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        自動光學檢測(AOI)概述

        • 作者:

        • 來源:光虎光電科技(天津)有限公司

        • 訪問量:312

        • 發布時間:2022-04-18 01:06:52

        印制電路板(PCB)是當今世界最重要的行業之一。我們身邊的電子產品無處不在,所以對于其制造效率的要求都在與日俱增。

        什么是自動光學檢測(AOI)?

        AOI是一種自動化視覺檢測方法,主要用于測試印刷電路板組件(PCBA)中的缺陷。AOI使用相機自動掃描PCBA并檢測兩種類型的故障:1、災難性故障,例如缺少組件;2、質量故障,例如畸形的圓角或者傾斜的組件。

        AOI在具有非常高的產量和非常低的組件可變性的生產環境中效果最佳,因為實施既耗時又復雜,并且必須針對特定的設計或零件配置進行設置。

        什么時候應該使用自動光學檢測(AOI)?

        自動光學檢測是生產中PCBA檢測的理想選擇,放置在焊料回流焊之后。AOI是一種生產技術,由于設置它所涉及的時間和費用,不適合產品開發或小批量生產(低于5000單位運行)。

        AOI 的優缺點是什么?

        優點

        • 非接觸式測試方法。

        • AOI可準確檢測PCB上特定類別的編程缺陷(焊點不良和缺失部件)。


        缺點

        • AOI僅捕獲PCB缺陷,而不捕獲難以分類的故障模式(如膠水或密封缺陷)的缺陷。

        • 缺陷檢測功能不靈活,每個更改都必須編程。

        • AOI不會發現新的缺陷,只會檢測預先編程的缺陷。

        • 通常無法將新的缺陷識別遠程編程到AOI系統中

        適用自動光學檢測(AOI)的相機考慮標準

        高分辨率

        隨著元件的微小化和PCBA的密集化,為準確檢測問題并最大限度地減少“誤報”,AOI系統能否清楚地“看到”微小細節變得至關重要。

        現階段,即使是入門型AOI系統也要包含一臺至少500萬像素的相機。先進的系統更是擁有高達2000萬像素分辨率的相機,以更好地對應當今PCBA的密度和復雜度。2500萬像素或更高分辨率的相機可以為有章可循的AOI系統提供其所需的高精度,更好地適應不斷增長的密度。同時為基于人工智能(AI)的系統提供更多的數據,將圖像與訓練集進行對比并得出更智能的結論。此外,越來越多的AOI系統需要通過色彩信息來尋找并分析某些特定類型的缺陷,更高的分辨率可以避免在插值運算(debayering)過程中圖像細節的損失。


        高速

        盡管高像素有上述種種好處,如果影響到了系統的吞吐量,設計師是不會以此為代價去提高AOI系統分辨率的。隨著電路板越來越復雜,PCB制造商和組裝商也知悉必須維持(或提高)產量,否則可能導致客戶流失。因此速度成為AOI系統成功的關鍵因素。盡管高像素有上述種種好處,如果影響到了系統的吞吐量,設計師是不會以此為代價去提高AOI系統分辨率的。隨著電路板越來越復雜,PCB制造商和組裝商也知悉必須維持(或提高)產量,否則可能導致客戶流失。因此速度成為AOI系統成功的關鍵因素。


        高速接口

        為了同時實現目標速度與目標分辨率,相機需要做到如下兩點:高速的傳感器以及足夠傳輸所有圖像數據的接口。

        例如,CoaXPress標準接口的最近版本(v2.0)支持高達12.5 Gbps/通道的傳輸速率,并且可以將四個并行通道配置為一個數據接口。因此50 Gbps的帶寬足以將2600萬像素以及8-bit圖像以高達150fps的速率從相機傳輸至處理器。

        雖然并非所有的CoaXPress相機都支持“CXP-12”鏈路,但即使相機以6.25 Gpbs/通道(CXP-6)運行時,四通道接口也能保證25 Gbps的帶寬,輕松實現高分辨率圖像60-100 fps的目標。


        最佳的快門方式

        在AOI系統中維持高吞吐量意味著電路板快速通過影像系統的視場,而系統需要捕捉每一個電路板的圖像。有兩種快門類型的相機能以最佳方式處理這類應用。

        第一種是選擇帶有全局快門的相機。這類相機同時對整個畫面(每個像素)進行曝光。這意味著只要有足夠快的幀率和曝光設置(快門速度),即可“定格”快速移動的物體,最大程度的降低了模糊或失真的可能性,這與“卷簾快門”式相機形成了鮮明對比。在通常情況下卷簾快門相機的每百萬像素成本比全局快門相機更低,因此對設計團隊更具吸引力。但是卷簾快門的逐行式曝光將導致快速移動的物體呈現“果凍效應”,很多類型的缺陷檢測無法接受這樣的圖像。

        第二種選擇是使用某些帶有“全局重置”模式的卷簾快門相機,盡管像素行是逐行結束曝光,但所有像素行可以同時開始曝光。在開始曝光時使用閃光燈定格運動,然后在剩余曝光期間內遮擋外部光線,卷簾快門相機便可以用于高速AOI。但是該方式要求卷簾快門相機滿足以下所有前提條件:高分辨率、高幀率以及高速接口,同時需要AOI系統能夠控制視野內的環境光,例如“遮擋”輸送PCB的傳送帶。只有滿足這些要求時才能考慮使用卷簾快門相機。


        【來源:光虎視覺內部培訓資料】

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