自动光学检测技术：原理、应用与发展

自动光学检测英文全称是AOI(Automatic Optic Inspection),是基于光学原理来对焊接生产中遇到的常见缺陷进行检测的设备。AOI 是20世纪初才兴起的一种新型测试技术,但发展迅速,目前很多厂家都推出了AOI 测试设备。AOI 自动检测PCB 板的范围可从细间距高密度板到低密度大尺寸板,并可提供在线检测方案,以提高生产效率和焊接质量。

AOI 运用高速高精度视觉处理技术自动检测PCB 板上各种不同贴装错误及焊接缺陷,当自动检测时,机器通过摄像头自动扫描PCB,采集图像,将测试的焊点与数据库中的合格的参数进行比较,经过图像处理,检查出PCB 上缺陷,并通过显示器或自动标志把缺陷显示/标示出来,供维修人员修整。

AOI 作为减少缺陷的工具,在装配工艺过程中可以尽早地查找和消除错误,避免将缺陷PCB 或坏板送到随后的装配阶段,从而实现良好的过程控制。AOI 还可以减少修理成本,避免报废可修理的电路板。

1.AOI 检测设备

AOI 检测设备是人工智能机械的一个分支,其原理就是模仿人工检测SMT 焊接品质的过程;通过人工光源代替自然光,用光学透镜代替人眼,通过光学镜头照相的方式获得元器件或焊点的图像,然后经过计算机的处理和分析,模仿人脑来比较、判断焊接的缺陷和故障。

AOI 检测的大致流程是相同的,多是通过图形识别法。即将AOI 系统中存储的标准数字化图像与实际检测到的图像进行比较,从而获得检测结果。例如,检测某个焊点时,按照一个完好的焊点建立起标准数字化图像,与实测图像进行比较,检测结果是通过还是不通过,取决于标准图像、分辨力和所用检测程序。

AOI 的光线照射有白光和彩色光两类设备,白光是用256 层次的灰度,彩色是用红光、绿光、蓝光光线照射至焊锡/元器件的表面,之后光线反射到镜头中,产生二维图像的三维显示,来反映焊点/元器件的高度和色差。人看到和认识物体是通过光线反射回来的量进行判断的,反射量多则亮,反射量少则暗。

AOI 从镜头数量来说有单镜头和多镜头,这只是技术方案实现的一种选择,很难说哪种方式就一定好,因为单镜头通过多个光源的不同角度照射也能得到很好的检测图像。

2.AOI 可检测的错误类型

(1)锡膏印刷后贴片前:桥接、移位、无锡、锡不足等;(www.xing528.com)

(2)贴片后再流焊前:移位、漏料、极性错误、歪斜、脚弯、错件等;

(3)再流焊或波峰焊后:少锡、多锡、无锡、短接、锡球、漏料、极性错误、移位、脚弯、错件等;

(4)PCB 行业裸板检测。

3.AOI 放置位置

1)锡膏印刷之后、回流焊前

这是一个典型地放置检查机器的位置,可发现来自锡膏印刷以及机器贴放的大多数缺陷。可以为高速贴片机和密间距元件贴装设备提供校准控制信息,用来修改元件贴放或贴片机校准数据。

2)再流焊后

在SMT 工艺过程的最后步骤进行检查,这是目前AOI 最流行的选择,因为这个位置可发现全部的装配错误。再流焊后进行AOI 检测具有较高的安全性,因为它能够识别由锡膏印刷、元件贴装和再流过程中引起的错误。