自動(dòng)光學(xué)檢查(AOI)課件

自動(dòng)光學(xué)檢查（AOI）2012.4.151AOI(自動(dòng)光學(xué)檢查)自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI，AutomaticOpticalInspection）是指通過(guò)光學(xué)成像的方法獲得被測(cè)對(duì)象的圖像，經(jīng)過(guò)特定處理算法處理及分析，與標(biāo)準(zhǔn)模板圖像進(jìn)行比較，獲得被測(cè)對(duì)象缺陷的一種檢測(cè)方法。2CONTENTS五、發(fā)展的方向四、存在的問(wèn)題三、核心的技術(shù)二、國(guó)內(nèi)外發(fā)展一、AOI的用途3一、AOI的用途AOI基于光學(xué)圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別技術(shù)原理來(lái)對(duì)PCB組件生產(chǎn)過(guò)程中遇到的缺陷進(jìn)行檢測(cè)。51.AOI發(fā)展歷史20世紀(jì)50年代開(kāi)始研究二維圖像的統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別。60年代Roberts開(kāi)始進(jìn)行三維機(jī)器視覺(jué)的研究。(國(guó)內(nèi)的三維技術(shù)現(xiàn)在處于研發(fā)階段)70年代中，MIT人工智能實(shí)驗(yàn)室正式開(kāi)設(shè)“機(jī)器視覺(jué)”課程。1982年，以色列Orbotech開(kāi)始引入用于PCB裸板的AOI系統(tǒng)。1998年后，國(guó)內(nèi)電子和半導(dǎo)體工廠，開(kāi)始引進(jìn)帶有高科技技術(shù)含量的機(jī)器視覺(jué)整套的生產(chǎn)線和高級(jí)設(shè)備。國(guó)內(nèi)AOI設(shè)備的開(kāi)拓者神舟視覺(jué)也是宣稱2002年開(kāi)始AOI技術(shù)的研發(fā)工作，2004年國(guó)內(nèi)第一臺(tái)AOI光學(xué)檢測(cè)儀誕生;二、國(guó)內(nèi)外發(fā)展6二、國(guó)內(nèi)外發(fā)展主要有以色列Orbotech，美國(guó)MachineVisionProducts、CyberOptics、Mirtec、Agilent，Teradyne，英國(guó)DiagnoSYS、YESTech，愛(ài)爾蘭MVP，德國(guó)PruftechnikS，chneider&koch，日本Omron、Saki、Takano、Kubotek、VTechnology,韓國(guó)Mirtec等東莞神州視覺(jué)的Aleader及廈門福信Otek，深圳振華興，江蘇的明富；臺(tái)灣的Camtek、TRI、良瑞2.國(guó)內(nèi)外的主要廠商7二、國(guó)內(nèi)外發(fā)展3.供應(yīng)商市場(chǎng)占有率日本OMRON公司（40%）以及主營(yíng)印刷設(shè)備的SCREEN公司占據(jù)著日本市場(chǎng)以色列的Orbotech公司及臺(tái)灣Camtek公司的設(shè)備主要針對(duì)PCB的裸板檢測(cè)，占據(jù)了全球其余市場(chǎng)的大多數(shù)份額，尤其是臺(tái)灣，中國(guó)大陸及東亞地區(qū)；國(guó)產(chǎn)神州AOI是國(guó)內(nèi)銷量最大的品牌。年銷量600臺(tái)，共銷售4000臺(tái)。8三、核心的構(gòu)造1.視覺(jué)系統(tǒng)主要是執(zhí)行圖像采集功能；2.機(jī)械系統(tǒng)是執(zhí)行將所檢物體傳送到指定的檢測(cè)點(diǎn)；3.軟件系統(tǒng)是將所采集的圖像進(jìn)行分析和處理。AOI的基本構(gòu)造：由視覺(jué)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)三個(gè)主要部分組成。10三、核心的構(gòu)造2.機(jī)械系統(tǒng)Ⅰ、AOI的控制結(jié)構(gòu)圖12三、核心的構(gòu)造3.軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)的核心是分析算法，分為設(shè)計(jì)規(guī)則檢驗(yàn)法和圖形識(shí)別檢驗(yàn)法。

Ⅰ、規(guī)則檢驗(yàn)法（DRC）是按照一些給定的規(guī)則檢測(cè)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(cè)PCB電路圖形。

規(guī)則檢驗(yàn)法具有可以從算法上保證被檢驗(yàn)的圖形的正確性，相應(yīng)的AOI系統(tǒng)具有制造容易，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(lái)確定邊界位置。14三、核心的構(gòu)造3.軟件系統(tǒng)Ⅱ、圖形識(shí)別法是將AOI系統(tǒng)中存儲(chǔ)的數(shù)字化圖形與實(shí)驗(yàn)檢測(cè)圖像比較，從而獲得檢測(cè)結(jié)果。這種方式的檢測(cè)精度取決于標(biāo)準(zhǔn)圖像、分辨力和所用檢測(cè)程序，能取得較高的檢測(cè)精度，但所需采集數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理要求高等特點(diǎn)，由于圖形識(shí)別法用設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)代替規(guī)則檢驗(yàn)法中的設(shè)計(jì)原則，具有明顯的使用優(yōu)越性。15三、核心的構(gòu)造三維立體視覺(jué)成像技術(shù)采用3一D系統(tǒng)，則能提供有關(guān)焊膏面積、以及焊膏高度和體積的精確信息，目前國(guó)外的AOI設(shè)備可以做到焊膏檢測(cè)，如美國(guó)的Agilent、YesTech、以色列的Orbotech等公司。還有一些國(guó)外其他廠家的焊膏AOl設(shè)備采用的是用激光三角法來(lái)檢測(cè)焊膏的厚度，而國(guó)內(nèi)對(duì)于焊膏檢測(cè)尚且還無(wú)能為力。16四、存在的問(wèn)題1.國(guó)內(nèi)外所要攻克的技術(shù)難題：Ⅰ、只能作對(duì)外觀檢測(cè)，AOI系統(tǒng)不能檢測(cè)電路錯(cuò)誤，也無(wú)法對(duì)BGA(球狀矩陣排列)等不可見(jiàn)的焊點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。Ⅱ、熱干擾對(duì)AOI的影響(使元器件產(chǎn)生虛假特征)以及多焊、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，影響檢測(cè)的準(zhǔn)確度。Ⅲ、虛焊的比較檢測(cè)：尤其是對(duì)空焊問(wèn)題的檢測(cè)，是所有中外AOI生產(chǎn)廠商都沒(méi)有解決的技術(shù)難題。如前文所述，部分國(guó)外廠商研究出三維視覺(jué)檢測(cè)，但測(cè)試的結(jié)果基本差不多，不令人滿意，國(guó)內(nèi)對(duì)此技術(shù)尚在研究中。17四、存在的問(wèn)題2.國(guó)內(nèi)AOI發(fā)展的問(wèn)題由于發(fā)展起步相對(duì)較晚，目前國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的AOI檢測(cè)算法復(fù)雜、煩瑣且調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)，由于前期的PCB圖像拼接等圖像處理算法以及后期的檢測(cè)識(shí)別算法都不夠成熟，整個(gè)AOI系統(tǒng)不僅操作復(fù)雜，而且經(jīng)常出現(xiàn)誤判漏判等問(wèn)題，檢測(cè)速度慢與SMT生產(chǎn)線不協(xié)調(diào)，檢測(cè)精度和速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需求精度。18附表AOI設(shè)備選型報(bào)告表需考慮的項(xiàng)目說(shuō)明在線還是離線根據(jù)自身產(chǎn)品的產(chǎn)量及規(guī)格定牌號(hào)及公司根據(jù)該設(shè)備市場(chǎng)份額選擇前7名以內(nèi)的畫像信號(hào)攝像頭沒(méi)有角度相機(jī)的AOI光學(xué)死角很多，可以檢測(cè)的不良類型有限像素一般應(yīng)達(dá)到百萬(wàn)像素分辨率根據(jù)需檢測(cè)尺寸大小選擇10μm(01005)、15μm(0201)、20μm照明光源環(huán)形LED可調(diào)光源最佳機(jī)構(gòu)部分電機(jī)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)離線設(shè)備一般考慮用步進(jìn)電機(jī)、絲桿結(jié)構(gòu)足可PCB固定及軌道調(diào)整、定位精度在線設(shè)備應(yīng)有滾珠結(jié)構(gòu)及磁懸浮定位系統(tǒng)。由于AOI的精度主要取決于圖像分辨率，運(yùn)動(dòng)控制精度在一定范圍內(nèi)不會(huì)對(duì)AOI精度造成影響被檢查物最大尺寸各類型設(shè)備差別不大，一般被測(cè)板子都能滿足。但對(duì)于被測(cè)板比較特殊的，如板子上下安裝器件過(guò)高的、夾持兩邊有一定厚度墊塊的，基板質(zhì)量過(guò)大的，需要對(duì)這類參數(shù)仔細(xì)對(duì)比基板厚度、質(zhì)量邊緣間距器件高度測(cè)試測(cè)試速率各類型設(shè)備測(cè)試速率不一樣，表示單位也不一樣，有的以單位時(shí)間多少焊點(diǎn)或多少器件算，有的以單位時(shí)間多少幀圖像算，每型設(shè)備的每幀圖像大小又不一樣，所以對(duì)比沒(méi)有基準(zhǔn)，還是要看實(shí)際測(cè)試。誤判率更是沒(méi)有哪個(gè)公司能準(zhǔn)確提供，因?yàn)獒槍?duì)不同器件不同類型的測(cè)試，誤判率的基準(zhǔn)也不一樣。這條款內(nèi)的數(shù)據(jù)只能是在試用了一段時(shí)間后對(duì)自身產(chǎn)品在設(shè)備上使用情況的一個(gè)總結(jié)誤判率測(cè)試種類檢測(cè)結(jié)果機(jī)身質(zhì)量不影響性能，生產(chǎn)線設(shè)備布置需要了解該參數(shù)大小軟件SPC軟件各類型設(shè)備應(yīng)都有此功能返修標(biāo)識(shí)有的設(shè)備是標(biāo)配，有的是選配，并且如果是不同崗位用，應(yīng)考慮配置兩臺(tái)機(jī)，以及傳輸數(shù)據(jù)等圖像識(shí)別彩色圖像信息量多，黑白圖像信息量少編程編程繁瑣，每個(gè)元件都需設(shè)置檢測(cè)引腳窗、檢測(cè)合格閥值的設(shè)備對(duì)操作員來(lái)講是個(gè)災(zāi)難升級(jí)各類型設(shè)備應(yīng)都有免費(fèi)軟件升級(jí)系統(tǒng)誤差運(yùn)動(dòng)誤差、圖像采集及處理誤差這些數(shù)據(jù)也是軟數(shù)據(jù)，一般很難從公司獲取板彎曲補(bǔ)償應(yīng)有此功能，否則影響測(cè)試精度價(jià)格價(jià)格因素不是最重要的，但卻是必要的售后一般周邊地區(qū)應(yīng)有代理公司并配備5名-10名技術(shù)工程師用戶關(guān)注該設(shè)備已有的用戶，特別是行業(yè)內(nèi)的用戶20參考文獻(xiàn)SMT質(zhì)量檢測(cè)中的AOI技術(shù)及應(yīng)用王凡,姜建國(guó),申潔琳《現(xiàn)代電子技術(shù)》2011年5月1日第34卷第9期論AOI檢測(cè)設(shè)備的選型吳紅《電子工藝技術(shù)》2008年9月第29卷第5期AOI的選擇方法嚴(yán)仕新《電子工業(yè)專用設(shè)備》總第162期Jul2008AOI技術(shù)在PCB制造領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展姚立新孫明?；跈C(jī)器視覺(jué)的PCB缺陷自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)賴宇鋒,王建暉《沈陽(yáng)工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)》第5卷第3期2009年7月高速在線PCB焊接質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)章宇慶劉學(xué)平戎國(guó)林《機(jī)械設(shè)計(jì)與制造》2010年3月第3期Machi