基于自動光學檢測系統（AOI）設計

自動光學檢測(AOI)是電子印刷電路板(pcb)制造和測試中的一項關鍵技術。自動光學檢測，AOI能夠快速準確的檢測電子組件，特別是pcb，確保產品出廠質量高，產品制作正確，沒有制造故障。

為什么需要自動光學檢測（AOI）

盡管已經取得了重大進展，但現代電路遠比幾年前的電路板復雜得多。表面貼裝技術的引入以及進一步縮小尺寸意味著電路板特別緊湊。即使是相對平均的電路板也有數千個焊接接頭，這些都是容易出現問題的地方。

電路板復雜性的增加也意味著現在人工檢查不是一個可行的選擇。即使這是一種公認的方法，它目前來講人工檢測并不是特別有效，檢查員很快受疲勞和主管因素影響，很容易出現錯誤的檢查。隨著市場對產品的需求量越來越大，為了保證產品的高質量，需要非?？焖?、非?？煽亢涂焖俚姆椒▽⒏哔|量的產品推向市場。自動化光學檢測是集成電子測試策略中必不可少的工具，通過在生產線早期檢測故障，確保成本盡可能低。

其中一個解決方案是使用自動光學檢測系統。自動光學檢測系統可以在焊接工藝之后立即放入生產線。通過這種方式，它們可以用于在生產過程的早期發現問題，并具有許多優點。隨著故障在生產過程中被發現的時間越晚，修復成本越高，即使發現故障可以避免高額修復成本。此外，焊料和裝配區域的工藝問題可以在生產過程的早期看到，信息用于快速反饋到早期階段。通過這種方式，快速反應可以確保問題得到迅速識別，并在批量板材出現相同問題之前得到糾正。

自動光學檢測基礎

自動光學檢測系統（AOI）使用可視化的方法來監控印刷電路板的缺陷。它們能夠檢測各種表面特征缺陷，例如結節，劃痕和污點，以及更常見的尺寸缺陷，例如開路、短路和焊料變薄。它們還可以檢測不正確的組件、缺少組件和錯誤放置的組件。因此，他們能夠執行之前由手動操作員執行的所有視覺檢查，并且更加迅速和準確。

他們通過視覺系統來掃描電路板的表面來實現這一目標。系統由幾個光源照明，并且使用一個或多個高清攝像機。通過這種方式，AOI設備能夠創建電路板的圖像。

自動光學檢測（AOI）系統使用捕獲的圖像進行處理，然后與機器所具有的板材外觀知識進行比較。使用這種比較，AOI系統能夠檢測和突出任何缺陷或可疑區域。

AOI使用多種技術來分析電路板是否存在任何缺陷：

模板匹配:利用這種方法，自動光學檢測系統（AOI）將獲得的圖像與“金板”上的圖像進行比較。

模式匹配:利用這種技術，AOI系統存儲好的和壞的PCB組件的信息，將得到的圖像與這些信息進行匹配。

統計模式匹配：除了使用基于統計的方法解決問題之外，這種方法與上面的方法非常相似。通過存儲多個電路板的結果和幾種類型的故障，它能夠適應較小的可接受的偏差而不會出現錯誤。

為了建立電路板應該是什么的數據庫，使用已知的狀態板和PCB設計信息，如下所述。

隨著技術的進步，AOI系統能夠非常精確地預測缺陷，并且具有少量未發現缺陷的場景。因此，AOI系統在復雜的制造環境中形成非常有用的元素。

AOI圖像采集與分析

自動光學檢測系統的關鍵部件之一是圖像采集系統。通過捕捉印刷電路板、PCB組件的圖像，然后由AOI系統內的處理軟件進行分析。圖像捕獲系統有許多變體，這些變體取決于準確的應用程序和AOI系統的復雜性和成本。

成像系統可以由一個或多個攝像機組成，以提供更好的成像和3D功能的可能性。攝像頭也應該能夠在軟件控制下移動。這將使他們能夠移動到一個給定的PCB組裝的最佳位置。

除此之外，相機的類型對性能也有影響。速度與精度之間的平衡是必須達到的，并將影響所使用的照相機類型：

流式視頻：用于自動光學檢測（AOI）的一種類型的攝像機，采用流式視頻從中獲取完整的幀。然后，通過捕獲的幀使生成在可以執行信號處理的靜止圖像。這種方法不如其他靜止圖像系統那樣精確，但具有非常高的速度的優點。

靜止圖像相機系統：通常放置在相對靠近目標PCB的位置，因此需要良好的照明系統，還需要能夠在軟件控制下移動相機。

在分析電路板圖像時，AOI系統會自動尋找各種特定特征：如元件放置、元件尺寸、電路板基準、標簽圖案（例如條形碼）、背景顏色和反射率等。作為其任務的重要元素AOI系統還檢查焊接接頭，以確保它們接頭是否符合要求。

在分析電路板時，AOI系統必須考慮好電路板之間的許多差異。每個批次之間不僅尺寸變化很大，而且顏色和反射率也不同。通常在絲網印刷中也存在差異，其中油墨厚度和顏色字體可能會有細微的變化。

AOI光源

照明是AOI系統的關鍵要素。通過選擇正確的光源，可以更容易地突出顯示不同類型的缺陷。隨著近年來在照明技術方面取得的進步，這使得照明能夠用于增強可用的圖像，并且這使得系統能夠更容易地突出電路板缺陷，從而減少所需的處理并且提高速度和準確性。

大部分AOI系統都有一個固定的照明系統，這取決于操作要求和需要測試的產品類型。這些通常針對預期的條件進行了優化。然而，有時可能需要一些定制，良好的照明是提高系統性能的關鍵因素。

提供多種類型的照明:

熒光燈：熒光燈廣泛用于AOI自動光學檢測應用，因為它為觀察PCB上的缺陷提供了有效的照明形式。AOI應用的熒光燈照明的主要問題是燈泡會隨著時間而降低。這意味著自動光學檢測系統將受到不斷變化的光水平和質量的影響、

LED照明：LED照明的發展意味著AOI自動光學檢測系統能夠采用更加穩定的照明形式。雖然LED照明確實受到LED隨時間的光輸出減少的影響，但是這可以通過增加電流來補償。使用LED照明，也可以控制照明水平。因此，LED比幾年前使用的熒光燈或白熾燈更令人滿意的照明形式

紅外線或紫外線：在某些情況下，可能需要紅外線或紫外線照明來增強某些缺陷，或者能夠進行自動光學檢查以發現某些類型的缺陷。

除了照明形式之外，自動光學檢測系統AOI的照明定位同樣重要。光源需要定位以不僅確保所有區域都是良好的照明，這在某些組件可能投射陰影時尤其重要，而且需要突出缺陷。不同的組件可能需要細微的調整。

自動光學檢測系統（AOI）編程

為了能夠使用自動光學檢測（AOI）檢查PCB組件，必須在系統中存儲接收電路板板的詳細信息。如果AOI系統能夠正確檢測通過的PCB組件上的任何缺陷，則必須正確執行該編程活動。

有幾種方法可用于AOI系統編程：

使用標準版：一種方法是提供一種已知的好板作為目標，供自動化光學檢測系統（AOI）使用。通過系統傳遞的，以便它可以學習相關的屬性。它將著眼于組件，每個接頭的焊接輪廓，以及許多其他方面。向系統提供足夠的相關數據，這種方法通常需要數塊標準版作為參考。

基于算法的編程：將PCB數據提供給系統，然后為電路板板生成自己的配置文件。該方案還需要真正的電路板，但通常需要的電路板較少。

兩個系統都有優點和缺點。它是設置時間、維護、精度和特定自動光學檢測系統（AOI）要求之間的平衡。通常，要求在很大程度上取決于使用的機器。

至關重要的是，任何印刷電路板制造區域都能夠檢查線路末端的電路板質量。只有這樣，他們才能監控質量，并在檢測到問題時糾正過程，以便其他電路板不會受到同樣問題的影響。通過這種方式，自動光學檢查和必要的X射線檢查是制造業的兩個必不可少的工具。