AOI自动光学检测原理及电子制造业应用

自动光学检测(AOI)

SMT电路的小型化和高密度化，使检验的工作量越来越大，依靠人工目视检验的难度越来越高，判断标准也不能完全一致。因此，生产厂家在大批量生产过程中检测SMT电路板的焊接质量时广泛使用自动光学检测(AOI)或自动X射线检测(X-Ray)。自动光学检测(AOI)主要用于工序检验;包括焊膏印刷质量、贴装质量以及回流焊炉后质量检验。

1.AOI分类

AOI是AutomatedOpticallnspection的英文缩写，中文含义为自动光学检测，可泛指自动光学检测技术或自动光学检查设备。

AOI设备─般可分为在线式(在生产线中)和桌面式两大类。

(1）根据在生产线上的位置不同，AOI设备通常可分为三种。

①放在焊锡膏印刷之后的AOI

将AOI系统放在焊锡膏印刷机后面，可以用来检测焊锡膏印刷的形状、面积以及焊锡膏的厚度。

②放在贴片机后的AOI

把AOI系统放在高速贴片机之后，可以发现元器件的贴装缺漏、种类错误、外形损伤、极性方向错误，包括引脚（焊端）与焊盘上焊锡膏的相对位置。

③放在回流焊后的AOI

将AOI系统放在回流焊之后，可以检查焊接品质，发现有缺陷的焊点。

显然，在上述每一工位都设置AOI是不现实的，AOI最常见的位置是在回流焊之后。

(2)根据摄像机位置的不同，AOl设备可分为纯粹垂直式相机和倾斜式相机的AOI。

2.AOI的工作原理

AOI的工作原理与贴片机、焊锡膏印刷机所用的光学视觉系统的原理相同，基本有设计规则检测(DRC)和图形识别两种方法。

AOI通过光源对PCB进行照射，用光学镜头将PCB的反射光采集进计算机，通过计算机软件对包含PCB信息的色彩差异或灰度比进行分析处理，从而判断PCB上焊锡膏印刷、元器件放置、焊点焊接质量等情况，可以完成的检查项目一般包括元器件缺漏检查、元器件识别、SMD方向检查、焊点检查、引线检查、反接检查等。

在记录缺陷类型和特征的同时通过显示器把缺陷显示/标示出来，向操作者发出信号，或者触发执行机构自动取下不良部件送回返修系统。AOl系统还能对缺陷进行分析和统计，为调整制造过程的工艺参数提供依据。

现在的AOI系统采用了高级的视觉系统、新型的给光方式、高放大倍数和复杂的算法，从而能够以高测试速度获得高缺陷捕捉率。

3.AOI的基本组成

AOI设备一般由照明单元、伺服驱动单元、图像获取单元、图像分析单元、设备接口单元等组成。

4.AOI的操作模式

(1)自动模式，提供自动检测，也就是所有检测动作都是由系统本身完成的，不需要任何人为干预。这个模式通常用在高产量的生产线上。它是一种无停止的检测模式，当出现NG(缺陷)时也不能进行编辑。

(2)排错模式，基本上与自动模式—样，只是它允许用户在检测到NG元器件时可以人工地判断及编辑。

(3)监视模式，它允许检测出缺陷时停止检测，提供用户更多地关于NG元器件的信息。

(4)人工模式，完全由用户进行每一步操作(如进板、扫描、检测、退板等)。

(5)通过模式，在这种模式下PCB不进行检测，只进板，出板。它特别适用于某些不需要作光学检查的PCB。