关于你不知道的自动光学检测AOI系统

AOI，自动或自动光学检测系统的关键点，用于电子PCB印刷电路板制造。

自动测试设备ATE包括：PCB检测技术自动光学检测，AOI自动X射线检测，AXI测试的AXI设计

另请参阅：ICT,AOI,ATE,AXI飞针测试比较 ICT治具，ATE治具制作前所需资料

自动或自动光学检测AOI是用于制造和测试电子印刷电路板，PCB的关键技术。自动光学检测，AOI可以快速准确地检查电子组件，特别是PCB，以确保离开生产线的产品质量高，产品构造正确，没有制造缺陷。

AOI，光学自动检测的需要

尽管已经做出了重大的改进，但现代电路远比几年前的电路板复杂得多。表面贴装技术的引入以及随后进一步缩小尺寸意味着电路板特别紧凑。即使是相对平均的电路板也有数千个焊接接头，这些都是发现大多数问题的地方。



电路板复杂性的增加也意味着现在人工检查不是一个可行的选择。即使这是一种公认的方法，也意识到它并不是特别有效，因为检查员很快就会疲惫不堪，而且很容易错过错误的结构。随着市场现在要求大批量，高质量的产品非常快速地推向市场，需要非常可靠和快速的方法来确保产品质量保持高水平。AOI，自动光学检测是集成电子测试策略中的重要工具，通过在生产线早期检测故障，确保成本尽可能低。



其中一个解决方案是使用自动或自动光学检测系统。自动光学检测系统可以在焊料加工之后立即放入生产线。通过这种方式，它们可以用于在生产过程的早期发现问题。这具有许多优点。在生产过程中，随着成本的进一步修正，发现这显然是寻找故障的最佳场所。此外，焊料和装配区域中的工艺问题可以在生产过程中早期看到，并且用于快速反馈到早期阶段的信息。通过这种方式，可以确保在生产太多具有相同问题的电路板之前快速识别问题并纠正问题。

AOI，AXI和ICT主要缺陷检测能力的比较

缺陷类型

AOI

AXI

ICT

焊接缺陷

开路

Y

Y

Y

焊桥

Y

Y

Y

焊锡短路

Y

Y

Y

焊料不足

Y

Y

N

空焊

N

Y

Y

焊锡过量

Y

Y

N

焊锡质量

N

Y

N

组件缺陷

浮脚

Y

Y

Y

缺少组件

Y

Y

Y

组件未对齐或错位

Y

Y

Y

组件值不正确

N

N

Y

有缺陷的组件

N

N

Y

BGA和CSP缺陷

BGA短路

N

Y

Y

BGA开路连接

N

Y

Y

AOI，自动光学检测基础

AOI，自动光学检测系统使用视觉方法监控印刷电路板的缺陷。它们能够检测各种表面特征缺陷，例如结节，划痕和污渍，以及更熟悉的尺寸缺陷，例如开路，短路和稀薄的焊料。它们还可以检测不正确的组件，缺少组件和错误放置的组件。因此，他们能够执行之前由手动操作员执行的所有视觉检查，并且更加迅速和准确。

他们通过视觉扫描电路板表面来实现这一目标。该板由几个光源照明，并且使用一个或多个高清摄像机。通过这种方式，AOI机器能够建立电路板的图像

自动光学检测，AOI系统使用捕获的图像进行处理，然后与机器所拥有的板应该看起来什么样的知识进行比较。使用此比较，AOI系统能够检测并突出显示任何缺陷或可疑区域。

AOI使用多种技术来分析电路板是否令人满意或有任何缺陷：

Ø 模板匹配：使用这种形式的AOI，自动光学检测系统将获得的图像与“样板”中的图像进行比较。

Ø 模式匹配：使用这种技术，AOI系统存储好的和坏的PCB组件的信息，将获得的图像与这些组件相匹配。

Ø 统计模式匹配：除了使用基于统计的方法解决问题之外，这种方法与上面的方法非常相似。通过存储多个板的结果和几种类型的故障，它能够适应较小的可接受的偏差而不会出现错误。

为了建立电路板应该是什么的数据库，使用已知的状态板和PCB设计信息，如下所述。

随着技术的进步，AOI系统能够非常准确地预测缺陷，并且少数没有发现缺陷的情况。因此，AOI系统在复杂的制造环境中形成非常有用的元素。

AOI图像采集和分析

AOI自动光学检测系统的关键部件之一是图像采集系统。这捕获了印刷电路板PCB组件的图像，然后由AOI系统内的处理软件进行分析。图像采集系统的许多变体取决于AOI系统的确切应用和复杂性/成本。

成像系统可以包括单个相机，或者可以有不止一个提供更好的成像和3D能力的可能性。摄像机也应该能够在软件控制下移动。这将使它们能够移动到给定PCB组件的最佳位置。

除此之外，相机类型对性能也有影响。准确性和速度是必须达到的平衡，并将影响所使用的相机类型：

· 流媒体视频：一种用于自动光学检测的相机，AOI，采用流式视频，从中获取完整的帧。然后，捕获的帧能够生成静止图像，在该静止图像上执行信号处理。这种方法不像其他静止图像系统那样精确，但是具有非常高的速度的优点。·

静止图像相机系统：通常放置在相对靠近目标PCB的位置，因此需要良好的照明系统。可能还需要能够在软件控制下移动相机。

在分析电路板图像时，AOI系统会寻找各种特定功能：元件放置，元件尺寸，电路板基准，标签图案（例如条形码），背景颜色和反射率等。作为其任务的重要元素AOI系统还检查焊接接头，以确保接头是令人满意的。

在分析电路板时，AOI系统必须考虑好电路板之间的许多差异。不仅批次之间的组分尺寸变化很大，而且颜色和反射率也不同。通常在丝网印刷中也存在差异，其中油墨厚度和颜色字体可能略有变化。

AOI光源

照明是AOI系统的一个关键要素。通过选择正确的光源，可以更容易地突出不同类型的缺陷。随着近年来在照明技术方面取得的进步，这使得照明被用于增强可用的图像，并且这使得能够更容易地突出缺陷，从而减少所需的处理并且提高速度和准确性。

大多数AOI系统都有定义的照明设置。这取决于所需的操作和要测试的产品类型。这些通常针对预期条件进行了优化。然而，有时可能需要一些定制，并且对照明的理解总是有用的。

提供各种类型的照明：荧光灯：荧光灯广泛用于AOI自动光学检测，因为它为观察PCB上的缺陷提供了有效的照明形式。 AOI应用的荧光灯照明的主要问题是灯泡会随着时间而降低。这意味着自动光学检测系统将受到不断变化的光水平和质量的影响

LED照明：LED照明的发展意味着AOI自动光学检测系统能够采用更稳定的照明形式。尽管LED照明确实受到LED随时间的光输出减少的影响，但是这可以通过增加电流来补偿。使用LED照明，也可以控制照明水平。因此，LED是比几年前使用的荧光灯或白炽灯更令人满意的照明形式 

红外线或紫外线：在某些情况下，可能需要使用红外线或紫外线照明来增强某些缺陷，或者能够进行自动光学检查以显示某些类型的缺陷。

除了照明形式之外，自动光学检测系统AOI的照明定位同样重要。光源需要定位以不仅确保所有区域都是光线充足，这在某些部件可能投射阴影时尤其重要，而且还突出缺陷。不同的组件可能需要仔细调整。

AOI，自动光学检测系统编程

为了能够使用AOI自动光学检测测试PCB组件，必须在系统中存储可接受板的详细信息。如果AOI系统能够正确检测通过的PCB组件上的任何缺陷，则必须正确执行该编程活动。

有几种方法可用于编程AOI系统：

使用“样板”：一种方法是提供一个已知良好的电路板作为AOI自动光学检测系统的目标。这通过系统传递，以便它可以学习相关属性。它将查看组件，每个接头的焊料轮廓以及许多其他方面。为了给系统提供足够的方差数据，通常需要几个板。

基于算法的编程：将PCB数据提供给系统，然后为板生成自己的配置文件。该方案还需要真正的电路板，但通常需要的电路板较少。

两个系统都有优点和缺点。它是设置时间，维护，精度和特定AOI自动光学检测系统要求之间的平衡。通常，要求在很大程度上取决于使用的机器。

至关重要的是，任何印刷电路板制造区域都能够检查线路末端的电路板质量。只有这样，他们才能监控质量，并在检测到问题时纠正过程，以便其他电路板不会受到同样问题的影响。通过这种方式，自动光学检查和必要的X射线检查是制造业的两个必不可少的工具。

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