜焊盘的表面光滑，红色光在其表面产生镜面反射，而大部分蓝色光则反射出来，因面反射，而大部分蓝色光则反射出来，因此焊盘得到的颜色为红色。此焊盘得到的颜色为红色。u蓝色与黄色光都在元件表面产生漫反射，蓝色与黄色光都在元件表面产生漫反射，根据调色原理，蓝色与黄色调和得到白色根据调色原理，蓝色与黄色调和得到白色光，相当于元件本体接受了白色光照，因光，相当于元件本体接受了白色光照，因此元件本体显示为本身的颜色。此元件本体显示为本身的颜色。u焊点通常形成一个斜面，这样，大部分黄焊点通常形成一个斜面，这样，大部分黄色的光通过斜面反射出去，而蓝色的光则色的光通过斜面反射出去，而蓝色的光则通过反射进入镜头，所以得到的焊点颜色通过反射进入镜头，所以得到的焊点颜色为蓝色。为蓝色。AOIAOI技术技术AOI原理原理p分析算法分析算法 不同不同AOI软、硬件设计各有特点，总体来看，其分析、判断软、硬件设计各有特点，总体来看，其分析、判断算法可分为算法可分为2种，即设计规则检验（种，即设计规则检验（DRC）和图形识别检验。）和图形识别检验。1.DRC法法uDRC法是按照一些给定的规则检测图形。如所有连线应以焊法是按照一些给定的规则检测图形。如所有连线应以焊点为端点，所有引线宽度、间隔不小于某一规定值等规则检点为端点，所有引线宽度、间隔不小于某一规定值等规则检测测PCB电路图形。电路图形。uDRC方法具有可以从算法上保证被检验的图形的正确性，相方法具有可以从算法上保证被检验的图形的正确性，相应的应的AOI系统制造容易，算法逻辑容易实现高速处理，程序系统制造容易，算法逻辑容易实现高速处理，程序编辑量小，数据占用空间小等特点，但该方法确定边界能力编辑量小，数据占用空间小等特点，但该方法确定边界能力较差，往往需要设计特定方法来确定边界位置。较差，往往需要设计特定方法来确定边界位置。AOIAOI技术技术AOI原理原理2.图形识别法图形识别法u图形识别法是将图形识别法是将AOI系统中存储的数字化图形与实验检测图像系统中存储的数字化图形与实验检测图像比较，从而获得检测结果。如检测比较，从而获得检测结果。如检测PCB电路时，首先按照一电路时，首先按照一块完好的块完好的PCB或根据计算机辅助设计模型建立起检测文件或根据计算机辅助设计模型建立起检测文件（标准数字化图像）与检测文件（实际数字化图像）进行比（标准数字化图像）与检测文件（实际数字化图像）进行比较较。u这种方式的检测精度取决于标准图像、分辨力和所用检测程这种方式的检测精度取决于标准图像、分辨力和所用检测程序，可取得较高的检测精度，但具有采集数据量大，数据实序，可取得较高的检测精度，但具有采集数据量大，数据实时处理要求高等特点。时处理要求高等特点。u图形识别法用设计数据代替图形识别法用设计数据代替DRC中的设计原则，具有明显的中的设计原则，具有明显的使用优越性。使用优越性。AOIAOI技术技术AOI技术的检测功能技术的检测功能uPCB光板检测光板检测u焊膏印刷检测焊膏印刷检测u元件检测元件检测u焊后组件检测焊后组件检测PCB光板检测、焊后组件检测，一般采用相对独立的光板检测、焊后组件检测，一般采用相对独立的AOI检检测设备，进行非实时性检测；焊膏印刷检测、元件检测一般采测设备，进行非实时性检测；焊膏印刷检测、元件检测一般采用与焊膏印刷机、贴片机配套的用与焊膏印刷机、贴片机配套的AOI系统，进行实时检测。系统，进行实时检测。AOIAOI技术技术PCB检测检测 n早期的早期的PCB生产中，检测主要由人工目检配合电检测来完成的，随着电生产中，检测主要由人工目检配合电检测来完成的，随着电子技术的发展，子技术的发展，PCB布线密度不断提高，人工目检难度增大，误判率升布线密度不断提高，人工目检难度增大，误判率升高，且对检测者的健康损害更大，电检测程序编制更加烦琐，成本更高，高，且对检测者的健康损害更大，电检测程序编制更加烦琐，成本更高，并且无法检测某些类型的缺陷。并且无法检测某些类型的缺陷。AOI越来越多地应用于越来越多地应用于PCB制造中。制造中。nPCB缺陷可大致分为短路、开路和其他一些可能导致缺陷可大致分为短路、开路和其他一些可能导致PCB报废的缺陷报废的缺陷n在在PCB生产流程中，基板的制作、覆铜有可能产生一些缺陷，但主要缺生产流程中，基板的制作、覆铜有可能产生一些缺陷，但主要缺陷在蚀刻之后产生，陷在蚀刻之后产生，AOI一般在蚀刻工序之后进行检测，主要用来发现一般在蚀刻工序之后进行检测，主要用来发现其上缺少的部分和多余的部分。其上缺少的部分和多余的部分。n在在PCB检测中，图像对比算法应用较多，且以检测中，图像对比算法应用较多，且以2D检测为主。检测为主。nAOI一般可以发现大部分缺陷，存在少量的漏检问题，目前在使用一般可以发现大部分缺陷，存在少量的漏检问题，目前在使用AOI检测出缺陷后，必须进行人工验证。检测出缺陷后，必须进行人工验证。AOIAOI技术技术焊膏印刷检测焊膏印刷检测n焊膏印刷是焊膏印刷是SMT的初始环节，也是大部分缺陷的根源所在，大约的初始环节，也是大部分缺陷的根源所在，大约60%-70%的缺陷出现在印刷阶段，若能在生产线的初始环节排除缺陷，可以的缺陷出现在印刷阶段，若能在生产线的初始环节排除缺陷，可以最大限度地减少损失，降低成本。最大限度地减少损失，降低成本。很多很多SMT生产线都为印刷环节配备了生产线都为印刷环节配备了AOI检测。检测。n印刷缺陷有很多种，大体上可以分为焊盘上印刷缺陷有很多种，大体上可以分为焊盘上焊膏不足、焊膏过多；大焊焊膏不足、焊膏过多；大焊盘中间部分焊膏刮擦、小焊盘边缘部分焊膏拉尖；印刷偏移、桥连及沾盘中间部分焊膏刮擦、小焊盘边缘部分焊膏拉尖；印刷偏移、桥连及沾污污等，形成这些缺陷的原因包括焊膏流变性不良、模板厚度和孔壁加工等，形成这些缺陷的原因包括焊膏流变性不良、模板厚度和孔壁加工不当，印刷机参数设定不合理、精度不高、刮刀材质和精度选择不当、不当，印刷机参数设定不合理、精度不高、刮刀材质和精度选择不当、PCB加工不良等，通过加工不良等，通过AOI可以有效监控焊膏印刷质量，并对缺陷数量可以有效监控焊膏印刷质量，并对缺陷数量和种类进行分析，从而改善印刷制程。和种类进行分析，从而改善印刷制程。AOIAOI技术技术贴装检测贴装检测 n元件贴装环节对设备精度要求很高，常出现的缺陷有元件贴装环节对设备精度要求很高，常出现的缺陷有漏贴、漏贴、错贴片、偏移歪斜、极性相反错贴片、偏移歪斜、极性相反等。等。AOI检测可以监察出上述检测可以监察出上述缺陷，同时还可以在此检查连接密间距和缺陷，同时还可以在此检查连接密间距和BGA元件的焊盘上元件的焊盘上的焊膏。的焊膏。nAOI检出问题后将发出警报，由操作员对基板进行目测确认。检出问题后将发出警报，由操作员对基板进行目测确认。缺件意外的问题报告都可以通过维修镊子来纠正，在这一过缺件意外的问题报告都可以通过维修镊子来纠正，在这一过程中，当目测操作员对相同问题点进行反复多次修复作业程中，当目测操作员对相同问题点进行反复多次修复作业时，就会提请各生产设备负责人重新确认机器设定是否合理。时，就会提请各生产设备负责人重新确认机器设定是否合理。该信息的反馈对生产质量提高非常有帮助，可在短时间内实该信息的反馈对生产质量提高非常有帮助，可在短时间内实现生产品质的飞跃性提高。现生产品质的飞跃性提高。AOIAOI技术技术回流检测回流检测nAOI分为预防问题和发现问题分为预防问题和发现问题2种，印刷、贴片之后的检种，印刷、贴片之后的检测归类与预防问题，回流焊后的检测归类于发现问题。测归类与预防问题，回流焊后的检测归类于发现问题。n在回流焊后端检测中，检测系统可以检查在回流焊后端检测中，检测系统可以检查元件的缺失、偏元件的缺失、偏移和歪斜移和歪斜情况，以及所有情况，以及所有极性方面的缺陷极性方面的缺陷，还一定要对，还一定要对焊焊点的正确性以及焊膏不足、焊接短路和翘脚点的正确性以及焊膏不足、焊接短路和翘脚等缺陷进行检等缺陷进行检测。测。n回流焊后端检测是目前回流焊后端检测是目前AOI最流行的选择，此位置可发现最流行的选择，此位置可发现全部的装配错误，提供高度的安全性。全部的装配错误，提供高度的安全性。AOIAOI技术技术 AOI合理安排合理安排 AOI可以在可以在SMT生产的各个环节起到检测作用，但生产的各个环节起到检测作用，但AOI价格非常昂贵，对占大多数比例的中小型电子生产商来说，价格非常昂贵，对占大多数比例的中小型电子生产商来说，为每个环节都配置为每个环节都配置AOI并不现实。并不现实。n主导思想主导思想两种检查主导思想：缺陷防止或缺陷发现，适当的方法应该两种检查主导思想：缺陷防止或缺陷发现，适当的方法应该是缺陷防止。是缺陷防止。主导思想为缺陷防止时，主导思想为缺陷防止时，AOI机器应当放在机器应当放在SMT生产线的焊生产线的焊膏印刷机之后，或者放在元件贴装之后。膏印刷机之后，或者放在元件贴装之后。主导思想为缺陷发现时，主导思想为缺陷发现时，AOI机器应当放在回流炉之后，这机器应当放在回流炉之后，这是制造工艺中的最后步骤，以保证产品质量。是制造工艺中的最后步骤，以保证产品质量。AOIAOI技术技术AOI合理安排合理安排 pAOI在在SMT生产线中的放置位置生产线中的放置位置 实施实施AOI的关键，就是将检查设备配置到一个可以尽早识别和改正最多的关键，就是将检查设备配置到一个可以尽早识别和改正最多缺陷的位置，虽然缺陷的位置，虽然AOI可用于生产线上的多个位置，但有可用于生产线上的多个位置，但有3个检查位置是主个检查位置是主要的：要的：印刷之后，印刷之后，SMT中中60%-70%的焊点缺陷是印刷时造成的，如果焊膏印刷的焊点缺陷是印刷时造成的，如果焊膏印刷过程满足要求，就可以有效减少后期出现的缺陷数量。过程满足要求，就可以有效减少后期出现的缺陷数量。回流焊前，这是一个典型的放置位置，因为可发现来自焊膏以及机器贴放回流焊前，这是一个典型的放置位置，因为可发现来自焊膏以及机器贴放的大多数缺陷，在这位置上可以产生程控信息，提供贴片机和密间距元的大多数缺陷，在这位置上可以产生程控信息，提供贴片机和密间距元件贴装设备核准的信息，用来修改元件贴放或表明贴片机需要校准，满件贴装设备核准的信息，用来修改元件贴放或表明贴片机需要校准，满足过程跟踪的目标。足过程跟踪的目标。回流焊后这是回流焊后这是AOI最流行的选择，因为这个位置可以发现全部装配错误，最流行的选择，因为这个位置可以发现全部装配错误，避免有缺陷的产品流入客户手中，回流焊后检测能够提供高度的安全性，避免有缺陷的产品流入客户手中，回流焊后检测能够提供高度的安全性，它可识别由焊膏印刷、元件贴装和回流过程引起的错误，支持最终品质它可识别由焊膏印刷、元件贴装和回流过程引起的错误，支持最终品质目标。目标。高缺陷覆盖率电路组装生产线设备配置高缺陷覆盖率电路组装生产线设备配置AOIAOI技术技术AOI现状与发展趋势现状与发展趋势pAOI存在问题存在问题 目前目前AOI在使用中的主要问题有：在使用中的主要问题有：（1）多焊、少锡、偏移、歪斜的工艺要求标准界定不同，容）多焊、少锡、偏移、歪斜的工艺要求标准界定不同，容易导致误判。易导致误判。（2）电容容值不同而规格大小和颜色相同，容易引起漏判。）电容容值不同而规格大小和颜色相同，容易引起漏判。（3）字符处理方式不同，引起的极性判断准确性差异较大。）字符处理方式不同，引起的极性判断准确性差异较大。（4）大部分）大部分AOI对虚焊的理解发生歧义，造成漏判推诿。对虚焊的理解发生歧义，造成漏判推诿。（5）存在屏蔽圈、屏蔽罩屏蔽点的检测问题。）存在屏蔽圈、屏蔽罩屏蔽点的检测问题。（6）BGA、FC等倒装元件的焊接质量难以检测。等倒装元件的焊接质量难以检测。（7）多数）多数AOI编程复杂、烦琐且调整时间长，不适合科研单编程复杂、烦琐且调整时间长，不适合科研单位、小型位、小型OEM厂，多规格小批量产品的生产单位。厂，多规格小批量产品的生产单位。（8）多数）多数AOI产品检测速度较慢，有少数采用扫描方法的产品检测速度较慢，有少数采用扫描方法的AOI速度较快，但误判、漏判率更高。速度较快，但误判、漏判率更高。何谓何谓OEMn一些著名的品牌商品制造商，常常因为自己的厂房不能达到一些著名的品牌商品制造商，常常因为自己的厂房不能达到大批量生产的要求，又或者需要某些特定的零件，因此向其大批量生产的要求，又或者需要某些特定的零件，因此向其他厂商求助。他厂商求助。这些伸出援手的厂商就被称这些伸出援手的厂商就被称OEM(OriginalEquipmentManufacturer，原始设备生产商，原始设备生产商)。n就象耐克鞋一样就象耐克鞋一样,据说耐克鞋只有商标据说耐克鞋只有商标,把生产都发包给各个把生产都发包给各个生产厂家制造生产厂家制造,它监管各厂家的产品质量它监管各厂家的产品质量然后把鞋组合生产然后把鞋组合生产出来出来,再贴上它自己的再贴上它自己的耐克耐克商标销售商标销售.生产鞋的成为生产鞋的成为OEM说白了说白了OEM就是贴牌加工就是贴牌加工AOIAOI技术技术AOI现状与发展趋势现状与发展趋势pAOI发展趋势发展趋势 u图形识别法成为应用主流图形识别法成为应用主流 SMT中应用的中应用的AOI技术，图形识别法已成为主流，这是由于技术，图形识别法已成为主流，这是由于SMT中应用中应用的的AOI技术主要检测对象，如技术主要检测对象，如SMT元件、元件、PCB电路、焊膏印刷图形、完电路、焊膏印刷图形、完成组装后组件等的规格和种类发展变化很快，相应的设计规则、标准很成组装后组件等的规格和种类发展变化很快，相应的设计规则、标准很难全面跟上，为此，基于设计规则的难全面跟上，为此，基于设计规则的DRC法应用起来较困难，而计算机法应用起来较困难，而计算机技术的快速发展解决了高速图形处理难题，使图形识别法更易实用化。技术的快速发展解决了高速图形处理难题，使图形识别法更易实用化。uAOI技术向智能化方向发展技术向智能化方向发展AOI技术向智能化方向发展是技术向智能化方向发展是SMT发展带来的必然要求，在发展带来的必然要求，在SMT的微型的微型化、高密度化、快速组装化、品种多样化发展特征下，检测信息量大而化、高密度化、快速组装化、品种多样化发展特征下，检测信息量大而复杂，无论是在检测反馈实时性方面，还是在分析、诊断的正确性方面，复杂，无论是在检测反馈实时性方面，还是在分析、诊断的正确性方面，依赖人工对依赖人工对AOI获取的质量信息进行分析、诊断几乎已经不可能，代替获取的质量信息进行分析、诊断几乎已经不可能，代替人工进行自动分析、诊断的智能人工进行自动分析、诊断的智能AOI技术成为发展的必然，技术成为发展的必然，SRT-VT-100SRT-VT-100自动光学测试仪自动光学测试仪1.外外观观图图SRT-VT-100SRT-VT-100自动光学测试仪自动光学测试仪2.功能功能p 器件检测器件检测 采用自主开发的基于机器学习策略的数字图像特征分采用自主开发的基于机器学习策略的数字图像特征分类与识别算法，充分利用数字图像的颜色、形状以及统计类与识别算法，充分利用数字图像的颜色、形状以及统计信息，检测准确度更高。可以检测器件缺漏、器件错位、信息，检测准确度更高。可以检测器件缺漏、器件错位、器件翻转、器件侧立、器件破损、错误器件、错误极性等器件翻转、器件侧立、器件破损、错误器件、错误极性等错误，以及灰度算法无法检测的彩色标识的器件。错误，以及灰度算法无法检测的彩色标识的器件。p焊盘检测焊盘检测通过数字图像的特征分类与识别算法进行相应识别，通过数字图像的特征分类与识别算法进行相应识别，对器件的位置精度要求较低。可以检测贴片精度较低的电对器件的位置精度要求较低。可以检测贴片精度较低的电路板，大大提高了对采用各种工艺和做工的电路板的适应路板，大大提高了对采用各种工艺和做工的电路板的适应能力。能力。SRT-VT-100SRT-VT-100自动光学测试仪自动光学测试仪pIC IC 焊脚检测焊脚检测 自主开发的焊脚识别算法可以全自动识别自主开发的焊脚识别算法可以全自动识别IC IC 焊脚，并通过焊脚，并通过自动学习自动学习IC IC 焊脚的各种图像特征，使机器对连焊有非常灵敏焊脚的各种图像特征，使机器对连焊有非常灵敏的检测精度，而对的检测精度，而对IC IC 器件的位置精度要求较低，并可以检测器件的位置精度要求较低，并可以检测手工放置的手工放置的IC IC 器件器件。SRT-VT-100SRT-VT-100自动光学测试仪自动光学测试仪3.名词解释名词解释uFOV：摄像机对：摄像机对PCB板进行多次扫描，每次拍摄一个区板进行多次扫描，每次拍摄一个区域，这个区域就是域，这个区域就是FOV。相邻。相邻FOV会有重叠。会有重叠。u窗口：一个检测区域，用本体、焊盘、窗口：一个检测区域，用本体、焊盘、IC焊脚等工具绘焊脚等工具绘制的一块方形区域。制的一块方形区域。u路径：测试时，路径：测试时，FOV所走的路径。所走的路径。uMark点：测试时，先检测两个点：测试时，先检测两个Mark点，作为标记点，点，作为标记点，用于校正用于校正PCB板位置。板位置。SRT-VT-100SRT-VT-100自动光学测试仪自动光学测试仪