認識AOI自動光學檢測儀及其工作原理

1、定義：

AOI的全稱是自動光學檢測，是基于光學原理來對焊接生產(chǎn)中遇到的常見缺陷進行檢測的設備。AOI是新興起的一種新型測試技術(shù)，但發(fā)展迅速，很多廠家都推出了AOI測試設備。自動光學檢測儀主要是通過光學原理、權(quán)值成像差異數(shù)據(jù)分析原理、顏色提取方法、相似性原理和二值化原理等來執(zhí)行檢測的。發(fā)現(xiàn)缺陷并進行圖像比對方法。

AOI技術(shù)向智能化方向發(fā)展是SMT發(fā)展帶來的必然要求。在SMT的微型化、高密度化、快速組裝化、品種多樣化發(fā)展特征下，檢測信息量大而復雜，無論是在檢測反饋實時性方面，還是在分析、診斷的正確性方面，依賴人工對AOI獲取的質(zhì)量信息進行分析、診斷幾乎已經(jīng)不可能，代替人工進行自動分析、診斷的智能AOI技術(shù)成為發(fā)展的必然。

自動光學檢測儀（AOI-Automated Optical Inspection）是應用于表面貼裝（SMT-Surface Mounted Technology）生產(chǎn)流水線上的一種自動光學檢查裝置，可有效的檢測印刷質(zhì)量、貼裝質(zhì)量以及焊點質(zhì)量。通過使用AOI設備作為減少缺陷的工具,在裝配工藝過程的早期查找和消除錯誤,以實現(xiàn)良好的過程控制。早期發(fā)現(xiàn)缺陷將避免將不良品送到后工序的裝配階段,AOI設備將減少修理成本將避免報廢不可修理的電路板.

2、主要特點：

（A）高速檢測系統(tǒng)，不受PCB貼裝密度影響；

（B）快速便捷的編程系統(tǒng)，圖形化界面，所見即所得，運用貼裝數(shù)據(jù)自動進行檢測程序編制；

（C）針對不同的檢測項目，結(jié)合光學成像處理技術(shù)，分別有不同的檢測方法（檢測算法）；

（D）在被檢測元件的貼裝位置有偏移的情況下，檢測窗口會自動化定位，達到高精度檢測；

（E）顯示實際錯誤圖像，方便進行工人進行最終的目視核對；

（F）統(tǒng)計NG數(shù)據(jù)分析導致不良原因，實時反饋工藝信息。

AOI檢測儀工作原理：

AOI經(jīng)過十幾年的發(fā)展，技術(shù)水平仍處于高速發(fā)展階段，如何實現(xiàn)最佳的檢測效果，一直是各AOI廠商不斷攻關的技術(shù)話題。目前國內(nèi)市場上可見的AOI設備品牌眾多，每種AOI檢測設備各有所長；每個品牌的AOI優(yōu)勢主要體現(xiàn)都取決于其不同的創(chuàng)新核心軟件算法，通常采用的軟件算法有:模板比較、邊緣檢查、灰度模型、特征提取、固態(tài)建模、矢量分析、圖形配對和傅里葉氏分析等，但盡管算法各異，AOI的運作原理基本相同。

AOI視覺檢測設備功能

(1) AOI的光源由紅、綠、藍三種LED燈組成，利用色彩的三基色原理來組合成不同的色彩，結(jié)合光學原理中的鏡面反射、漫反射、斜面反射，將PCB上貼片元件及焊接狀況以圖像的方式顯示出來。

(2)權(quán)值成像數(shù)據(jù)差異分析系統(tǒng)是通過對一幅圖像柵格化，分析各個像素顏色分布的位置坐標、成像柵格之間（色彩）過度關系等成像細節(jié)，列出若干個函數(shù)式，再通過對相同面積大小的若干幅相似圖片進行數(shù)據(jù)提取，并分析計算，將計算結(jié)果按軟件設定的權(quán)值關系及最初圖像像素色彩、坐標進行還原，形成一個虛擬的、權(quán)值的數(shù)字圖像，這個圖像稱為“權(quán)值圖像”，其主要數(shù)字信息包含了圖像的圖形輪廓、色彩的分布、允許變化的權(quán)值關系等，以便后面進行分析和處理。

(3)相似性原理。利用圖像的明暗關系形成目標物的外形輪廓，比較該外形輪廓與標準輪廓的相像程度。該方法財檢測元件的缺失、漏貼等比較有效。

(4)顏色提取。任何顏色均可用紅、綠、藍三基色按照一定的比例混合而成。紅、綠、藍形成一個三維顏色立方體。顏色提取就是在這個顏色立方體中裁取一個需要的小顏色方體，即對應我們需要選取顏色的范圍，然后計算所檢測的圖像中滿足該顏色方體占整個圖像顏色數(shù)的比例，檢查是否滿足需要的設定范圍。在以紅、綠、藍三色光照的情況下，該方法最適合對電阻、電容等焊錫進行檢測。

(5)圖像比對。在測試過程中，設備通過CCD攝像系統(tǒng)采集所測試電路板上的圖像，經(jīng)過圖像數(shù)字化處理后輸入計算機內(nèi)部，與標準圖像進行運算比對（比對項目包括元件的尺寸、角度、偏移量、亮度、顏色及位置等），并將比對結(jié)果超過額定誤差閾值的圖像通過顯示器輸出，并顯示其在PCB上的具體位置。

(6)二值化原理。將目標圖像按一定方式轉(zhuǎn)換為灰度圖像，然后選取一定的亮度閾值進行圖像處理，低于閾值的直接轉(zhuǎn)換成黑色，高于閾值的直接轉(zhuǎn)換成白色。使字符、IC短路等直接從原圖像中分離出來。

通過以上方法，自動光學檢測儀能夠完成丟失元件、元件極性、貼裝精度、錫膏印刷或焊點品質(zhì)、元件標示等缺陷的檢測。

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