在 SMT 中,AOI 主要应用于焊膏印刷检测、元件检验、焊后组件检测。在进行不同环节的检测时,其侧重也有所不同。
1. 印刷缺陷有很多种,大体上可以分为焊盘上焊膏不足、焊膏过多;大焊盘中间部分焊膏刮擦、小焊盘边缘部分焊膏拉尖;印刷偏移、桥连及沾污等。形成这些缺陷的原因包括焊膏流变性不良、模板厚度和孔壁加工不当、印刷机参数设定不合理、 精度不高、刮刀材质和硬度选择不当、PCB 加工不良等。通过 AOI 可以有效监控焊膏印刷质量,并对缺陷数量和种类进行分析,从而改善印刷制程。
2. 元件贴装环节对设备精度要求很高,常出现的缺陷有漏贴、贴错、偏移歪斜、 极性相反等。AOI检测可以检查出上述缺陷,同时还可以在此检查连接密间距和BGA 元件的焊盘上的焊膏。
3. 在回流焊后端检测中,AOI可以检查元件的缺失、偏移和歪斜情况,以及所有极性方面的缺陷,还能对焊点的正确性以及焊膏不足、焊接短路和翘脚等缺陷进行检测。
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什么是AOI?
AOI(automaticallyopticalinspection)光学自动检测,顾名思义是通过光学系统成像实现自动检测的一种手段,同时也是众多自动图像传感检测技术中的检测技术之一,准确且高质量的光学图像并加工处理是其重要技术点
AOI的研发背景及其优势
AOI检测技术应运而生的背景是电子元件集成度与精细化程度高,检测速度与效率更高,检测零缺陷的发展需求其比较大优点是节省人力,降低成本,提高生产效率,统一检测标准和排除人为因素干扰,保证了检测结果的稳定性,可重复性和准确性,及时发现产品的不良,确保出货质量
AOI检测的基本原理
AOI检测原理是采用摄像技术将被检测物体的反射光强以定量化的灰阶值输出,通过与标准图像的灰阶值进行比较,分析判定缺陷并进行分类的过程
与人工检查做一个形象的比喻,AOI采用的普通LED或特殊光源相当于人工检查时的自然光,AOI采用的光学传感器和光学透镜相当于人眼,AOI的图像处理与分析系统就相当于人脑,即“看”与“判”两个环节 河源在线式AOI检测设备维保AOI为什么会逐渐取代人工目检?
AOI虽然具有比人工检测更高的效率,但毕竟是通过图像采集和分析处理来得出结果,而图像分析处理的相关软件技术目前还没达到人脑的级别,因此,在实际使用中的一些特殊情况,AOI的误判、漏判在所难免。
目前AOI使用中存在的问题有:
(1)多锡、少锡、偏移、歪斜的工艺要求标准界定不同,容易导致误判。
(2)电容容值不同而规格大小和颜色相同,容易引起漏判。
(3)字符处理方式不同,引起的极性判断准确性差异较大。
(4)大部分AOI对虚焊的理解发生歧义,造成漏判推诿。
(5)存在屏蔽圈、屏蔽罩遮蔽点的检测问题。
(6)BGA、FC等倒装元件的焊接质量难以检测。
(7)多数AOI编程复杂、繁琐且调整时间长,不适合科研单位、小型OEM厂、多规格小批量产品的生产单位。
(8)多数AOI产品检测速度较慢,有少数采用扫描方法的AOI速度较快,但误判、漏判率更高。
AOI检测原理是采用摄像技术将被检测物体的反射光强以定量化的灰阶值输出,通过与标准图像的灰阶值进行比较,分析判定缺陷并进行分类的过程。与人工检查做一个形象的比喻,AOI采用的普通LED或特殊光源相当于人工检查时的自然光,AOI采用的光学传感器和光学透镜相当于人眼,AOI的图像处理与分析系统就相当于人脑,即“看”与“判”两个环节。因此,AOI检测的工作逻辑可以简单地分为图像采集阶段(光学扫描和数据收集),数据处理阶段(数据分类与转换),图像分析段(特征提取与模板比对)和缺陷报告阶段四个阶段(缺陷大小类型分类等)。
为了支持和实现AOI检测的上述四个功能,AOI设备的硬件系统也就包括工作平台,成像系统,图像处理系统和电气系统四个部分,是一个集成了机械,自动化,光学和软件等多学科的自动化设备。 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。
自动光学检测的光源分为两类:可见光检测和X光检测
AOI检测分为两部分:
光学部分和图像处理部分,通过光学部分获得需要检测的图像;通过图像处理部分来分析、处理和判断。图像处理部分需要很强的软件支持,因为何种缺陷需要不同的计算方法用电脑进行计算和判断。
灯光变化的智能控制
人认识物体是通过光线反射回来的量进行判断,反射量多为量,反射量少为暗。AOI与人判断原理相同。AOI通过人工光源LED灯光代替自然光,光学透镜和CCD代替人眼,把从光源反射回来的量与已经编好程的标准进行比较、分析和判断。对AOI来说,灯光是认识影响的关键因素,但光源受环境温度、AOI设备内部温度上升等因素影响,不能维持不变的光源,因此需要通过“自动跟踪”灯光“透过率“对灯光变化进行智能控制。
焊点检测原理
AOI是X、Y平面(2D)检测,而焊点是立体的,因此需要3D检测焊点高度(Z)。
3D检测的方法有
当下流行的是采用顶部灯光和底部灯光照射—用顶部灯光照射焊点和Chip元件时,元件部分灯光反射到camera,而焊点部分光线反射出去。与此相反,用底部(水平)灯光照射时,元件部分灯光反射出去,焊点部分光线反射到career。急用底部灯光可以得到焊点部分的影响。 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。河源在线式AOI检测设备维保
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(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,该方法较适合对电阻、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上的具体的位置。
(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。 河源在线式AOI检测设备维保
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