基于VI-5K平台的自动光学检测技术在SMT中的应用
有 TE做AOI&SPI程式 转PGO做程式 程式 试产 前 有无MFG文档 无 调试机台 调整轨道和ID扫描器 程式初 步确认 对照PCB建立程式 确认各类元件算法 试产 中 确 定 程式 确认所有元件信息，调试误判 试产 A O I 工 程 师 1.完成试产注意事项、Coverage 试产 后 2.制作试产报告、Buglist 3.测试反馈调整，SPC监测 漏失Review,程序不断完善 批量生产 程序维护、机台维护 作业人员培训
图1.1 AOI工作人员职责的总结
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详解AOI
2 详解AOI
2.1 AOI定义
自动光学检测仪（AOI-Automated Optical Inspection）是应用于表面贴装（SMT-Surface Mounted Technology）生产流水线上的一种自动光学检查装置，可有效的检测印刷质量、贴装质量以及焊点质量。通过使用AOI作为减少缺陷的工具,在装配工艺过程的早期查找和消除错误,以实现良好的过程控制。早期发现缺陷将避免将不良品送到后工序的装配阶段,AOI将减少修理成本将避免报废不可修理的电路板.
主要特点：
1高速检测系统，不受PCB贴装密度影响；
2快速便捷的编程系统，图形化界面，所见即所得，运用贴装数据自动进行检测程序编制；
3针对不同的检测项目，结合光学成像处理技术，分别有不同的检测方法（检测算法）；
4在被检测元件的贴装位置有偏移的情况下，检测窗口会自动化定位，达到高精度检测；
5显示实际错误图像，方便进行工人进行最终的目视核对； 6统计NG数据分析导致不良原因，实时反馈工艺信息。
2.2 AOI在SMT中的位置
目前的AOI分为离线式AOI（Off line）和在线式AOI（In line）两种。关于选择用在线AOI还是离线AOI，因不同需求而异，必须要根据生产的实际情况去权衡；如果是小批量、多Model，转线频繁的厂家采用离线式AOI是最佳选择，因为检测速度可以满足1.5条高速贴片线的需要，且易搬动，可以灵活对应对任何工序的检查需要；在线式往往固定于某一工序检查，一般应用于长期固定的品种检测上面，这样免去了程序调试的时间、提高了设备的使用率和稳定性。
AOI在SMT中主要有三个典型的位置，分别是：锡膏印刷或点胶后、贴片后以及回流炉后。应用在不同的工序，所检测的项目和重点也不一样，如何运用AOI来提高品质、降低不良，应该根据自身的工艺水平和难点进行配置，如下图所示：
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图2.1 AOI在SMT中的位置
2.3 AOI基本原理
AOI经过十几年的发展，技术水平仍处于高速发展阶段，如何实现最佳的检测效果，一直是各AOI厂商不断攻关的技术话题。目前国内市场上可见的AOI品牌众多，每种AOI各有所长；每个品牌的AOI优势主要体现都取决于其不同的创新核心软件算法，因为图像处理部分需要很强的软件支持，各种缺陷需要不同的计算方法用电脑进行计算和判断。有的AOI软件有几十种计算方法，例如黑／白、求黑占白的比例、彩色、合成、求平均、求和、求差、求平面、求边角等等。通常采用的软件算法有:模板比较、边缘检查、灰度模型、特征提取、固态建模、矢量分析、图形配对和傅里叶氏分析等，但尽管算法各异，AOI的运作原理基本相同。
如图所示：
图2.2 AOI系统结构
从上图看到，塔状的照明系统给被检测的元器件予以360度全方位照明，然后利用高清晰的CCD摄像机高速采集被检测元器件的图像并传输到电脑，专用的AOI软件根据已经编制的检测程序进行比较、分析；判断被检测元器件是否符合预订的工艺
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详解AOI
要求。简单来说AOI检测元器件的过程就是模拟工人目视检查SMT元器件，是将人工目视检测自动化、智能化、程序化。
图像获取就是用CCD摄像机把物体表面的光信号转换成为电信号送入图像采集卡。图像采集卡将图像数字化送入计算机，这个过程很直观，容易理解。
扩展功能 图像拍摄控制 光学照明系CCD摄像系图像处理系主控计算机 多轴运动控制系统位置检测 X/Y/Z/O工作气动控制系统 人机界面—显示器 输入设备—键盘鼠标 图2.3 AOI机台机构图
2.3.1 光学原理
采用环形塔状的三色LED光源照明，由不同的角度射出红（R）、绿（G）、蓝（B）以及三色光组合得到的白色（W）光分别投射到PCB上，对被测元器件予以360度全方位照明。
灯光变化的智能控制。人认识物体是通过光线反射回来的量进行判断，反射量多为亮，反射量少为暗。AOI与人判断原理相同。AOI通过人工光源LED灯光代替自然光，光学透镜和CCD代替人眼，把从光源反射回来的量与已经编好程的标准进行比较、分析和判断。
对AOI来说，灯光是认识影象的关键因素，但光源受环境温度、AOI设备内部温度上升等因素影响，不能维持不变的光源，因此需要通过“自动跟踪”灯光“透过率”对灯光变化进行智能控制。
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通过光的反射、斜面反射、漫反射分别得到元件本体、焊点、焊盘的不同颜色信息。如下图所示：
图2.4 AOI光学原理
焊盘的表面光滑，红色光在其表面产生镜面反射，而大部分蓝色光则反射出，因此焊盘得到的颜色为红色或者黄白色。
蓝色与黄色光都在其表面产生漫反射，根据调色原理，蓝色与黄色调和得到白色光，相当于元件本体接受了白色光照，因此元件本体显示为本身的颜色。
焊点（锡膏）通常形成一个斜面，这样，大部分黄色的光通过斜面反射出去，而蓝色的光则通过反射进入镜头，所以得到的焊点颜色为蓝色或者灰黑色。
2.3.2 焊点检测原理(举例)
焊点检测分为两种：
(1) 印刷锡膏的PCB激光扫描。AOI是X、Y平面(2D)检测，而印刷锡膏是立体的，因此需要3D检测PCB上的锡膏印刷质量。锡膏的好坏很大程度上决定了贴装后的质量,在贴片机打印零件之前，需要对印好锡膏的PCB进行扫描，即3D SPI技术（3D Solder Paste Inspecting）。3D SPI设备通过激光扫描得到印锡PAD点的面积（Area）、体积（Volume）和厚度（Height），检测焊膏量过多、过少，焊膏图形的位置有无偏
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