AOI自动光学检测仪及其工作原理

KY8030-3

1、定义:

AOI的全称是自动光学检测,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是新兴起的一种新型测试技术,但发展迅速,很多厂家都推出了AOI测试设备。自动光学检测仪主要是通过光学原理、权值成像差异数据分析原理、颜色提取方法、相似性原理和二值化原理等来执行检测的。发现缺陷并进行图像比对方法。

AOI技术向智能化方向发展是SMT发展带来的必然要求。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,无论是在检测反馈实时性方面,还是在分析、诊断的正确性方面,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,代替人工进行自动分析、诊断的智能AOI技术成为发展的必然。

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设备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设备将减少修理成本将避免报废不可修理的电路板.

2、主要特点:

(A)高速检测系统,不受PCB贴装密度影响;

(B)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;

(C)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);

(D)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;

(E)显示实际错误图像,方便进行工人进行最终的目视核对;

(F)统计NG数据分析导致不良原因,实时反馈工艺信息。

AOI检测仪工作原理:

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设备品牌众多,每种AOI检测设备各有所长;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,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。

AOI视觉检测设备功能:

(1) AOI的光源由红、绿、蓝三种LED灯组成,利用色彩的三基色原理来组合成不同的色彩,结合光学原理中的镜面反射、漫反射、斜面反射,将PCB上贴片元件及焊接状况以图像的方式显示出来。

(2)权值成像数据差异分析系统是通过对一幅图像栅格化,分析各个像素颜色分布的位置坐标、成像栅格之间(色彩)过度关系等成像细节,列出若干个函数式,再通过对相同面积大小的若干幅相似图片进行数据提取,并分析计算,将计算结果按软件设定的权值关系及最初图像像素色彩、坐标进行还原,形成一个虚拟的、权值的数字图像,这个图像称为“权值图像”,其主要数字信息包含了图像的图形轮廓、色彩的分布、允许变化的权值关系等,以便后面进行分析和处理。

(3)相似性原理。利用图像的明暗关系形成目标物的外形轮廓,比较该外形轮廓与标准轮廓的相像程度。该方法财检测元件的缺失、漏贴等比较有效。

(4)颜色提取。任何颜色均可用红、绿、蓝三基色按照一定的比例混合而成。红、绿、蓝形成一个三维颜色立方体。颜色提取就是在这个颜色立方体中裁取一个需要的小颜色方体,即对应我们需要选取颜色的范围,然后计算所检测的图像中满足该颜色方体占整个图像颜色数的比例,检查是否满足需要的设定范围。在以红、绿、蓝三色光照的情况下,该方法最适合对电阻、电容等焊锡进行检测。

(5)图像比对。在测试过程中,设备通过CCD摄像系统采集所测试电路板上的图像,经过图像数字化处理后输入计算机内部,与标准图像进行运算比对(比对项目包括元件的尺寸、角度、偏移量、亮度、颜色及位置等),并将比对结果超过额定误差阈值的图像通过显示器输出,并显示其在PCB上的具体位置。

(6)二值化原理。将目标图像按一定方式转换为灰度图像,然后选取一定的亮度阈值进行图像处理,低于阈值的直接转换成黑色,高于阈值的直接转换成白色。使字符、IC短路等直接从原图像中分离出来。

通过以上方法,自动光学检测仪能够完成丢失元件、元件极性、贴装精度、锡膏印刷或焊点品质、元件标示等缺陷的检测。

关于作者: 贴片之家

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