自動光學(xué)檢測(AOI)是電子印刷電路板(pcb)制造和測試中的一項關(guān)鍵技術(shù)。自動光學(xué)檢測，AOI能夠快速準(zhǔn)確的檢測電子組件，特別是pcb，確保產(chǎn)品出廠質(zhì)量高，產(chǎn)品制作正確，沒有制造故障。

為什么需要自動光學(xué)檢測（AOI）

盡管已經(jīng)取得了重大進(jìn)展，但現(xiàn)代電路遠(yuǎn)比幾年前的電路板復(fù)雜得多。表面貼裝技術(shù)的引入以及進(jìn)一步縮小尺寸意味著電路板特別緊湊。即使是相對平均的電路板也有數(shù)千個焊接接頭，這些都是容易出現(xiàn)問題的地方。

電路板復(fù)雜性的增加也意味著現(xiàn)在人工檢查不是一個可行的選擇。即使這是一種公認(rèn)的方法，它目前來講人工檢測并不是特別有效，檢查員很快受疲勞和主管因素影響，很容易出現(xiàn)錯誤的檢查。隨著市場對產(chǎn)品的需求量越來越大，為了保證產(chǎn)品的高質(zhì)量，需要非常快速、非常可靠和快速的方法將高質(zhì)量的產(chǎn)品推向市場。自動化光學(xué)檢測是集成電子測試策略中必不可少的工具，通過在生產(chǎn)線早期檢測故障，確保成本盡可能低。

其中一個解決方案是使用自動光學(xué)檢測系統(tǒng)。自動光學(xué)檢測系統(tǒng)可以在焊接工藝之后立即放入生產(chǎn)線。通過這種方式，它們可以用于在生產(chǎn)過程的早期發(fā)現(xiàn)問題，并具有許多優(yōu)點(diǎn)。隨著故障在生產(chǎn)過程中被發(fā)現(xiàn)的時間越晚，修復(fù)成本越高，即使發(fā)現(xiàn)故障可以避免高額修復(fù)成本。此外，焊料和裝配區(qū)域的工藝問題可以在生產(chǎn)過程的早期看到，信息用于快速反饋到早期階段。通過這種方式，快速反應(yīng)可以確保問題得到迅速識別，并在批量板材出現(xiàn)相同問題之前得到糾正。

自動光學(xué)檢測基礎(chǔ)

自動光學(xué)檢測系統(tǒng)（AOI）使用可視化的方法來監(jiān)控印刷電路板的缺陷。它們能夠檢測各種表面特征缺陷，例如結(jié)節(jié)，劃痕和污點(diǎn)，以及更常見的尺寸缺陷，例如開路、短路和焊料變薄。它們還可以檢測不正確的組件、缺少組件和錯誤放置的組件。因此，他們能夠執(zhí)行之前由手動操作員執(zhí)行的所有視覺檢查，并且更加迅速和準(zhǔn)確。

他們通過視覺系統(tǒng)來掃描電路板的表面來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。系統(tǒng)由幾個光源照明，并且使用一個或多個高清攝像機(jī)。通過這種方式，AOI設(shè)備能夠創(chuàng)建電路板的圖像。

自動光學(xué)檢測（AOI）系統(tǒng)使用捕獲的圖像進(jìn)行處理，然后與機(jī)器所具有的板材外觀知識進(jìn)行比較。使用這種比較，AOI系統(tǒng)能夠檢測和突出任何缺陷或可疑區(qū)域。

AOI使用多種技術(shù)來分析電路板是否存在任何缺陷：

模板匹配:利用這種方法，自動光學(xué)檢測系統(tǒng)（AOI）將獲得的圖像與“金板”上的圖像進(jìn)行比較。

模式匹配:利用這種技術(shù)，AOI系統(tǒng)存儲好的和壞的PCB組件的信息，將得到的圖像與這些信息進(jìn)行匹配。

統(tǒng)計模式匹配：除了使用基于統(tǒng)計的方法解決問題之外，這種方法與上面的方法非常相似。通過存儲多個電路板的結(jié)果和幾種類型的故障，它能夠適應(yīng)較小的可接受的偏差而不會出現(xiàn)錯誤。

為了建立電路板應(yīng)該是什么的數(shù)據(jù)庫，使用已知的狀態(tài)板和PCB設(shè)計信息，如下所述。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，AOI系統(tǒng)能夠非常精確地預(yù)測缺陷，并且具有少量未發(fā)現(xiàn)缺陷的場景。因此，AOI系統(tǒng)在復(fù)雜的制造環(huán)境中形成非常有用的元素。

AOI圖像采集與分析

自動光學(xué)檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一是圖像采集系統(tǒng)。通過捕捉印刷電路板、PCB組件的圖像，然后由AOI系統(tǒng)內(nèi)的處理軟件進(jìn)行分析。圖像捕獲系統(tǒng)有許多變體，這些變體取決于準(zhǔn)確的應(yīng)用程序和AOI系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。

成像系統(tǒng)可以由一個或多個攝像機(jī)組成，以提供更好的成像和3D功能的可能性。攝像頭也應(yīng)該能夠在軟件控制下移動。這將使他們能夠移動到一個給定的PCB組裝的最佳位置。

除此之外，相機(jī)的類型對性能也有影響。速度與精度之間的平衡是必須達(dá)到的，并將影響所使用的照相機(jī)類型：

流式視頻：用于自動光學(xué)檢測（AOI）的一種類型的攝像機(jī)，采用流式視頻從中獲取完整的幀。然后，通過捕獲的幀使生成在可以執(zhí)行信號處理的靜止圖像。這種方法不如其他靜止圖像系統(tǒng)那樣精確，但具有非常高的速度的優(yōu)點(diǎn)。

靜止圖像相機(jī)系統(tǒng)：通常放置在相對靠近目標(biāo)PCB的位置，因此需要良好的照明系統(tǒng)，還需要能夠在軟件控制下移動相機(jī)。

在分析電路板圖像時，AOI系統(tǒng)會自動尋找各種特定特征：如元件放置、元件尺寸、電路板基準(zhǔn)、標(biāo)簽圖案（例如條形碼）、背景顏色和反射率等。作為其任務(wù)的重要元素AOI系統(tǒng)還檢查焊接接頭，以確保它們接頭是否符合要求。

在分析電路板時，AOI系統(tǒng)必須考慮好電路板之間的許多差異。每個批次之間不僅尺寸變化很大，而且顏色和反射率也不同。通常在絲網(wǎng)印刷中也存在差異，其中油墨厚度和顏色字體可能會有細(xì)微的變化。

AOI光源

照明是AOI系統(tǒng)的關(guān)鍵要素。通過選擇正確的光源，可以更容易地突出顯示不同類型的缺陷。隨著近年來在照明技術(shù)方面取得的進(jìn)步，這使得照明能夠用于增強(qiáng)可用的圖像，并且這使得系統(tǒng)能夠更容易地突出電路板缺陷，從而減少所需的處理并且提高速度和準(zhǔn)確性。

大部分AOI系統(tǒng)都有一個固定的照明系統(tǒng)，這取決于操作要求和需要測試的產(chǎn)品類型。這些通常針對預(yù)期的條件進(jìn)行了優(yōu)化。然而，有時可能需要一些定制，良好的照明是提高系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。

提供多種類型的照明:

熒光燈：熒光燈廣泛用于AOI自動光學(xué)檢測應(yīng)用，因為它為觀察PCB上的缺陷提供了有效的照明形式。AOI應(yīng)用的熒光燈照明的主要問題是燈泡會隨著時間而降低。這意味著自動光學(xué)檢測系統(tǒng)將受到不斷變化的光水平和質(zhì)量的影響、

LED照明：LED照明的發(fā)展意味著AOI自動光學(xué)檢測系統(tǒng)能夠采用更加穩(wěn)定的照明形式。雖然LED照明確實(shí)受到LED隨時間的光輸出減少的影響，但是這可以通過增加電流來補(bǔ)償。使用LED照明，也可以控制照明水平。因此，LED比幾年前使用的熒光燈或白熾燈更令人滿意的照明形式

紅外線或紫外線：在某些情況下，可能需要紅外線或紫外線照明來增強(qiáng)某些缺陷，或者能夠進(jìn)行自動光學(xué)檢查以發(fā)現(xiàn)某些類型的缺陷。

除了照明形式之外，自動光學(xué)檢測系統(tǒng)AOI的照明定位同樣重要。光源需要定位以不僅確保所有區(qū)域都是良好的照明，這在某些組件可能投射陰影時尤其重要，而且需要突出缺陷。不同的組件可能需要細(xì)微的調(diào)整。

自動光學(xué)檢測系統(tǒng)（AOI）編程

為了能夠使用自動光學(xué)檢測（AOI）檢查PCB組件，必須在系統(tǒng)中存儲接收電路板板的詳細(xì)信息。如果AOI系統(tǒng)能夠正確檢測通過的PCB組件上的任何缺陷，則必須正確執(zhí)行該編程活動。

有幾種方法可用于AOI系統(tǒng)編程：

使用標(biāo)準(zhǔn)版：一種方法是提供一種已知的好板作為目標(biāo)，供自動化光學(xué)檢測系統(tǒng)（AOI）使用。通過系統(tǒng)傳遞的，以便它可以學(xué)習(xí)相關(guān)的屬性。它將著眼于組件，每個接頭的焊接輪廓，以及許多其他方面。向系統(tǒng)提供足夠的相關(guān)數(shù)據(jù)，這種方法通常需要數(shù)塊標(biāo)準(zhǔn)版作為參考。

基于算法的編程：將PCB數(shù)據(jù)提供給系統(tǒng)，然后為電路板板生成自己的配置文件。該方案還需要真正的電路板，但通常需要的電路板較少。

兩個系統(tǒng)都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。它是設(shè)置時間、維護(hù)、精度和特定自動光學(xué)檢測系統(tǒng)（AOI）要求之間的平衡。通常，要求在很大程度上取決于使用的機(jī)器。

至關(guān)重要的是，任何印刷電路板制造區(qū)域都能夠檢查線路末端的電路板質(zhì)量。只有這樣，他們才能監(jiān)控質(zhì)量，并在檢測到問題時糾正過程，以便其他電路板不會受到同樣問題的影響。通過這種方式，自動光學(xué)檢查和必要的X射線檢查是制造業(yè)的兩個必不可少的工具。