A-MAX 自动光学检测（AOI）
编写 黄厚平
AOI概述
AOI（Automated Optical Inspection）即自动光学检测，它是一项最新的PCB结构检测技
术。AOI是利用软件来分析可见光拍摄到的图像，并根据程序中设定的参数阈值来判断印锡量是否良好、器件安装是否正确、焊点是否满足要求等等。
目前我司AOI设备放在SMT生产线上三个不同的位置进行相关的有效测试：
1 印刷机后（CKD），能够对锡膏的面积、少锡、多锡、拉尖、偏位、连锡、的印刷缺陷进行检测；
2 元件贴放之后（VT-RNS），PCB上贴装元件之后，能够检查PCB上缺失、偏移以及歪斜的元件，还能查出元件极性的错误，
3 焊后检测焊点（VT-WIN2），在检测焊点的过程中能够消除人眼疲劳、判断标准不一等人为因素，对虚焊、连锡、漏贴、器件极性错误等进行检测。
AOI能够实行在线检测，能够对单板在SMT的加工过程进行实时监控，及时的将缺陷信息传达到前工序。而在前工序中对产生这些缺陷信息进行分析，及时调整工艺或设备参数，这样就能够减少再次产生相同缺陷的几率，从而降低生产成本。
本文针对VT-WIN2型设备主要从成像原理、系统构成、编程步骤、焊点缺陷判断方法及准则、应用前景等几个方面对AOI进行了介绍。
第一章 VT-WIN2自动光学检测仪简介
1.1 VT-WIN2工作原理1.1.1 VT-WIN2工作原理概述
VT-WIN2通过一个垂直摄像机摄取PCB板上焊点的彩色图像并对其进行分析以判断焊点的好坏。其基本原理是在摄像机周围不同的高度上有红、绿、蓝三种颜色的LED灯，其光线
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照射在PCB板的焊点上。由于焊锡表面具有镜像反射光线特性，照射到焊锡表面的光线以与入射角相同的反射角进行反射，这样在拍摄到的焊点图像中不同的部位呈现不同的颜色，将三维的焊点外形变为二维的彩色图象。由于焊点有好有坏（即焊点形状不同），摄像机拍摄到的图像中红、绿、蓝三色的相对位置和面积不同，由此可以判断焊点是否有缺陷。
1.1.2 彩色高亮度成像 （一）彩色高亮度方式的基本构成
1个3CDD照相机，3色LED灯。红色、绿色、蓝色3种环行光线从不同的高度照射PCB板。在环行照明的中心线上，垂直方向配置一台彩色摄像机，摄取PCB板图像。
R（红光）：平坦部分，60°－80°
G（绿光）：较陡部分，45°－60° B（蓝光）：陡峭部分，15°－45°
（二）彩色高亮度方式的基本原理
1. 应用焊锡的特性
焊锡表面具有镜象反射光线特性。即照到焊锡表面的光线以与入射角相同的反射角进行
反射角反射。
入射角焊锡表面
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2. 照射红、绿、蓝三色光线
采用彩色高亮度方式时，红、绿、蓝3色光线分别从不同的角度照射至焊锡的表面。
彩色摄像机环行光线
3. 照射红色光线的场合
焊锡表面
以红色光线为例，由于红色光线比另两种颜色光线位于离PCB板面更远的位置（更高的位置）所以相对于PCB板平面的入射角较大（为60－80度）。即如图所示照射到平坦焊锡表面的光线向正上方的摄像机方向反射，而照射到倾斜的焊锡表面的光线不向正上方反
射。因此，对于平坦的焊锡表面部分，摄像机拍摄到是红色区域。
彩色摄像机焊锡表面
4. 照射绿色光线的场合
与红光的原理相同，如图只有照射到轻微倾斜（45-60度）的焊锡表面的向正上方反射，所以绿色区域为摄像机拍摄到的轻微倾斜的焊锡表面。
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彩色摄像机焊锡表面 5. 照射蓝色光线的场合 以同样的原理，照射到陡峭倾斜（15-45度）的焊锡表面光线向正上方反射，所以蓝色区域为摄像机拍摄到的陡峭倾斜的焊锡表面
彩色摄像机
焊锡表面 1.1.3 缺陷判断准则
除开焊锡、电极、引线部分的其它地方对照射光线进行漫反射，颜色与由红色、绿色、蓝色合成的白色光线照射下的图像颜色相同，即在彩色高亮度图像中只有必要的部分才可见。 而镜象反射存在于焊锡、电极、引线部分，所以焊锡接合部形成的是红、绿、蓝3色区别的图像，并且不同的部位呈现不同的颜色。我们将三维的焊点外形变为二维的彩色图象，将图像颜色分为等尺寸像素并将其量化，设定各检测参数阈值标准。 由于焊点有好有坏（即焊点形状不同），所以图像中红、绿、蓝三色的相对位置和面积不同，VT-WIN检测仪中的计算机会对光学图进行分析，计算三种颜色各自相对位置及面积的相关参数值，并与用户设定的参数标准（Criterion）进行比较，如果满足用户设定的参数标准，则焊点是好的，否则判定焊点有缺陷。
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1.2 VT-WIN2的硬件系统结构
1.2.1 VT-WIN2网络系统总体结构
在VT-WIN2系统以以太网连接，主要分为几个单元（如图【一】所示）：
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