2017年自动光学检测设备AOI分析报告

2017年4月出版

正文目录

1、AOI 代替人工目检，背靠需求市场本土设备商独具优势 (4)

2、工业升级提振AOI 设备需求，各领域市场空间广阔竞争格局各异 (6)

2.1、PCB 行业潜在需求量巨大，国产设备或薄利多销 (8)

2.2、大陆面板产线投资热潮，AOI 设备盈利空间广阔 (11)

2.2.1、OLED对LCD的替代趋势将增加市场对AOI设备的整体需求 (11)

2.2.2、OLED 对于AOI 设备需求高于普通LCD 产线 (14)

2.2.3、TP 相对普通面板需要增加AOI 检测项目 (15)

2.3、技术具备相似性，国产设备商或可进军半导体市场 (17)

2.4、其他行业应用广泛，前景可期 (19)

2.5、自动光学检测（AOI）对工业互联网的启示 (19)

3、国产厂商AOI 技术趋近成熟，龙头发力突破中高端市场 (20)

3.1、AOI 检测基本原理 (20)

3.2、国内外存在差距，但不存在重大技术瓶颈 (22)

3.2.1、外商技术成熟，国产设备初涉3D 市场 (22)

3.2.2、AOI 光源市场竞争充分，集中度低 (23)

3.2.3、进口工业相机助力国产高端设备 (24)

3.2.4、算法成熟，可自主研发 (25)

3.2.5、系统化整合为最大难点，光机电一体化是发展趋势 (26)

3.3、国内AOI 市场竞争层次化，龙头企业遵循技术路线提前布局有望率先受益

(28)

3.3.1、PCB 领域中高端厂商差异化竞争 (28)

3.3.2、“大客户战略”下龙头企业布局高世代产品，抢占前段制程 (29)

3.3.3、半导体晶圆检测技术难度大壁垒高，需强大资金和研发实力支持 (29)

3.6、牧德AOI检测设备傲视全球 (33)

4、主要公司分析 (34)

4.1、精测电子 (34)

4.2、劲拓股份 (35)

4.3、矩子科技 (35)

4.4、易科迅科技 (36)

4.5、欧威科技 (37)

图表目录

图表 1：人工目检与AOI 检测优劣对比 (5)

图表 2：AOI 设备节约人工成本 (5)

图表 3：全球 AOI 行业产值分布 (6)

图表 4：全球 AOI 行业市场分布 (6)

图表 5：2015 年 AOI 设备主要应用领域及市场规模 (7)

图表 6：2015 年 AO I 设备主要应用领域占比 (7)

图表 7：AOI 设备产业链上下游关系 (7)

图表 8：不同规格电子元件尺寸对比 (8)

图表 9：iPhone 手机中的电子元件 (9)

图表 10：检测设备在SMT 产线的常见放置位置 (10)

图表 11：PCB 行业使用的AOI 检测设备分类资 (10)

图表 12：2011-2017年全球PCB 产值分布及变化情况（单位：百万美元） (11)

图表 13：2006-2016年人工检查漏检率随像素尺寸变化趋势 (12)

图表 14：2015-2021年OLED 与 LCD市场份额预测 (12)

图表 15：大陆在建面板产线投资金额汇总 (13)

图表 16：面板三大制程流程及所需设备 (14)

图表 17：AMOLED 和 TFT-LCD 结构对比 (14)

图表 18：Demura OL ED 光学补偿技术 (15)

图表 19：触摸屏基本结构 (15)

图表 20：FPD 领域常见检测设备类别 (16)

图表 21：IC 封装缺陷检测示意图 (17)

图表 22：IC 零件表面标记缺陷检测示意图 (17)

图表 23：IC 封装由平面向3D 发展趋势图 (18)

图表 24：机器视觉系统就是一个小型的工业互联网概念模型 (20)

图表 25：AOI 与人眼原理对比 (21)

图表 26：AOI 对比图像检测缺陷的原理 (21)

图表 27：基于图像处理算法的AOI 检测原理示意 (21)

图表 28：2D 和3D AOI 设备对比 (22)

图表 29：同轴碗状三色光源 (23)

图表 30：三色光源成像原理 (23)

图表 31：同轴彩色光检测焊件缺陷原理示意 (24)

图表 32：工业相机影响AOI 检测速度 (24)

图表 33：基于灰度图的图像处理过程示意 (25)

图表 34：点阵图与矢量图放大效应对比 (26)

图表 35：国内主要AOI 设备商核心技术汇总 (27)

图表 36：AOI 设备厂商的产值分布 (28)

图表 37：晶彩科技各类AOI 产品精度汇总 (30)

图表 38：由田新技、中导光电、晶彩科技技术研发历程及规划 (30)

图表 39：国内主要厂商AOI 产品汇总 (31)

图表 40：矩子科技产品 (35)

图表 41：易科讯自动光学检测仪(AOI) (36)

工业升级AOI 市场需求庞大：人工成本上升使自动检测设备相对人工目检具备了成本优势。PCB 领域元件微型化趋势，FPD 领域TFT-LCD、AMOLED 等技术普及，半导体领域先进封装技术的应用和高精度的检测需求都大幅提升对于AOI 设备的需求量。根据估算仅SMT 产线对于AOI 设备的需求就有几万台，FPD

领域大陆目前在建产线投产后将形成至少上百亿元的AOI 设备市场需求。AOI 设备可检测范围广，仅SMT 产线就可在印刷后、贴片后和回流焊后分别安置设备检测；FPD 行业Array、Cell、Module、CF 和TP 生产过程中都有各种不同类型的AOI 设备可以对各类缺陷进行检测，针对不同检测对象设备定制化程度较高，总体需求量很大。

产业转移国产设备进口替代：目前90%的PCB 产能位于亚洲地区，不完全统计下大陆在建的高世代LCD 和OLED 产线总投资金额达到8960 亿元，全球半导体产业向大陆转移，产业转移背景下大陆对于AOI设备的需求量巨大。然而目前全球AOI 设备的主要供应方为以色列，占比34%；日本、台湾、韩国跟随其后共占据49%，AOI 设备供应和市场在空间上有较大错位。国产设备具备运输、成本和本土化服务优势，进口替代空间广阔。

“大客户战略”龙头企业优势明显趁势崛起：目前国产设备技术上不存在重大瓶颈，上游除高精度工业相机以外均可实现国产化。相同产品下要想获得更高的附加值需要企业有能力提供光机电一体化的产品；由于AOI 设备应用广泛定制化程度高，需要大订单摊薄前期开发成本；对于下游集中度高的行业需要争取通过验证获得稳定的大客户。在这种背景下龙头企业有望利用自身资金和研发上的优势率先崛起。

立足现有技术向高精度产品延伸拓展市场：由于PCB、FPD 和半导体晶圆对于检测精度的要求依次递增，AOI 市场呈现差异化竞争格局，低端市场竞争充分厂商众多，中高端市场空间广阔毛利率高。具备强大资金和研发实力的厂商纷纷布局中高端市场，逐渐向高精度产品延伸拓展业务空间实现差异化竞争。

1、AOI 代替人工目检，背靠需求市场本土设备商独具优势

AOI 全称自动光学检测，是一种基于光学原理利用机器视觉替代人工目检的检测技术。AOI设备主要应用于PCB、FPD、半导体、光伏、汽车电子等行业的工业检测。对于AOI 设备的需求有以下两个大背景：1、消费电子技术发展日新月异，元件呈微型化、复杂化趋势，同时产能效率的提高，两者都对检测的精度、准确性以及检测效率提出了更高要求，人工目检已经难以满足要求；2、人工成本逐年上升，工作质量依赖于个人状态，已无法适应工业升级背景下自动化流水

线作业的需求，利用状态稳定、可适应大规模生产的自动检测设备代替检测工人是必然的历史趋势。

图表 1：人工目检与AOI 检测优劣对比

根据欧睿国际的数据，中国制造业的平均小时工资在2005 年至2016 年间涨了3 倍，达到3.60 美元（折合24.78 人民币）。以最为劳动密集型的PCB 行业为例，一台在线AOI 设备至少可以代替4-5 人的工作量，且状态稳定、无需休息。假设工人也可以通过倒班保证一天工作24 小时，一年的劳动力成本将达到21.7 万，而一台SMT 生产线的国产AOI 设备的价格大约为十几万，一个操作员就可以管理多台AOI 设备，不仅节约了人工成本，还可以提升检测效率。

图表 2：AOI 设备节约人工成本

在国外AOI 设备已经有一定的历史，最早于1982 年以色列的Orbotech 就开始涉足AOI 领域，国内则是到了2004 年由后来成立东莞神州视觉的团队首次研制出第一台国产AOI 设备，2006 年中导光电团队首次研制出第一台国产面板检测AOI 设备，到现在越来越多的人开始接受利用AOI 设备代替人工检测。

从产值分布来看目前全球AOI 设备的主要供应方为以色列，占比34%，日本、台湾、韩国跟随其后共占据49%；但从AOI 行业市场的分布来看亚洲占比高达68%，其中大陆贡献了约1/4 的份额，可以看到AOI 设备的供应和市场在空间上有较大的错位。由于大陆在PCB、面板和半导体行业的市场份额稳步提升，较大的市场需求使国产设备商具备了独特的优势：

AOI自动光学检测仪维护保养手册—范文

AOI 自动光学检测仪维护保养手册—范文一、使用安全注意事项为安全使用本设备请注意以下事项严格遵守： 1 ．操作人员必须接受相关的安全和操作培训。 2 ．供给电源必须符合设备铭牌指定的工作电压、电流及赫兹，地线必须接地。 3 ．在插接电源电缆时注意插牢，防止接触不良或脱落。 4 ．设备整体移动过程中注意不要使设备受到强烈震动和撞击。 5 ．移动设备电脑，注意轻挪轻放，防止电脑内部板卡震动松懈。 6 ．不能频繁开关设备主电源、电脑电源。 7 ．软件在启动过程中，应避免用手接触PCB 夹具，防止夹伤手指。 8 ．PCB 夹具固定适当，注意防止检测过程中PCB 脱落。 9 ．若检测过程中发生紧急情况，请迅速按“ 急停” 按钮。待解除紧急情况后，复位“急停” 按钮后按提示操作。 1 0 ．若发现设备检测运动异常，立即停止检测，在排除操作人员程序错误后，请直接与本公司或授权销售商联系。 1 1 ．请注意设备工作环境，保养和及时维护。二、设备正常工作环境为了确保设备正常工作，保证检测的准确性和延长设备使用寿命，请注意提供设备正常工作所需要的工作环境。 1 . 设备放置位置已调整水平（1 米＋/-0.0 2 米）。 2 . 周围温度5-40 度内，湿度在35-80 ％范围内。 3 . 没有阳光直射，不会结露。 4 . 少粉尘，无飞溅液体喷出。 5 . 设备安装时应在前后留有足够的空间，以供操作、设备散热及维修等方便。

6 . 保持设备外观的清洁，不允许使用腐蚀性的溶剂擦拭表面。 7 . 设备在工作过程中不允许受到剧烈震动或撞击。三、维护保养内容 1. 工具和保养消耗品：天那水，工业酒精，N46, 3 #，真空吸尘器,T形六角棒，刷子，无尘纸, 除锈剂 2. 用碎布清洁机器表面. 3. 用无尘布清洁机器内部 4. 检查及清洁各个传感器. 5. 检查并用无尘布清洁照相机. 6. 检查传送皮带有无破损松动及皮带滑轮有无松动,必要时更换. 7. 测试各项功能控制系统是否正常. 8. 清洁所有防尘盖,控制箱和冷却风扇灰尘，风扇过滤器. 擦拭干净所有盖板油污。 9. 检查轴承，螺丝等活动连线部分是否有松动现象，如有松动需紧固。 10. 校正机器参数和做备份。（参考操作手机） 11. 清洁、润滑传送轨道的导轨与丝杆。四、维护保养目的：为了能使机器更加稳定快速的运行, 提高产品品质与效率,并能延长机器使用寿命。五、注意事项 1 . 使用环境如：由于粉尘过多或其他垃圾会造成换气孔等堵塞，有腐蚀性物品接触产品表面，造成的故障。由于移动中震动或撞击造成的故障。 2 . 保养机器时如有必要，一定要先关掉机器电源。 3 . 在保养时,当发现有部件即将损坏时应立即更换。 4 . 任何部件拆卸过必须做相应的校正。 5 . 做保养后须暖机20 分钟.

光学测距原理

光学测距原理 1.利用红外线测距或激光测距的原理是什么？测距原理基本可以归结为测量光往返目标所需要时间，然后通过光速c = 299792458m/s 和大气折射系数n 计算出距离D。由于直接测量时间比较困难，通常是测定连续波的相位，称为测相式测距仪。当然，也有脉冲式测距仪，典型的是WILD的DI-3000 需要注意，测相并不是测量红外或者激光的相位，而是测量调制在红外或者激光上面的信号相位。建筑行业有一种手持式的测距仪，用于房屋测量，其工作原理与此相同。 2.被测物体平面必须与光线垂直么？通常精密测距需要全反射棱镜配合，而房屋量测用的测距仪，直接以光滑的墙面反射测量，主要是因为距离比较近，光反射回来的信号强度够大。与此可以知道，一定要垂直，否则返回信号过于微弱将无法得到精确距离。 3.若被测物体平面为漫反射是否可以？通常也是可以的，实际工程中会采用薄塑料板作为反射面以解决漫反射严重的问题。 4.若以超声波测距代替是否可以让物体延一墙壁运动并测出与对面墙的距离？此问题搞不懂你的意图，超声波测距精度比较低，现在很少使用。激光测距（即电磁波，其速度为30万公里/秒），是通过对被测物体发射激光光束，并接收该激光光束的反射波，记录该时间差，来确定被测物体与测试点的距离。激光测距仪一般采用两种方式来测量距离:脉冲法和相位法。相位测距技术的测距精度高,但作用距离有限,主要用于高精度大地测量。众所周知，光在给定介质的传播速度是一定的，因此，通过测量光在参考点和被测点之间的往返传播时间，即可给出目标和参考点之间的距离。相位测距法是通过强度调制的连续光波在往返传播过程中的相位变化来测量光束的往返传播时间，其计算公式如下： t=Φ/2πf 式中，t为光波往返传播时间（s）；Φ为调制光波的相位变化量（rad）; f为调制频率（Hz）。光的往返传播时间得到后，目标至参考点的距离可由下式求得 R=(c/2)×(Φ/2πf)=(λ/2)×(Φ/2π) 式中，R为目标至参考点距离（m）；c为光波传播速度（m/s）；λ为调制光波波长（m）。相位位移是以2π为周期变化的，因此有 Φ=（N+△n）.2π 式中，N为相位变化整周期数；△n为相位变化非整周期数。

自动光学检测与自动X光检测

AXI/ICT组合测试是否会成为SMT测试的主流技术? 由于市场竞争日趋激烈，电子产品制造商对如何提高产品成品率和产量格外关注。而在SMT生产线中采用何种测试技术对以上两点的影响举足轻重。目前线路板越来越复杂，传统的ICT测试受到了极大限制。随着线路板的密度不断增大，ICT测试必须不断增加测试接点数，这会有两个弊端：一、将导致测试编程和针床夹具的成本呈指数倍上升。开发测试程序和夹具通常需要几个星期的时间，更复杂的线路板则要一个多月。二、将导致ICT测试出错和重测次数的增多。对ICT构成挑战的还有不断减小的引脚距离。目前高引脚数的封装包括PGA、 QFP、 BGA等，它们的封装密度可达到每平方厘米有几百只引脚。这种引脚密度使测试探针难以插入，也无法增加专用测试焊盘。因此，ICT测试已不能满足未来线路板的测试要求，电子制造商们需要寻找新的测试手段。自动光学检测系统(AOI)是近几年发展起来的以光学系统为主的检测系统。AOI系统的优点是测试速度快、缺陷捕捉率高。AOI不但可对焊接质量进行检验，还可对光板、焊膏印刷质量、贴片质量等进行检查。因此，采用AOI系统，不仅可以提高生产效率，也能提高产品质量。目前，已有越来越多的厂商采用了AOI系统。但AOI系统的缺点是不能检测电路错误，同时对不可见焊点及双面焊PCB的检测也无能为力。自动化X射线检测技术(AXI)是目前最新型的测试技术。AXI技术自诞生以来发展迅速，已由2D检验法发展到目前的3D检验法。3D检验法采用分层技术，即将光束聚焦到任何一层并将相应图像投射到一高速旋转的接收面上，由于接收面高速旋转使位于焦点处的图像非常清晰，而其它层上的图像则被消除，故3D检验法可对线路板两面的焊点独立成像。3D检验法还可对那些不可见焊点如BGA等进行多层图像“切片”检测，即对BGA焊接连接处的顶部、中部和底部进行彻底检验。AXI技术对工艺缺陷的覆盖率很高，通常达97%，而工艺缺陷一般要占总缺陷的80%到90%。但AXI技术不能测试电路电气性能方面的缺陷和故障。将AXI检测技术和传统的ICT在线测试方法相结合，则可以取长补短，使SMT检测技术达到完美的结合。目前一种被称为“AwareTest”的技术使AXI系统和ICT系统可以“互相对话”，能消除两者之间的重复测试部分。通过减小ICT/AXI多余的测试覆盖面可减少70%的ICT接点数量，因而可加快ICT编程并降低ICT夹具和编程费用。由于AXI/ICT组合测试具有较多的优点，在过去的两三年里，应用AXI/ICT组合测试线路板的情况出现了惊人的增长。很多公司如朗讯、思科和北电等都采用了AXI/ICT组合测试。但昂贵的价格是阻碍厂商采用AXI技术的一个主要因素。目前，AXI检测设备的价格是AOI纯光学检测系统的3到4倍。不过这种情况正在得到改善。AXI技术需要的数字相机的成本正在迅速降低，业界已开始从512×512像素AXI系统转向1024×1024甚至2048×2048像素系统。处理器和存储器芯片价格的降低，使AXI系统已开始采用PC上的处理器进行图形处理，大大增强了它的计算能力。随着AXI系统成本的降低和性能的提高，AXI/ICT组合测试检测技术是否会取代目前的ICT检测技术，成为未来主流的检测技术？敬请发表高见！王义美格电子设备制造有限公司我认为不同的测试方法是各有千秋的，对于中国的电子制造商来说，由于各自的生产规模、产品种类的不同，因此不会有某一种测试方法特别适合于中国的厂家。下面是我了解的一些情况，拿出来供大家参考。

自动光学检测仪

用在多层板的内外层或高密度双面板表面质量的检查。但是在其它方面的应用也比较多，特别是对高密度互连结构（HDI）微通孔和表面的检查。而且还应用在IC封装和装配中的印制板的检查。AOI很有效地应用诸多方面，为提高印制板的表面质量，发挥了重要的作用。一．底片的检查自动光学系统的设计是根据底片检查工艺特性，采用透射的模式即将需要检查的底片放置在玻璃桌台上，而不采用抽真空台面，而是通过玻璃桌面的下的光束透过玻璃进行对底片的扫描来检查底片相应位置上的缺陷。使用这种方法对底片进行表面质量的检查，为更加清晰的将印制板表面缺陷呈现出来，对该系统的放大装置作了很大的改进，达到了既是印制板表面的很小的缺陷都能检查出来。当在印制板生产过程中使用该系统时，就能将印制板面的5μm和5μm以下的缺陷检查出来，并且能够适当的区别错误的真假，就是采用高级的识别系统大大的减少故障缺陷的发生。在反射模式将白色的纸放置在光具（底片）之下,介于光具透明和不透明范围之间，以提高其对比度。经过交替的变换达到或接近所使用的标准的AOI系统。这种方法不是通用的的，更多的倾向是由于微小的划伤，才会出现假的缺陷报告。另外,容易产生错误的是由于光具表面银粒子无光泽，再通过AOI的反射模式，特别是焦点不是在光具银乳胶膜上，就很容易出现假的读出。而表面无光泽的粒子致使真空度下降。这些粒子是甲基丙烯酸树脂，直径大约7微米，它能够使光发出散光。如果AOI是开始并记录应该发现的缺陷，唯一的其缺陷的尺寸应比10微米要大，这样用它来检查就能解决所存在的质量问题，而且还有可能解决对精细导线（S/L=30/50微米）的检查。对于有阻抗要求的导线宽度公差控制不会比±5-10微米变化更大是可能的。而AOI的灵敏度不会记录这样的线宽变化。检查光具（即底片）通常应该在清洁的、黄光室内进行，不建议到AOI作业区进行检查，应此区域清洁度不够。因此，实际上AOI机不是检查内层或外层的光具膜的机器。. AOI实际上也可以检验玻璃底版的图像质量，即玻璃上镀铬膜。这些底版通常制作和检验是通过转包公司再送交PWB制造厂的。典型的要求就是底版上的缺陷的尺寸在5微米或更大些。许多使用玻璃底版的用户也使用检查玻璃的工具进行检查，以延长使用的寿命。但使用玻璃底版也很贵。玻璃底版至少要曝光百次以上，最典型的次数为200-500次，就必须使用AOI对玻璃底版图像进行质量检查，还可以通过曝光试验，如底版的图像好就可以接着使用，或者进行修整。二．覆盖有光敏抗蚀剂的板在进行显影前的潜像质量的检查这一步最基本的想法就是在湿处理前，对板的图像与孔对准度进行检查，及早发现如有质量缺陷就很容

AOI自动光学检测

AOI的全称是Automatic Optic Inspection（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是近几年才兴起的一种新型测试技术，但发展迅速，目前很多厂家都推出了AOI测试设备。当自动检测时，机器通过摄像头自动扫描PCB，采集图像，测试的焊点与数据库中的合格的参数进行比较，经过图像处理，检查出PCB上缺陷，并通过显示器或自动标志把缺陷显示/标示出来，供维修人员修整。编辑摘要目录 1 什么是AOI 2 什么是AOI测试技术 3 AOI的主要目标 4 针对AOI检查的PCB优化设计 5 新一代自动光学检测技术(AOI)：内嵌式检测技术自动光学检查(AOI, Automated Optical Inspection) 一、定义运用高速高精度视觉处理技术自动检测PCB板上各种不同帖装错误及焊接缺陷.PCB板的范围可从细间距高密度板到低密度大尺寸板,并可提供在线检测方案,以提高生产效率,及焊接质量 . 通过使用AOI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坏板送到随后的装配阶段,AOI将减少修理成本将避免报废不可修理的电路板. 二、主要特点 1）高速检测系统与PCB板帖装密度无关 2）快速便捷的编程系统 - 图形界面下进行 -运用帖装数据自动进行数据检测 -运用元件数据库进行检测数据的快速编辑 3）运用丰富的专用多功能检测算法和二元或灰度水平光学成像处理技术进行检测 4）根据被检测元件位置的瞬间变化进行检测窗口的自动化校正，达到高精度检测 5）通过用墨水直接标记于PCB板上或在操作显示器上用图形错误表示来进行检测电的核对三、AOI 检查与人工检查的比较人工检查AOI检查 pcb<18*20及千个pad以下人重要辅助检查时间正常正常持续性因人而异好可靠性因人而异较好准确性因人而异误点率高

AOI光学检测仪的原理

由于对AOI光学检测仪的原理不是很理解,有哪位高手帮忙翻译一下以下的原理与简介?在这里先说声谢谢了! 悬赏分：20 |提问时间：2008-12-2 10:42 |提问者：hamigua200708 人认识物体是通过光线反射回来的量进行判断，反射量多为亮，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。目前最常用的图像识别算法为灰度相关算法，通过计算归一化的灰度相关（normalized greyscale correlation）来量化检测图像和标准图像之间的相似程度。灰度相关的取值介于“0”和“1000”之间，“1000”代表图像完全相同，“0”代表图像完全不同，一般通过设定一个临界相关值（如650）来判断检测图像是否发生变化。相关值大于或等于临界相关值的为正常图像（元件或焊点正常），而小于临界相关值的为异常图像（元件或焊点异常）本社导入的AOI设备采用归一化的彩色相关算法（normalized color correlation），以RGB三基色的阶调度进行计算相似度。 AOI简介（ 1）强大的检测功能 Otek 自动光学检测仪采用自主开发的归一化的彩色相关算法（normalized color correlation）来代替一般使用的灰度相关算法。由于彩色相关算法充分利用彩色图像中的红绿兰（RGB）三基色的全部信息，所以比灰度相关算法具有更高的识别准确性和稳定性。彩色相关算法所利用的信息量比灰度相关算法多2倍，所以彩色相关的运算速度也减慢2倍，但是通过采用专门为多媒体应用所开发的专门运算指令集（MMX）技术使得Otek自动光学检测仪可以在同样或者更短的时间内搜索更多的图像信息。该设备依靠特殊的光源设置，可以使焊点在少锡和多锡时的图像与正常情况时图像的明暗程度发生明显变化，从而可以检测出焊锡错误。Otek的焊锡检测算法具有检测准确度高、误检低的特点。推荐答案 1 引言在激烈的市场竞争中，电子产品制造厂商必须确保产品的质量，为了保证产品的质量，在产品制造过程中对各个生产环节半成品或成品进行质量监测尤为重要，随着表面组装技术（SMT）中使用的印制电路板线路图形精细化、SMD元件微型化及SMT组件高密度组装、快速组装的发展趋势，采用目检或人工光学检测的方式检测已不能适应，自动光学检测（AOI）技术作为质量检测的技术手段已是大势所趋。 2 AOI工作原理 SMT中应用AOI技术的形式多种多样，但其基本原理是相同的（如图1所示），即用光学手段获取被测物图形，一般通过一传感器（摄像机）获得检测物的照明图像并数字化，然后以某种方法进行比较、分析、检验和判断，相当于将人工目视检测自动化、智能化。 2.1 分析算法

AOI自动光学检测设备程序编写

前言 AOI全名称为全自动光学检测设备，他的主要作用是代替人工查找PCB的各种外观缺陷，能够起到高效、准确、省时、节约成本等作用。神州视觉科技阿立得品牌AOI是国内首家从事AOI研发、生产、销售及售后服务为一体的综合性AOI制造产家，产品已遍及全国各个省市自治区，远销欧美、日本、中AOI全名称为全自动光学检测设备东以及澳大利亚，神州视觉科技阿立得品牌AOI的基本原理是：在光学原理的基础上，采用统计建模原理，通过图像比对，排除OK图样，剔选出错误图片。从而达到检测错误的能力。我们在镜头图下所看到的图像就是通过光学原理呈现出来的特征，红光是从上往下照，所以表面光滑能够垂直反射光线的铜铂就显示红色，蓝色从侧面照，反射焊点的光，所以蓝色为焊点图像，绿光为补偿光。当我们选取一些特征点做标准后，就需要对这些标准进行分析他的像素分布以及变化规律，这就用到了统计学原理，通过对大量的OK图片加以统计，对图片中三种光亮度以及分布范围分析，建立起一套数据库信息模型，每一个标准框都是一个模型，通过这个模型来比对待测图像，如果待测图片与标准图差异很大，大于设定的允许误差范围值，电脑则自动剔出为NG。如此达到检测错误的能力。只要程序统计够全面，设定的允许误差范围值合理，检出率高误判率低不难实现，关键在于编程人员对程序的控制能力。程序编写一共有六个步骤：1、新建程序2、程序面设置3、MARK设置4、程序编写5、学习调试6、检测。在这六个步骤当中，前三个步骤是用来确定PCB板基本信息。第一个步骤是给程序取个名称，第二个步骤是确定PCB的大小。第三个步骤是选特征性点做标致。前三个步骤很简单，对于一般熟练的编程员来说，这三个步骤三分钟之内可以完成。相对而言，第四步程序编写与第五步学习调试是整个编程过程中的难点与重点，这两步骤要多练习才能达到熟练。尽可能一步到位，尽量避免重复操作和无效操作，提高编程效率。在此要说明的是编程主要可分为两种方法，手动编程和CAD数据编程，这两种方法都需要对PCB板上所有的元器件进行标准注册，手动编程是一个一个将PCB板上的元件注册或者链接标准，灵活度不高，做完程序后还要对程序进行仔细检查，是否存在漏掉的元件未注册，相对而言CAD数据画框就具备无需耽心有未注册的元件，除非手贴件，而非贴片机贴上去，他只需要根据元件料号将对应的元件注册即可，更具编程的傻瓜式。但是CAD数据编程在做程序前要取CAD数据，在做程序的过程中还需要将所画出的元件框删除，效率被降低，手动编程则没这些麻烦。在此建议，如果PCB板上的元件在50个以下建议使用手动编程，50个元件以上就可以考虑CAD数据了。另外一个，调试方面，调试程的方法很多，我们必须找准一个合适本公司PCB板质量的一种方式来编程，调试的方法可从速度以及效果上分为：1、要求快速达到检测。此方法选全部学习和限量100来完成，能够学习五六块板即可达到检测，但是这就要求PCB板品质本身很好，错误很少，学习的时候没学习错误。2、要求程序稳定。误判一直保持在同一水平，检出率稳定。此方法适用于大部分的PCB产品，对产品本身要求不高，只要求程序在测试过程中能够稳定，不容易发生误判一下猛增。此方法就是本教程所重点介绍的方法。3、要求检出率高，误判低。这种方法采用的是一直错误暂停的模式进行学习调试，需要大量的时间对程序中的标准进行一个一个学习修改，需要调试的PCB板也用得很多，这种方法主要针对于错误大量而且极不稳定，PCB质量很差才使用这种方法，但是他的优点在于，每一个点都是经过人工确认后学习，大量派生标准核对，一旦学习足够，程序相当稳定，检出率非常高。在程序编写中，我们会面对很多不同种类的电子原器件，有很多原器件可能你从来没有碰到过，有时不知如何下手，在AOI可以总结为四种框，丝印框、短路框、本体框、焊点

AOI自动光学检测仪维护保养规程

AOI自动光学检测仪维护保养规程一、维护保养目的：此文件建立了AOI 设备的预防性维护保养程序.通过执行此文件,能使机器更加稳定的运行,降低停机时间,提高产品品质,并能延长机器使用寿命。二、维护保养内容工具和保养消耗品:真空吸尘器,T形六角棒,刷子,酒精,无尘纸,除锈剂, 1.日维护保养操作员必须做好以下几项: 1.1用碎布清洁机器表面. 1.2检查气压值是否在5bar以上，当低于5bar时，请通知相关人员。 2.周维护保养：维保责任人必须做好以下几项: 2.1检查及清洁各个传感器 2.2用无尘布清洁机器内部 2.3检查并用无尘布清洁照相机检查传送皮带有无破损及皮带滑轮有无松动必要时更换。 2.4测试各项功能控制系统是否正常 3.月维护保养

维护保养责任人必须作好以下机器部件的清洁、维护 3.1清洁所有防尘盖控制箱和冷却风扇灰尘，擦拭干净所有盖板油污。 3.2清洁空气过滤器芯，调整压缩空气压力为5+0.1bar 3.3检查活动部位轴的连线是否松动，如有松动请进行紧固 3.4检查皮带松紧度 3.5检查并校正(如有必要)传送皮带 3.6清洁机器风扇过滤器 3.7清洁X/Y轴导轨并加一薄层10#油膜。 4.年度维护保养维护保养责任人除作好设备的周、月维护保养外，还须作好以下几项内容 4.1检查调整机器水平 4.2检查机器所有螺丝是否松动,如有紧固该部件。 4.3校正机器参数和做备份。(必须参考说明书) 4.4清洁、润滑PCB传送轨道的导轨、丝杆三、注意事项：注意环保,不同垃圾扔进相应垃圾筒。当机器进行"清洁"和"注油"时一定要先关掉机器电源。在保养时,当发现有部件即将损坏时应立即更换。任何部件拆卸过必须做相应的校正。做保养后须暖机20分钟.不同部件用油必须正确。

光学测试技术复习资料

光学检测原理复习提纲第一章基本光学测量技术一、光学测量中的对准与调焦技术 1、对准和调焦的概念(哪个是横向对准与纵向对准？) P1 对准又称横向对准，指一个目标与比较标志在垂轴方向的重合。调焦又称纵向对准，是指一个目标像与比较标志在瞄准轴方向的重合。 2、常见的五种对准方式。 P2 压线对准，游标对准。。。。 3、常见的调焦方法最简便的调焦方法是：清晰度法和消视差法。p2 二、光学测试装置的基本部件及其组合 1、平行光管的组成、作用；平行光管的分划板的形式（abcd ）。P14 作用：提供无限远的目标或给出一束平行光。组成:由一个望远物镜（或照相物镜）和一个安置在物镜焦平面上的分划板。二者由镜筒连在一起，焦距 1000mm 以上的平行光管一般都带有伸缩筒，伸缩筒的滑动量即分划板离开焦面的距离，该距离可由伸缩筒上的刻度给出，移动伸缩筒即能给出不同远近距离的分划像（目标）。 2、什么是自准直目镜（P15）（可否单独使用？），自准直法？一种带有分划板及分划板照明装置的目镜。Zz 自准直：利用光学成像原理使物和像都在同一平面上。 3、；高斯式自准直目镜（P16）、阿贝式自准直目镜（P16）、双分划板式自准直目镜（P17）三种自准直目镜的工作原理、特点。P15—p17（概念，填空或判断） 1高斯式自准直目镜缺点--分划板只能采用透明板上刻不透光刻线的形式，不能采用不透明板上刻透光刻线的形式，因而像的对比度较低，且分束板的光能损失大，还会产生较强的杂光。 2阿贝式自准直目镜---特点射向平面镜的光线不能沿其法线入射，否则看不到亮“+”字线像。阿贝目镜大大改善了像的对比度，且目镜结构紧凑，焦距较短，容易做成高倍率的自准直仪。主要缺点：直接瞄准目标时的视轴（“+”字刻度线中心与物镜后节点连线）与自准直时平面（a ）"+"字或"+"字刻线分划板；（b ）分辨率板；（c ）星点板；（d ）玻罗板

PCB自动光学检测技术共4页

PCB自动光学检测技术一、PCB检测技术发展历程在PCB的生产工艺流程中，蚀刻是重要环节之一，即用化学药剂腐蚀掉设计线路以外多余的铜。该工艺流程中，药剂量、温度、流速和腐蚀时间等因素直接影响生产的质量，控制不好将会产生诸如短路、开路、线宽缺损、残留铜和针孔等缺陷。 PCB通常用目视、电测试和AOI方法检测。 20世纪70年代以前，PCB检测主要依靠人眼加放大镜，检测速度慢，漏检率高，同时，还会导致检验人员视力下降，影响人体健康。电测试的原理是根据PCB线路图的计算机数据设计一副针床夹具和相应的网点测试程序。测试时，探针压在PCB表面的待测点，然后通电测试每个网点的通断，并报告存在的短路和断路缺陷。其局限在于○1只能检测短路和断路两种缺陷，缺口、针孔和残留铜等其他缺陷都无法检测。○2针床夹具的成本过高，小批量生产不合适。电测试受到PCB向高密度、小型化方向发展的限制。随着线路板的密度不断增大，电测试需不断增加测试接点数，导致测试编程和针床夹具成本上升，开发测试程序和夹具通常需要数星期乃至一个多月时间，同时将导致电测试出错和重测次数增多。对电测试构成挑战的还有不断减少的引脚距离。因此，电测试已不能满足未来线路板的测试要求。二、PCB自动光学测试技术（2）自动光学检测的工作原理 AOI是检测PCB表面图形品质（如表面缺陷、断路和短路）的设备，

用于生产过程中半成品品质检测，是高精密单层印制板，尤其是多层印制板加工的关键技术。测试系统集光学、精密机械、识别诊断算法和计算机技术于一体，功能或激光自动扫描PCB，采集图像后送与计算机处理，再与数据库中的标准数据比较，查出PCB上缺陷，用显示器或自动标识系统显示或标识缺陷，供维修人员修理。 2.PCB自动光学检测图像处理技术（3）图像采集获取图像是AOI的关键，所获取图像的质量好坏直接影响最终的检测效果。从使用的图像采集器件来看，目前AOI分为两类，一类是使用高精度线扫描CCD成像；另一类是利用激光作为光源，用光电倍增管（PMT）作为光电转换器件来获取图像。图像的处理是将光电器件（CCD或PMT）输出的有关PCB信息的电信号转换为计算机可识别的二进制信号。首先进行模/数转换，将模拟信号转换为灰阶数字信号，利用PCB基材和铜的灰阶值不同的特性，形成二维灰度图像，然后利用阈值法，将大于指定阈值的像素转换成黑（铜）像素，等于或小于指定阈值的像素转换成白（基材）像素。阈值根据材质来选取，一般在灰阶数值的60～110之间，最后得到关于PCB信息的二值（0，1）图像。（2）图像处理技术（A）图像特征提取对转换后的二值图像进行分析并与标准图像比较以发现PCB上存在的缺陷。常用的分析方法有两种。其中矢量分析法是一种图形位置搜索技术，

光学测量原理与技术

第一章、对准、调焦 ?对准、调焦的定义、目的； 1.对准又称横向对准，是指一个对准目标与比较标志在垂直瞄准轴方向像的重合或置中。目的：瞄准目标（打靶）；精确定位、测量某些物理量（长度、角度度量）。 2、调焦又称纵向对准，是指一个目标像与比较标志在瞄准轴方向的重合。目的： --使目标与基准标志位于垂直于瞄准轴方向的同一个面上，也就是使二者位于同一空间深度； --使物体（目标）成像清晰； --确定物面或其共轭像面的位置——定焦。人眼调焦的方法及其误差构成；清晰度法：以目标和标志同样清晰为准则；消视差法：眼睛在垂直视轴方向上左右摆动，以看不出目标和标志有相对横移为准则。可将纵向调焦转变为横向对准。清晰度法误差源：几何焦深、物理焦深；消视差法误差源：人眼对准误差；几何焦深：人眼观察目标时，目标像不一定能准确落在视网膜上。但只要目标上一点在视网膜上生成的弥散斑直径小于眼睛的分辨极限，人眼仍会把该弥散斑认为是一个点，即认为成像清晰。由此所带来的调焦误差，称为几何焦深。物理焦深：光波因眼瞳发生衍射，即使假定为理想成像，视网膜上的像点也不再是一个几何点，而是一个艾里斑。若物点沿轴向移动Δl后，眼瞳面上产生的波像差小于λ/K(常取K=6)，此时人眼仍分辨不出视网膜上的衍射图像有什么变化。（清晰度）人眼调焦扩展不确定度：（消视差法）人眼调焦扩展不确定度：人眼摆动距离为b ?对准误差、调焦误差的表示方法；对准：人眼、望远系统用张角表示；显微系统用物方垂轴偏离量表示；调焦：人眼、望远系统用视度表示；显微系统用目标与标志轴向间距表示 ?常用的对准方式； 22 22 122 8 e e e D KD αλ φφφ ???? ''' =+=+ ? ? ???? 121 11e e l l D α φ'=-= 22 21 118 e l l KD λ φ'=-= e b δ φ'=

全自动光学视觉检测机

全自动光学视觉检测机培训手册第二版科隆威自动化设备公司 FOLUNGWINAUTOMATICEQIPMENT COMPANY

目录第一章：安全与危险....................................................................................................................... - 3 -第二章：系统描述........................................................................................................................... - 4 -第三章：工作原理........................................................................................................................... - 5 - 3.1电气工作原理 (5) 3.2相机工作原理 (6) 第四章：程序编辑入门................................................................................................................... - 7 -第五章：元件种命名举例............................................................................................................. - 17 -第六章：元件编辑......................................................................................................................... - 18 - 6.1M ARK点编辑 (18) 6.2CHIP元件基本设定及颜色抽取方法 (23) 6.3晶体管元件基本设定及颜色抽取方法 (30) 6.4排阻元件基本设定及颜色抽取方法 (33) 6.5钽电容元件基本设定及颜色抽取方法 (36) 6.6IC元件基本设定及颜色抽取方法 (39) 6.7CAD数据导入 (45) 第七章：维护与保养..................................................................................................................... - 51 -第八章：易损配件及注意事项 ..................................................................................................... - 52 -

腔增强原理的光学检测技术

腔增强原理的光学检测技术煤矿示踪气体光学检测仪器总体方案图如图1，光源产生的红外光束经光调制器后变成脉冲式光束，脉冲光束穿过充满待测气体的光增强腔，光声检测器用于测量光学腔内光脉冲强度，反馈环节用于放大调整光源。因为增强腔镜的距离与光波长产生共振，引起光增强腔内压力变化，产生声学驻波，信号处理环节拾取声学驻波强度，将声波转换为电信号，其信号强度与待测六氟化硫气体浓度存有近似于指数的对应关系，通过单片机运算即可确定六氟化硫气体浓度。 1)光源。根据红外段六氟化硫气体的汲取特性和高精度迁移分子汲取数据库，六氟化硫在500～1600cm－1段都有较明显的汲取谱线图，中红外可调谐激光光源在性能上比较理想，但价格昂贵，难以推广应用，综合考虑煤矿井下干扰气体种类、成本和发光效率等因素，选用的是中心波长为1000cm－1的碳化硅黑体光源，联合中心波长为1000cm－1，狭缝宽度为±200cm－1的滤光片，配合红外相关气体滤波室，即能够得到纯净、稳定适用、成本适中的红外光源［4］。2)光调制器。检测速度是仪器效能评估的关键指标之一，常规光学检测仪器的光调制器通过周期性的堵塞连续光产生脉冲光，在2个脉冲之间，调制光的光强度是0，反馈信号中断导致腔锁定机制慢，仪器检测速度很低，难以满足煤矿用户实际需求，所以截断器如何有效的间断地开启反馈信号是提升仪器检测速度的关键［5］。为此，采纳使光强度不降到0的方案，使调制光的强度在较高与较低之间实行切换，在光强度较低时间段，光强度略大于0，确保反馈信号不中断，从而缩短反馈回路的响应时间。截断器结构图如图2，截断器用于将连续光束调制为非零脉冲光束，其主体结构设计为旋转圆盘，由透射系数略高于0的低透射部分和透射系数大致等于l的高透射部分组成［6］。截断器以恒定角速度旋转，在低透射部分上时，堵塞了光的绝绝大多数，通过截断器后的光强度较低，只会激发气体中的极少部分气体分子，但为检测器反馈信号已经充足了，在高透射部分上时，通过截断器之后的光强度较高，会激

AOI自动光学检测

AOI AOI（Automatic Optic Inspection）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是近几年才兴起的一种新型测试技术，但发展迅速，目前很多厂家都推出了AOI测试设备。当自动检测时，机器通过摄像头自动扫描PCB，采集图像，测试的焊点与数据库中的合格的参数进行比较，经过图像处理，检查出PCB上缺陷，并通过显示器或自动标志把缺陷显示/标示出来，供维修人员修整。放置位置虽然AOI可用于生产线上的多个位置，各个位置可检测特殊缺陷，但AOI检查设备应放到一个可以尽早识别和改正最多缺陷的位置。有三个检查位置是主要的：（1）锡膏印刷之后如果锡膏印刷过程满足要求，那么ICT发现的缺陷数量可大幅度的减少。典型的印刷缺陷包括以下几点： A.焊盘上焊锡不足。 B.焊盘上焊锡过多。 C.焊锡对焊盘的重合不良。 D.焊盘之间的焊锡桥。在ICT上，相对这些情况的缺陷概率直接与情况的严重性成比例。轻微的少锡很少导致缺陷，而严重的情况，如根本无锡，几乎总是在ICT造成缺陷。焊锡不足可能是元件丢失或焊点开路的一个原因。尽管如此，决定哪里放置AOI需要认识到元件丢失可能是其它原因下发生的，这些原因必须放在检查计划内。这个位置的检查最直接地支持过程跟踪和特征化。这个阶段的定量过程控制数据包括，印刷偏移和焊锡量信息，而有关印刷焊锡的定性信息也会产生。（2）回流焊前检查是在元件贴放在板上锡膏内之后和PCB送入回流炉之前完成的。这是一个典型地放置检查机器的位置，因为这里可发现来自锡膏印刷以及机器贴放的大多数缺陷。在这个位置产生的定量的过程控制信息，提供高速片机和密间距元件贴装设备校准的信息。这个信息可用来修改元件贴放或表明贴片机需要校准。这个位置的检查满足过程跟踪的目标。（3）回流焊后在SMT工艺过程的最后步骤进行检查，这是目前AOI最流行的选择，因为这个位置可发现全部的装配错误。回流焊后检查提供高度的安全性，因为它识别由锡膏印刷、元件贴装和回流过程引起的错误。

2017年自动光学检测设备AOI分析报告

2017年4月出版

正文目录 1、AOI 代替人工目检，背靠需求市场本土设备商独具优势 (4) 2、工业升级提振AOI 设备需求，各领域市场空间广阔竞争格局各异 (6) 2.1、PCB 行业潜在需求量巨大，国产设备或薄利多销 (8) 2.2、大陆面板产线投资热潮，AOI 设备盈利空间广阔 (11) 2.2.1、OLED对LCD的替代趋势将增加市场对AOI设备的整体需求 (11) 2.2.2、OLED 对于AOI 设备需求高于普通LCD 产线 (14) 2.2.3、TP 相对普通面板需要增加AOI 检测项目 (15) 2.3、技术具备相似性，国产设备商或可进军半导体市场 (17) 2.4、其他行业应用广泛，前景可期 (19) 2.5、自动光学检测（AOI）对工业互联网的启示 (19) 3、国产厂商AOI 技术趋近成熟，龙头发力突破中高端市场 (20) 3.1、AOI 检测基本原理 (20) 3.2、国内外存在差距，但不存在重大技术瓶颈 (22) 3.2.1、外商技术成熟，国产设备初涉3D 市场 (22) 3.2.2、AOI 光源市场竞争充分，集中度低 (23) 3.2.3、进口工业相机助力国产高端设备 (24) 3.2.4、算法成熟，可自主研发 (25) 3.2.5、系统化整合为最大难点，光机电一体化是发展趋势 (26) 3.3、国内AOI 市场竞争层次化，龙头企业遵循技术路线提前布局有望率先受益 (28) 3.3.1、PCB 领域中高端厂商差异化竞争 (28) 3.3.2、“大客户战略”下龙头企业布局高世代产品，抢占前段制程 (29) 3.3.3、半导体晶圆检测技术难度大壁垒高，需强大资金和研发实力支持 (29) 3.6、牧德AOI检测设备傲视全球 (33) 4、主要公司分析 (34) 4.1、精测电子 (34) 4.2、劲拓股份 (35) 4.3、矩子科技 (35) 4.4、易科迅科技 (36) 4.5、欧威科技 (37) 图表目录图表 1：人工目检与AOI 检测优劣对比 (5) 图表 2：AOI 设备节约人工成本 (5) 图表 3：全球 AOI 行业产值分布 (6) 图表 4：全球 AOI 行业市场分布 (6) 图表 5：2015 年 AOI 设备主要应用领域及市场规模 (7) 图表 6：2015 年 AO I 设备主要应用领域占比 (7) 图表 7：AOI 设备产业链上下游关系 (7) 图表 8：不同规格电子元件尺寸对比 (8) 图表 9：iPhone 手机中的电子元件 (9)

09光信光学检测原理复习资料

光学检测原理复习提纲第一章基本光学测量技术一、光学测量中的对准与调焦技术 1、对准和调焦的概念；眼睛通过光学仪器对准或调焦的目的。P1 补充：对准误差、调焦误差？P1 2、常见的五种对准方式。P2 3、望远镜的对准误差计算，例一。p4 二、光学测试装置的基本部件及其组合 1、平行光管的组成、作用；平行光管的分划板的形式（bcd）。P14 2、什么是自准直目镜（P15）；高斯式自准直目镜（P16）、阿贝式自准直目镜（P16）、双分划板式自准直目镜（P17）三种自准直目镜的工作原理、特点。P15—p17 三、光学测量误差 1、误差的来源归结为4个方面……；误差的分类……。P20—P21 2、如何减少与消除系统误差。P27—P28 四、焦距和顶焦距的测量 1、焦距的定义：平行于光学系统光轴的平行光束经过光学系统后的会聚点（焦点）到光学系统的像方主点的距离。 2、目视放大率法测量透镜或光学系统的正负焦距的原理。P32—P33 灵活应用公式进行焦距计算 3、数字图像法测量焦距和顶焦距的原理及实验装置。P35—36 4、思考题：要测量一镜片的焦距，已知玻罗板上某刻线对的间距为30mm，测量显微物镜放大倍率10x，平行光管物镜的焦距1200mm，通过测量显微镜的目镜测得玻罗板上刻线像的间距为4mm，试求出该镜片的焦距。第二章光学准直与自准直技术一、激光准直与自准直技术激光束有很高的亮度和相当好的方向性。可利用倒装望远镜对激光束再进行细化和准直。二、自准直法测量平面光学零件光学平行度 1、测量光学平行度的一般原理P 47—48 2、第一光学平行度θⅠ、第二光学平行度θⅡ定义。P48 3、测量直角棱镜DⅠ-90°原理。P48

高精度光学自动检测仪快速对焦方法研究

传感器与微系统(Transducer and Microsystem Technologies) 基金项目：新一代TFT-LCD 自动光学检测技术与设备开发, 广东省教育部产学研联合项目(2007A090302071)；印刷电路板元器件安装缺陷机器视觉检测系统关键技术的研究，广东省教育部产学研联合项目(2009B090300242) 高精度光学自动检测仪快速对焦方法研究程良伦潘健华 (广东工业大学自动化学院,广东广州 510006) 摘要：为提高光学自动检测设备中自动对焦的准确性、快速性和稳定性，提出一种新型的高精度快速自动对焦技术方案。该系统利用光学三角法测距原理将会聚到工作台上的激光光斑成像在CCD 上，再利用光斑灰阶的变化实现精密对焦。实验结果表面：显微镜重复对焦精度可以到0.1um ，对焦时间小于200ms ，满足工业光学检测系统中实际应用的需要。关键词：自动对焦；三角法；通光率；光学检测中图分类号：TP273.3 文献标识码：A 文章编号： A high precision fast focus method for optical auto-analyzer CHENG Liang-Lun PAN Jian-Hua (Faculty of Automation, Guangdong University of Technology, Guangzhou Guangdong 510006, China) Abstract: To improve the AF accuracy, speed and stability of optical auto-analyzer, a novel fast high precision AF technology is proposed. Laser beam was condensed to the working table and then the image of laser pattern is formed at the CCD based on Laser Trigonometry. So the change of gray spot can be used to focusing. Experiment results demonstrate repeat Resolution can reach 0.1um, focus time is less than 200ms, and meets practical application requirements in the industrial optical inspection systems. Key words: auto-focus; trigonometry; transparency; optical analysis 0 引言目前国内外生产的平板显示屏检测设备，都广泛采用数字图像检测技术，随着平板检测对精度和速度的要求越来越高，自动调焦技术的应用显得越来越重要，典型的自动对焦方法主要有[1]：1)测距法，即把光波或电磁波发射到物体上，通过接收反射波来测量物体的距离，进行调焦。这种方法结构简单、测量范围大、测量点小、测量准确度高，但是受光点大小、形状和检测器件检测分辨能力的影响较大；2)对比度法，用摄像头检测物体的像，利用正焦时对比度最大，离焦时对比度减小的判别方法实现调焦。这种方法受光照条件的制约，当光线暗弱或被摄体与背景明暗差别很小时，对焦就会有困难，甚至失去作用。本文提出先用激光三角法进行大范围调焦(离焦范围≥30um)，再用通光率最大判定法来确定焦平面的准确位置的方法，这方法可用于动态测量，结构简单，比传统的三角法提高了自动对焦的精度，比灰度质心法和光斑边缘拟合法[2]提高了自动对焦的速度。 1 光学三角法对焦分析 1.1 光学三角法调焦原理对焦系统运用光学三角测距原理，在显微镜的镜筒侧面增加了一个包含有激光发射和激光接受装置的光学回路[3]。从激光发射器发射出来的800 nm 光束经过光栏片挡去了一半，剩下的光束在聚焦镜的作用变为平行光，通过主光轴后投射到被检测的物体表面。通过物镜的聚焦作用，如果系统对焦完成，激光刚好在被测物体表面聚焦(如图1实线)。聚焦后的光束，在被测物体的表面发生了反射，反射光线经过聚焦镜的聚焦作用投射到CCD 检测屏上，如果被检测物体表面刚好处于聚焦点处，投影在CCD 检测屏上的就是一个光点；如果被检测物体处于聚焦点的上方，在检测屏就会检测到一个右半圆的光斑(如图