自动光学检查(AOI).ppt

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1、自动光学检查（AOI）,2,AOI(自动光学检查),自动光学检测（AOI，Automatic Optical Inspection）是指通过光学成像的方法获得被测对象的图像，经过特定处理算法处理及分析，与标准模板图像进行比较，获得被测对象缺陷的一种检测方法。,3,CONTENTS,五、发展的方向,四、存在的问题,三、核心的技术,二、国内外发展,一、AOI的用途,4,一、AOI的用途,在表面贴装(SMT)过程中，线路板(PCB)组件贴装生产将要经历焊膏印刷、贴装、回流焊(波峰焊)等工序，每个工序都可能存在质量问题而直接影响产品的合格率。,PCB检测。PCB缺陷可大致分为短路(包括基铜板短路、电镀

2、短路、尘埃短路、凹坑短路、污渍短路、干膜短路、蚀刻力度不够短路、镀层太厚短路、刮擦短路等)，开路(包括重复性的开路、刮擦开路、真空开路、缺口开路等)。,2.贴装检测。元件贴装环节过程中常出现漏贴、偏移、歪斜、极性相反等缺陷。3.回流检测。检测元器件的缺失、偏移和极性相反等情况，焊点的正确性以及焊膏是否充分、焊接短路和元器件翘脚等缺陷进行检测。,5,一、AOI的用途,AOI基于光学图像处理和计算机视觉识别技术原理来对PCB 组件生产过程中遇到的缺陷进行检测。,6,1.AOI发展历史20世纪50年代开始研究二维图像的统计模式识别。60年代Roberts开始进行三维机器视觉的研究。(国内的三维技术现

3、在处于研发阶段)70年代中，MIT人工智能实验室正式开设“机器视觉”课程。1982年，以色列Orbotech开始引入用于PCB裸板的AOI系统。1998年后，国内电子和半导体工厂，开始引进带有高科技技术含量的机器视觉整套的生产线和高级设备。国内AOI设备的开拓者神舟视觉也是宣称2002年开始AOI技术的研发工作，2004年国内第一台AOI光学检测仪诞生;,二、国内外发展,7,二、国内外发展,主要有以色列Orbotech，美国Machine Vision Products、CyberOptics、Mirtec、Agilent，Teradyne，英国DiagnoSYS、YESTech，爱尔兰MVP

4、，德国Pruftechnik S，chneider&koch，日本Omron、Saki、Takano、Kubotek、V Technology,韩国Mirtec等,东莞神州视觉的Aleader 及厦门福信Otek，深圳振华兴，江苏的明富；台湾的Camtek、TRI、良瑞,2.国内外的主要厂商,8,二、国内外发展,3.供应商市场占有率日本OMRON公司（40%）以及主营印刷设备的SCREEN公司占据着日本市场以色列的Orbotech公司及台湾Camtek公司的设备主要针对PCB的裸板检测，占据了全球其余市场的大多数份额，尤其是台湾，中国大陆及东亚地区；国产神州AOI是国内销量最大的品牌。年销量6

5、00台，共销售4000台。,9,二、国内外发展,4、品牌间对比,10,三、核心的构造,1.视觉系统主要是执行图像采集功能；2.机械系统是执行将所检物体传送到指定的检测点；3.软件系统是将所采集的图像进行分析和处理。,AOI的基本构造：由视觉系统、机械系统、软件系统三个主要部分组成。,11,三、核心的构造,1.视觉系统,CCD摄像机实现光信号转换到电信号，被摄物体的图像经过光学镜头聚焦至CCD 芯片上，CCD 根据光的强弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。,相机,镜头,光源,定焦定倍,12,三、核心的构造,2.机械系统、AO

6、I的控制结构图,13,三、核心的构造,.马达,线性马达精确度高，但价格昂贵。伺服马达的精确度仅次于线性马达。步进马达的精确度较低，但价格十分便宜，采用步进电机作为驱动装置的AOI，检测的质量是不可信的。因此对马达的选择要按性价比来进行考量的话，应选择伺服马达作为驱动装置的AOI。,步进马达,伺服马达,线性马达,14,三、核心的构造,3.软件系统 软件系统的核心是分析算法，分为设计规则检验法和图形识别检验法。、规则检验法（DRC）是按照一些给定的规则检测图形。如以所有连线应以焊点为端点，所有引线宽度、间隔不小于某一规定值等规则检测PCB电路图形。规则检验法具有可以从算法上保证被检验的图形的正确性

7、，相应的AOI系统具有制造容易，数据占用空间小等特点，但该方法确定边界能力较差，往往需要设计特定方法来确定边界位置。,15,三、核心的构造,3.软件系统、图形识别法是将AOI系统中存储的数字化图形与实验检测图像比较，从而获得检测结果。这种方式的检测精度取决于标准图像、分辨力和所用检测程序，能取得较高的检测精度，但所需采集数据量大，数据实时处理要求高等特点，由于图形识别法用设计数据代替规则检验法中的设计原则，具有明显的使用优越性。,16,三、核心的构造,三维立体视觉成像技术采用3一D系统，则能提供有关焊膏面积、以及焊膏高度和体积的精确信息，目前国外的AOI设备可以做到焊膏检测，如美国的Agile

8、nt、YesTech、以色列的Orbotech等公司。还有一些国外其他厂家的焊膏AOl设备采用的是用激光三角法来检测焊膏的厚度，而国内对于焊膏检测尚且还无能为力。,17,四、存在的问题,1.国内外所要攻克的技术难题：、只能作对外观检测，AOI系统不能检测电路错误，也无法对BGA(球状矩阵排列)等不可见的焊点进行检测。、热干扰对AOI的影响(使元器件产生虚假特征)以及多焊、少锡、偏移、歪斜的工艺要求标准界定不同，容易导致误判，影响检测的准确度。、虚焊的比较检测：尤其是对空焊问题的检测，是所有中外AOI生产厂商都没有解决的技术难题。如前文所述，部分国外厂商研究出三维视觉检测，但测试的结果基本差不多

9、，不令人满意，国内对此技术尚在研究中。,18,四、存在的问题,2.国内AOI发展的问题由于发展起步相对较晚，目前国内自主研发的AOI检测算法复杂、烦琐且调整时间长，由于前期的PCB图像拼接等图像处理算法以及后期的检测识别算法都不够成熟，整个AOI系统不仅操作复杂，而且经常出现误判漏判等问题，检测速度慢与SMT生产线不协调，检测精度和速度远远不能满足实际应用的需求精度。,19,五、发展的方向,智能化：在 SMT的微型化、高密度化、快速组装化、品种多样化发展特征下，检测信息量大而复杂，依赖人工对AOI获取的质量信息进行分析、诊断几乎已经不可能，这就需要AOI还具有自动纠正错误的功能。代替人工进行自

10、动分析。彩色化：AOI虽然用的是3CCD的相机，抓取的彩色的图像，大部分的算法只提取了颜色中的部分信息，例如灰度，来进行图像的识别，或者将RG颜色空间的三个通道分别处理后再合成。人类对大脑的颜色处理机制仍未完全理解。因此，如何充分利用RGB三颜色通道的信息，是彩色图像处理的关键，也是AOI技术的一个飞跃。多元化：目前所见的AOI基本只应用于表面贴装技术，应用最多的是PCB板的检测。不再局限于SMT的应用将是未来几年的发展方向。,20,附表 AOI设备选型报告表,21,参考文献,SMT质量检测中的AOI技术及应用 王凡,姜建国,申洁琳现代电子技术2011年5月1日第34卷第9期论AOI检测设备的

11、选型 吴红电子工艺技术2008年9月 第29卷第5期AOI 的选择方法 严仕新 电子工业专用设备总第162 期 Jul 2008AOI 技术在PCB 制造领域的应用及发展 姚立新 孙明睿 基于机器视觉的PCB缺陷自动光学检测系统 赖宇锋,王建晖 沈阳工程学院学报(自然科学版)第5卷 第3期2009年7 月高速在线PCB 焊接质量检测系统 章宇庆 刘学平 戎国林机械设计与制造 2010年3月第3期Machine vision and background remover-based approach for PCB solder joints inspection B.C.JIANG International Journal of Production Research,Vol.45,No.2,15 January 2007,451464,22,Thank You,