【文章內(nèi)容簡介】 傳統(tǒng)的AOI系統(tǒng)主要依靠識(shí)別元件邊緣來達(dá)到準(zhǔn)確和可重復(fù)性測量，一旦邊緣找到，通常利用這些邊緣的對(duì)稱模型產(chǎn)生元件在板表面的坐標(biāo)，但是用視覺技術(shù)很難找到邊緣，因?yàn)樵吘壊皇峭耆本€，用一條直線去配合這種邊緣的企圖都是有問題的，此外，邊緣傾向于黑色背景上的黑色區(qū)域，要準(zhǔn)確地確認(rèn)就會(huì)產(chǎn)生象素噪音變量，因?yàn)橄笏夭荒茏銐蛐?，否則容易產(chǎn)生一些象素分割的影響?；谶吘壸R(shí)別的方法，一個(gè)好的視覺系統(tǒng)常會(huì)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)偏差大約為1/10象素的可重復(fù)性，而SAM技術(shù)能提供標(biāo)準(zhǔn)偏差相當(dāng)于1/20象素的可重復(fù)性元件。元件位置上的總變量小于1個(gè)象素的各3/10，因此要匹配到3個(gè)元件時(shí)，應(yīng)改進(jìn)精度和可重復(fù)性。檢查個(gè)1特定元件類型時(shí)，SAM是內(nèi)在靈活的，當(dāng)吻合1個(gè)外形大不相同的合法元件時(shí)，它會(huì)在x和y軸上移動(dòng)，企圖通過位置調(diào)節(jié)達(dá)到最佳吻合，當(dāng)用一適當(dāng)?shù)腟AM模型吻合元件時(shí)，只允許實(shí)際上可發(fā)生的那些外形，而不要妥協(xié)x和y的位置，比如某些可允許的元件顏色變量是由于遮蔽或過渡曝光臨近較大元件所引起的，傳統(tǒng)運(yùn)算法則是不可能接納的，但由于SAM計(jì)算出所允許的圖像變更，使用者無需依靠大量編程的運(yùn)算法則或供應(yīng)商供應(yīng)的運(yùn)算法則庫就可以接納。（5）立體視覺成像技術(shù)傳統(tǒng)傳統(tǒng)AOI系統(tǒng)不能完全接納PCB外形，是由于局部彎曲產(chǎn)生的自然三維變化，現(xiàn)有AOI系統(tǒng)通常使用遠(yuǎn)心透鏡來從光學(xué)上去掉視差與透視的效果，因?yàn)楦叨壬系耐敢曅Ч蝗サ?，在圖像邊緣上的物體看上去與中間的物體在同一平面。這消除了光學(xué)視差錯(cuò)誤，但是應(yīng)該跟隨板表面弧形的點(diǎn)與點(diǎn)之間的測量成為跨過平面弦的直線距離，造成重要的測量誤差且自動(dòng)去掉有關(guān)板表面形狀的有價(jià)值信息。通過將SAM技術(shù)與兩排攝像機(jī)的立體視覺安排相結(jié)合，此AOI系統(tǒng)可測量和接納物體與表面高度，而結(jié)果在數(shù)學(xué)上呈現(xiàn)平直PCB，呈一定角度的攝像機(jī)提供物體的兩個(gè)透視，然后計(jì)算PCB的高度圖形和三維表面拓?fù)鋱D形，在板上任何元件的精確位置也通過計(jì)入其在板表面的高度來進(jìn)行計(jì)算，工作時(shí)AOI設(shè)備使用一標(biāo)準(zhǔn)板傳送帶在攝像機(jī)下面按刻度移動(dòng)PCB通過攝像機(jī)排列，將圖像的立體象對(duì)排列構(gòu)成一副照相鑲嵌圖，然后對(duì)此照相鑲嵌圖進(jìn)行合成變平或?qū)崟r(shí)分析，SAM技術(shù)與立體視覺成像技術(shù)的結(jié)合具有高的精度和可重復(fù)性，可用于重要元件確認(rèn)和PCB檢查。4 AOI在各工序中的應(yīng)用在SMT中，AOI技術(shù)具有PCB光板檢測，焊膏印刷檢測、元件檢測、焊后組件檢測等功能，在進(jìn)行不同環(huán)節(jié)的檢測時(shí)，其側(cè)重也有所不同。（1）印刷焊膠之后在生產(chǎn)中，焊膏印刷質(zhì)量將直接影響元器件的焊接質(zhì)量。例如，焊膏缺失將導(dǎo)致元器件開焊，焊膏橋接將會(huì)導(dǎo)致焊接適中，焊膏坍塌將導(dǎo)致元器件虛焊等缺陷。（2）元件貼裝之后 器件貼裝后AOI能及時(shí)檢測出漏貼、貼錯(cuò)、偏移歪斜等貼片缺陷。（3）回流焊之后爐后是PCB上不良焊接的集結(jié)處，是整個(gè)SMT生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝的集中反映。因而，在這里放置AOI設(shè)備是非常必要的，如圖41所示。PCB光板檢查機(jī)PCB光板印刷焊膏貼片回流焊焊接好元件的PCB板焊膏檢查機(jī)焊接前檢查機(jī)焊接后檢查機(jī)圖41 AOI在各工序中的應(yīng)用 PCB檢測早期的PCB生產(chǎn)中，檢測主要由人工目檢配合電檢測來完成的，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，PCB布線密度不斷提高，人工目檢難度增大，誤判率升高，且對(duì)檢測者的健康損害更大，電檢測程序編制更加煩瑣，成本更高，并且無法檢測某些類型的缺陷，因此，AOI越來越多地應(yīng)用于PCB制造中。PCB 缺陷可大致分為短路（包括基銅短路、細(xì)線短路、電鍍斷路、微塵短路、凹坑短路、重復(fù)性短路、污漬短路、干膜短路、蝕刻不足短路、鍍層過厚短路、刮擦短路、褶皺短路等），開路（包括重復(fù)性開路、刮擦開路、真空開路、缺口開路等）和其他一些可能導(dǎo)致PCB報(bào)廢的缺陷（包括蝕刻過度、電鍍燒焦、針孔）。在 PCB生產(chǎn)流程中，基板的制作、覆銅有可能產(chǎn)生一些缺陷，但主要缺陷在蝕刻之后產(chǎn)生，AOI一般在蝕刻工序之后進(jìn)行檢測，主要用來發(fā)現(xiàn)其上缺少的部分和多余的部分。在PCB檢測中，圖像對(duì)比算法應(yīng)用較多，且以2D檢測為主，其主要包括數(shù)據(jù)處理類（對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，過濾小的針孔和殘留銅及不需檢測的孔等），測量類（對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，記錄的特征代碼、尺寸和位置并與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比）和拓?fù)漕悾ㄓ糜跈z測增加或丟失的特征），圖42為特征提取法示意圖，（a）（b）為標(biāo)準(zhǔn)版和被檢板二值圖，（c）（d）為數(shù)學(xué)形態(tài)分析后的特征圖。圖42 二值圖像和特征圖AOI一般可以發(fā)現(xiàn)大部分缺陷，存在少量的漏檢問題，不過主要影響其可靠性的還是誤檢問題。PCB加工過程中的粉塵、沾污和一部分材料的反射性差都可能造成虛假報(bào)警，因此目前在使用AOI檢測出缺陷后，必須進(jìn)行人工驗(yàn)證。 焊膏印刷檢測焊膏印刷是SMT的初始環(huán)節(jié)，也是大部分缺陷的根源所在，大約60%70%的缺陷出現(xiàn)在印刷階段，如果在生產(chǎn)線的初始環(huán)節(jié)排除缺陷，可以最大限度地減少損失，降低成本，因此，很多SMT生產(chǎn)線都為印刷環(huán)節(jié)配備了AOI檢測。印刷缺陷有很多種，大體上可以分為焊盤上焊膏不足、焊膏過多；大焊盤中間部分焊膏刮擦、小焊盤邊緣部分焊膏拉尖；印刷偏移、橋連及沾污等，形成這些缺陷的原因包括焊膏流變性不良、模板厚度和孔壁加工不當(dāng)，印刷機(jī)參數(shù)設(shè)定不合理、精度不高、刮刀材質(zhì)和精度選擇不當(dāng)、PCB加工不良等，通過AOI可以有效監(jiān)控焊膏印刷質(zhì)量，并對(duì)缺陷數(shù)量和種類進(jìn)行分析，從而改善印刷制程。圖43是一種焊膏檢測系統(tǒng)的原理圖，該系統(tǒng)主要組成部分為攝像機(jī)與光纖維xy工作臺(tái)系統(tǒng)，在xy桌面安裝攝像機(jī)，環(huán)狀光纖維在xy方向移動(dòng)，采集 PCB整體的圖像來進(jìn)行檢測，利用環(huán)狀光纖維與環(huán)狀反射板將傾斜的光照射到焊膏上，攝像頭從環(huán)狀光纖維的正方攝像，測出焊膏的邊緣部分算出焊膏的高度，這是一種把形狀轉(zhuǎn)化為光的變化進(jìn)行判定的檢測方法。在正常印刷的場合，邊緣部分多少會(huì)產(chǎn)生一些隆起，這個(gè)部分可對(duì)從斜面投射過來的光發(fā)生強(qiáng)烈的反射。該檢測方法利用焊膏邊緣部分反射回來的光線寬度進(jìn)行焊膏橋接與焊膏環(huán)狀等現(xiàn)象判定，而由斜面照射回來的PCB表面將呈現(xiàn)暗淡的畫像。圖43 焊膏印刷檢測系統(tǒng)組成與原理使用3D檢測，可以對(duì)焊膏形態(tài)、厚度進(jìn)行評(píng)估，檢查焊膏量是否合理、是否有刮擦和拉尖，這些缺陷在使用絲網(wǎng)和橡皮刮刀時(shí)出現(xiàn)較多，現(xiàn)在普遍使用不銹鋼網(wǎng)板和金屬刮刀，焊膏厚度比較穩(wěn)定，一般不會(huì)過多，刮擦現(xiàn)象也很輕微，重點(diǎn)要關(guān)注的是缺印（焊膏過少）、偏移、沾污和橋連等缺陷。采用2D檢測可以有效地發(fā)現(xiàn)這些缺陷，圖像對(duì)比法和設(shè)計(jì)規(guī)則檢驗(yàn)法都可以使用，檢測時(shí)間短，設(shè)備價(jià)格也比3D檢測要低，而且在貼片、回流等后續(xù)的工序中如有AOI，印刷環(huán)節(jié)考慮到成本也可采用2D檢測。 貼裝檢測元件貼裝環(huán)節(jié)對(duì)設(shè)備精度要求很高，常出現(xiàn)的缺陷有漏貼、錯(cuò)貼片、偏移歪斜、極性相反等。AOI檢測可以監(jiān)察出上述缺陷，同時(shí)還可以在此檢查連接密間距和BGA元件的焊盤上的焊膏。圖44所示為某型AOI對(duì)貼片后的PCB檢測所采集到的圖像。圖44 貼片之后的AOI圖像由于貼片環(huán)節(jié)之后緊接著回流焊接環(huán)節(jié)，因此貼裝之后的檢測有時(shí)被稱為回流焊前端檢測，回流焊前端檢測從品質(zhì)保障的觀點(diǎn)來看，由于在回流焊爐內(nèi)發(fā)生的問題無法檢測出而顯得沒有任何意義，在回流焊爐內(nèi)，焊錫熔化后具有自糾正位移，所以焊后基板上無法檢測出貼裝位移和焊錫印刷狀態(tài)，但實(shí)際上回流焊前端檢測是品質(zhì)保障的重點(diǎn)，回流焊前各個(gè)部位的元件貼裝狀況等在回流焊后就無法檢測出來的信息都能一目了然。此時(shí)基板上沒有不定型的東西，最適合進(jìn)行圖象處理，且通過率非常高，檢測過分苛刻而導(dǎo)致的誤判也大大減少。AOI檢出問題后將發(fā)出警報(bào)，由操作員對(duì)基板進(jìn)行目測確認(rèn)。缺件意外的問題報(bào)告都可以通過維修鑷子來糾正，在這一過程中，當(dāng)目測操作員對(duì)相同問題點(diǎn)進(jìn)行反復(fù)多次修復(fù)作業(yè)時(shí)，就會(huì)提請(qǐng)各生產(chǎn)