AOI檢測儀工作原理

SMT中應(yīng)用的AOI技術(shù)的形式多種多樣，但其基本原理是相同的（如圖1所示）， 即用光學(xué)手段獲取被測物圖形，一般通過傳感器（攝像機(jī)）獲得檢測物的照明圖 像并數(shù)字化，然后以某種方法進(jìn)行比較、分析、檢驗(yàn)和判斷，相當(dāng)于將人工目視檢 測自動(dòng)化、智能化。

圖1 AOI基本原理示意圖

AOI的算法

AOI分析、判斷算法可分為兩種， 即設(shè)計(jì)規(guī)則檢驗(yàn)（矢量分析）和圖形識(shí)別檢驗(yàn)。
矢量分析是按照一些給定的規(guī)則檢測圖形。如以所有連線應(yīng)以焊點(diǎn)為端點(diǎn)，所有 引線寬度、間隔不小于某一規(guī)定值等規(guī)則檢測PCB電路圖形。圖 2 是一種基于該方 法的焊膏橋連檢測圖像，在提取PCB上焊膏的數(shù)字圖像后，根據(jù)其焊盤間隔區(qū)域中 焊膏形態(tài)來判斷其是否為橋連。如果按某一敏感度測得的焊膏外形逾越了預(yù)設(shè)警戒 線，即被認(rèn)定為橋連。DRC方法具有可以從算法上保證被檢驗(yàn)圖形的正確性，相應(yīng)的AOI系統(tǒng)制造容易，算法邏輯容易實(shí)現(xiàn)高速處理，程序編輯量小，數(shù)據(jù)占用空間小等特點(diǎn)。但該方法確定邊界能力較差，往往需要設(shè)計(jì)特定方法來確定邊界位置

圖 2 DRC 檢測橋連圖像

圖像對(duì)比是將 AOI 系統(tǒng)中存儲(chǔ)的數(shù)字化圖像與實(shí)際檢測圖像比較，從而獲得檢測結(jié)果。如檢測 PCB 電路時(shí)，首先按照一塊完好的 PCB 或根據(jù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型建立起檢測文件（標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化圖像）與檢測文件（實(shí)際數(shù)字化圖像）進(jìn)行比較。圖 3 為采用該原理對(duì)組裝后的 PCB 進(jìn)行的質(zhì)量檢測。這種方式的檢測精度取決于標(biāo)準(zhǔn)圖像、分辨力和所用檢測程序，可取得較高的檢測精度，但具有采集數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理要求高等特點(diǎn)。圖形識(shí)別法用設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)代替矢量分析中的設(shè)計(jì)原則， 具有明顯的實(shí)用優(yōu)越性。

圖三 圖像識(shí)別對(duì)比法檢測

AOI在SMT各工序的應(yīng)用

在 SMT 中，AOI 主要應(yīng)用于焊膏印刷檢測、元件檢驗(yàn)、焊后組件檢測。在進(jìn)行不同環(huán)節(jié)的檢測時(shí)，其側(cè)重也有所不同。
1.     印刷缺陷有很多種，大體上可以分為焊盤上焊膏不足、焊膏過多；大焊盤中間部分焊膏刮擦、小焊盤邊緣部分焊膏拉尖；印刷偏移、橋連及沾污等。形成這些缺陷的原因包括焊膏流變性不良、模板厚度和孔壁加工不當(dāng)、印刷機(jī)參數(shù)設(shè)定不合理、 精度不高、刮刀材質(zhì)和硬度選擇不當(dāng)、PCB 加工不良等。通過 AOI 可以有效監(jiān)控焊膏印刷質(zhì)量，并對(duì)缺陷數(shù)量和種類進(jìn)行分析，從而改善印刷制程。此功能與SPI部分重疊，但AOI對(duì)錫膏深度的檢查比不上SPI，準(zhǔn)確性低，故恒天翊電子采用SPI進(jìn)行錫膏印刷質(zhì)量檢測。 
2.     元件貼裝環(huán)節(jié)對(duì)設(shè)備精度要求很高，常出現(xiàn)的缺陷有漏貼、貼錯(cuò)、偏移歪斜、 極性相反等。AOI檢測可以檢查出上述缺陷，同時(shí)還可以在此檢查連接密間距和BGA 元件的焊盤上的焊膏。 
3.     在回流焊后端檢測中，AOI可以檢查元件的缺失、偏移和歪斜情況，以及所有極性方面的缺陷，還能對(duì)焊點(diǎn)的正確性以及焊膏不足、焊接短路和翹腳等缺陷進(jìn)行檢測。 

AOI 雖然具有比人工檢測更高的效率，但畢竟是通過圖像采集和分析處理來得出結(jié)果，而圖像分析處理的相關(guān)軟件技術(shù)目前還沒達(dá)到人腦的級(jí)別，因此，在實(shí)際使用中的一些特殊情況，AOI 的誤判、漏判在所難免。  目前 AOI 使用中存在的問題有：

（1）多錫、少錫、偏移、歪斜的工藝要求標(biāo)準(zhǔn)界定不同，容易導(dǎo)致誤判。
（2）電容容值不同而規(guī)格大小和顏色相同，容易引起漏判。
（3）字符處理方式不同，引起的極性判斷準(zhǔn)確性差異較大。
（4）大部分 AOI 對(duì)虛焊的理解發(fā)生歧義，造成漏判推諉。
（5）存在屏蔽圈、屏蔽罩遮蔽點(diǎn)的檢測問題。
（6）BGA、FC 等倒裝元件的焊接質(zhì)量難以檢測。
（7）多數(shù) AOI 編程復(fù)雜、繁瑣且調(diào)整時(shí)間長，不適合科研單位、小型 OEM 廠、 多規(guī)格小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)單位。
（8）多數(shù) AOI 產(chǎn)品檢測速度較慢，有少數(shù)采用掃描方法的 AOI 速度較快，但誤判、漏判率更高。

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