PCB自动光学检测技术共4页
自动光学检测——以PCB焊锡检测为例之解决方案
自动光学检测——以PCB焊锡检测为例之解决方案项目简介：随着市场上的应用装置愈来愈朝向多样功能整合、行动化与小型化，这些应用装置上内部的印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)上必须负载着比过去更多的组件，这也意味着PCB内的元件将朝向高密度化，使得自动光学检测的技术也愈渐重要。
自动光学检测技术由过去的2D检测推演到目前的3D检测，可以有效的检测出组件是否有上件、组件的焊锡状况、或是否有歪斜等状况。
为了能够更有高的检测效率，通常必须搭配具有位置比对与触发信号输出的运动控制卡，以达到连续取像(On-the-fly Capturing)与连续检测的目的。
将自动光学检测技术应用在PCB的焊锡检测是个目前主流的应用趋势，此项目即在介绍如何利用研华的运动控制技术- SoftMotion搭配他牌的影像撷取与检测软件来达到高速焊锡检测的应用。
系统需求：相较于过去的影像检测多为非连续取像的方式，为了改善检测的效率，连续不停止的高速取像与检测变得很重要，此时运动控制卡与影像撷取卡的搭配成为决定效能的原因之一。
此外，多支CCD之间的取像作为3D检测的数据来源，光源的选择与曝光时间的掌控，决定了影像的取像的速度与质量。
工业级计算机具备四核心的运算速度，提供了一个稳定信赖的运算平台，缩短影像辨识的时间。
以下为项目的需求：•须采用四核心以上的工业计算机，才能符合高速的运算，并能缩短影像辨识的周期•运动控制要能提供以表列方式的位置比对功能(Table Compare) 与固定间隔的位置比对功能(Interval Compare)，且提供触发信号•同步停止与同步启动(STA/STP) 功能•在检测部分须引入他牌的视觉撷取与检测系统概述：针对客户需求，研华工业计算机四核心处理器的处理效能与稳定性提供视觉与运动整合的绝佳平台，具备SoftMotion技术的六轴控制运动卡，除了针对客户的特殊机构提供客制化函数外，也提供高速位置比与触发信号输出的功能，可在运动不停止的情况下，连续触发他牌影像撷取卡抓取影像并且实时的利用。
自动光学检查(AOI)ppt课件
所有的晶片元件(01005) 及最小至0.3mm fine pitch 3D 4M digital Camera
Directional Flash9
三、核心的构造
AOI的基本构造：
由视觉系统、机械系统、软件系统三个主要部分组成。
1. 视觉系统主 要是执行图像 采集功能；
这些数据也是软数据， 一般很难从公司获取
应有此功能， 否则影响测试精度
价格因素不是最重要的， 但却是必要的
一般周边地区应有代理公司并配备5名-10名技术工程师
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关注该设备已有的用户， 特别是行业内的用户
参考文献
1. SMT质量检测中的AOI技术及应用 王凡,姜建国,申洁琳 《现代电子技术》2011年5月1日第34卷第9期
2. 机械系统是 执行将所检物 体传送到指定 的检测点；
3. 软件系统是 将所采集的图 像进行分析和 处理。
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三、核心的构造
1. 视觉系统
CCD摄像机实现光信号转换到电信号，
相 被摄物体的图像经过光学镜头聚焦至 机 CCD 芯片上，CCD 根据光的强弱积
累相应比例的电荷，各个像素积累的 电荷在视频时序的控制下，逐点外移， 经滤波、放大处理后，形成视频信号 输出。
自动光学检查（AOI）
2012.4.15
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AOI (自动光学检查)
自动光学检测（AOI， Automatic Optical Inspection）是指通 过光学成像的方法获 得被测对象的图像， 经过特定处理算法处 理及分析，与标准模 板图像进行比较，获 得被测对象缺陷的一 种检测方法。
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CONTENTS
不影响性能， 生产线设备布置需要了解该参数
AOI检测pcb能力报告
AOI检测PCB能力报告1. 简介AOI（自动光学检测）是一种用于PCB（印刷电路板）生产过程中的检测技术。
它利用计算机视觉系统对PCB上的元件、焊接质量和电路布局进行快速、精确的检测。
本文将详细介绍AOI检测PCB的能力和优势。
2. AOI检测的步骤AOI检测PCB主要包括以下步骤： ### 2.1. 准备PCB 首先，需要将待检测的PCB准备好，包括清洁表面和确保无任何损坏。
2.2. 分析电路布局接下来，AOI系统会自动分析电路布局，识别元件的位置和布线连接。
2.3. 图像获取AOI系统将通过高分辨率相机获取PCB的图像。
2.4. 图像预处理获取到的图像会进行预处理，包括去噪、增强对比度等操作，以提高后续分析的准确性。
2.5. 缺陷检测AOI系统会对PCB图像进行缺陷检测，包括焊点问题、元件缺失或错位等。
2.6. 缺陷分类检测到的缺陷会根据其类型进行分类，以便后续的分析和修复。
2.7. 缺陷分析和报告生成AOI系统将对检测到的缺陷进行分析，并生成详细的报告，以供后续的修复和改进。
3. AOI检测的能力和优势3.1. 高效性AOI系统能够快速地对PCB进行全面的检测，大大提高了生产效率。
3.2. 准确性利用计算机视觉技术，AOI系统能够精确地识别电路布局和元件连接状态，减少了人工检测的误差。
3.3. 自动化AOI系统实现了自动化检测，减少了人工工作量，降低了生产成本。
3.4. 多功能性AOI系统不仅可以检测焊接质量，还可以检查元件位置、极性以及PCB的标识等，提供了全面的检测能力。
3.5. 数据记录和分析AOI系统能够记录和分析检测过程中的数据，为后续的改进和追溯提供了便利。
4. AOI检测的应用领域AOI检测在电子制造业中被广泛应用，特别是在PCB制造过程中的各个阶段。
它可以有效地检测到PCB上的缺陷，并及时提供报告，以便进行及时的修复和改进。
5. 总结AOI检测是一种高效、准确、自动化的PCB检测技术。
PCB线路自动光学检查AOI原理介绍
PCB线路自动光学检查AOI原理介绍AOI（Automatic Optical Inspection）即PCB线路自动光学检查，是一种通过光学设备对PCB线路进行快速、准确的检测技术。
AOI系统通过高分辨率的相机和专业的图像处理算法，能够实时采集到PCB线路的图像，并根据预先设定的检测规则，对线路进行自动检查，以判断是否存在缺陷。
AOI系统的工作原理主要包括图像采集、图像处理和缺陷判定三个步骤。
第一步，图像采集。
AOI系统通过高分辨率的相机，对待检测的PCB线路进行拍照，将其转化为数字图像。
相机设备通常采用光学特殊镜头，能够捕捉到细小的线路缺陷。
图像采集的目的是为了获取线路的细节信息，为后续的图像处理提供基础。
第二步，图像处理。
获得图像后，AOI系统会对图像进行预处理，提取出所需的特征信息。
这一步通常包括图像增强、图像分割和特征提取等操作。
图像增强可以通过去噪、增强对比度等手段，提高线路图像的质量和清晰度。
图像分割是将线路图像中的元素分开，去除背景和多余的噪声。
在特征提取阶段，系统会提取出线路的各种特征参数，例如线宽、间距、焊盘形状等，用于后续的缺陷判断。
第三步，缺陷判定。
通过比对待测线路的特征参数和预设的标准值，AOI系统可以判断出线路是否存在缺陷。
这一步通常使用图像匹配、分类识别等算法进行。
例如，可以将待检测的线路与正常线路的图像进行比对，通过匹配程度来判断线路是否存在异常。
对于常见的缺陷类型，例如焊盘错位、虚焊、短路等，系统可以根据预设的规则进行分类识别。
AOI系统的优点是速度快、准确度高和自动化程度高。
相比传统的人工检查方法，AOI系统可以大大提高检查的效率和准确度。
而且由于其全自动化的特点，可以适用于大批量生产，并能够检测到人眼难以察觉的线路缺陷。
不过，AOI系统也存在一些局限性。
例如，对于非透明的线路或者多层线路的检测，可能会受到光照条件等因素的限制。
此外，AOI系统也无法检测到一些隐蔽的缺陷，例如线路的电性能或者可靠性等方面的问题，需要借助其他测试方法进行检测。
PCB元器件自动光学检测技术研究
产业发展论点ARGUMENT51PCB元器件自动光学检测技术研究文/黄璇正确掌握电子产品元器件检验技术是电路故障检测的关键要素，而电路故障检测的最后一环就是确认元器件是否真的存在质量，这就要求使用检验技术来实现。
一、PCB测试方法发展历史在PCB的制造过程中，蚀刻是最关键的一点，也就是用化学或药物剂型侵蚀掉除设计电路之外剩余的铜。
[1]该流程中，药用量、环境条件气温、水流速和侵蚀时间因素威胁着生产的质量，甚至造成诸如故障、开路、线宽缺损、残余铜和针孔等问题。
PCB一般用目视、电测量和AOI 方式测量。
20世纪70年代之前，PCB 测试大多通过对人眼加增强镜，检查运行速度慢，漏检率高，同时会造成检查人视力减退、危害健康等。
[2]电测量的基本原理就是依据PCB线路图的计算机数据，选择一副针床装夹和适当的网点测量方式。
测量时，工作人员将探头压到PCB表面的待测点，接着通电测量各个网点的开关通断情况，并报告存在的短接与通断缺陷。
其局限性就是：这种方法只能检出短接和通断两个缺陷，而缺口、针孔和残余铜等其他缺陷都无法检出；针床装夹的生产成本过高，且小批量投产时不合格。
电测量也受到了PCB向高密度、紧凑型化走向发展的影响。
由于线路板的紧密程度日益提高，电力计量也要求进一步扩大检测工作节点数，导致检测程式和针床夹具生产的增加，而研制检测程式和工装夹具一般需数星期甚至一个多月时间，同时电计量出错和重测频次相应增加。
二、PCB自动光学测试技术（一）自动光学测试的工作原理AOI是测量PCB表层图像质量（如表层瑕疵、断线和短路现象）的设备，主要用于制造过程中成品质量测量，是高精度单层打印板，特别是各种打印板工艺的关键技术。
测试系统集光学感应器、精准机械、识别测试算法与电子技术于一身，用功能或激光技术设备自动拍摄PCB，收集图片后送与电脑处理，再与数据库管理中的标准数据对比，发随着电子设备的设计和制作技术的日益进步，印刷电路板（PCB）朝着高密度、多层数和高性能等方向发展。
PCB自动光学检测技术
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 ， 八支 射 线沿着 垂直 、 水 平 和对 角 线 由中心往 外计 算 ， 在影像 图上 找 出主要 特征 并将 其
分 离 出来 ， 然 后对这 些进行 测量 ， 包括 形状 、 尺寸 、 角度 和坐标 。 由于该方 法方 向 性 很强 ， 两支射 线 间的空 隙是检 测盲 区 ， 漏检 率较 高 ， 现在 已经 较少采 用 。 另一 种 是数 学形 态学 分析法 ， 其优点 是在 将 图像 简 化至骨 架 时 ， 可 大大 减少 图像 的 数 据量 ； 对 图像 特 征的 记录 稳定 可靠 且精 准 ； 新 算法 的研 发具有 很 强 的弹性 。 （ Ｂ ） 图像 处理 算 法 在Ｐ Ｃ Ｂ 检测中， 常 用 的算法 有 四类 ： （ ４ ） 数据 处理 类 ： 对输 入 的数据进 行初 步 过滤 ， 过 滤小 的针 Ｌ 和残 留铜 及 不 需检 测 孔等 。 （ ５ ）测量 类 ： 对 输人 数 据进 行特 征提 取 ， 记 录特 征 代码 、 尺 寸和 位置 并 于 标 准数 据进 行 比对 。 （ ６ ）拓扑 类 ： 用 于检 测 增加 或丢 失的 特征 。 （ ７ ）孔及 细微 缺 陷类算 法 。 三 Ａ Ｏ Ｉ 检测 系统 （ ８ ）常用 的ＡＯ Ｉ 检测 系统 目前ＡＯ Ｉ 产 品的 主要供 应商 有 以 包￣Ｏ Ｒ Ｂ Ｏ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ及 Ｃ Ａ ＭＴ Ｅ Ｋ公司 ， 日本 Ｌ Ｉ Ｏ ＹＤ Ｄ ＯＹ Ｌ Ｅ 和Ｓ Ｃ ＲＥ Ｅ Ｎ， 下 面 以Ｏ ＲＢ Ｏ Ｔ Ｅ Ｃ ｆ ｌ 公 司Ｉ ＮＳ Ｐ Ｉ ＲＥ ９ ０ ６ ０ 及Ｖ ３ ０ ９
应 用 技 术
ｌ
ＰＣ Ｂ 自动光 学检 测技术
印刷电路板的光学自动检测设备
1.采用400万高速CMOS彩色相机；2.稳定的0201检测能力（可选配01005检测功能）。3.可用于印刷后、炉前、炉后等多个位置。4.强大的统计分析功能，实时品质分析。5.支持双面检测，自动、手动切换程序。
应用范围
印刷电路板生产企业。
成果图片
已获成果形式
□奖励
奖项名称
级别、等级
证书编号
获奖时间
无
□软件
著作权
名称
著作权号
授权日期
无
□专著
名称
书号
出版社
出版日期
无
□专利
名称
专利号
授权日期
类型
无
□其他
无
产业化信息所需人数15-20人所需场地500m2
所需经费
80万
预期效益
300万元/年
成果名称
印刷电路板的光学自动检测设备
受资助情况
项目编号
项目名称
项目来源
级别
批准日期
无
无
无
无
无
成果描述
成果简介
本设备采用光学成像方法对印刷电路板(PCB)进行自动检测，PCB是现代电子产品的核心部分，随着PCB组装密度、复杂度、以及数量的大幅提高，利用机器代替人眼进行全自动的缺陷检测和工艺验证正成为现代PCB生产企业的不二选择。本设备对PCB成型板的检测主要集中在对焊点缺陷和元器件的缺失及极性的检测。利用高速图像匹配和模式识别算法可以识别焊点缺陷、元器件缺失、以及极性检测。PCB自动光学检测设备为电子产品制造企业提供优异的机器视觉解决方案。
PCB线路自动光学检查AOI原理介绍
AOI Benefits - Process Data
Provide data for process control analysis
AOI Inspection vs. Manual Inspection
Eyeloop Light table
LIGHT SOURCE
OPTICS
PCB
Possible Problems
Pixel Size - Effects
1 mil
0.2 mil
Lower Higher
Defect detection accuracy
Throughput
Less accurate
Line & Space measurement
Higher
Lower
More accurate
The 2 Parts of an AOI System
Image acquisition
Logics
Image Acquisition
PURPOSE: To create a binary (pixelized) picture precisely representing the panel being inspected.
of finding and reporting defects
AOI Benefits - Higher Yields & Lower Scrap
Increased yields & Reduced scrap
Yield
100%
900
80%
800
700
60%
600
40%
500
20%
400
0%
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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，
八支射线沿着垂直、水平和对角线由中心往外计算，在影像图上找出主要特征并将其分离出来，然后对这些进行测量，包括形状、尺寸、角度和坐标。
由于该方法方向性很强，两支射线间的空隙是检测盲区，漏检率较高，现在已经较少采用。
另一种是数学形态学分析法，其优点是在将图像简化至骨架时，可大大减少图像的数据量；对图像特征的记录稳定可靠且精准；新算法的研发具有很强的弹性。
（B）图像处理算法
在PCB检测中，常用的算法有四类：
（4）数据处理类：对输入的数据进行初步过滤，过滤小的针孔和残留铜及不需检测孔等。
（5）测量类：对输入数据进行特征提取，记录特征代码、尺寸和位置并于标准数据进行比对。
（6）拓扑类：用于检测增加或丢失的特征。
（7）孔及细微缺陷类算法。
三、AOI检测系统
（8）常用的AOI检测系统
目前AOI产品的主要供应商有以色列ORBOTECH及CAMTEK公司，日本LIOYD DOYLE和SCREEN，下面以ORBOTECH公司INSPIRE9060及V309 Blaser 为例说明AOI系统的性能特点。
INSPIRE9060是目前世界上自动化程度较高的AOI系统，具备自动上板/下板功能，使用三个8kbyte彩色CCD成像，用形态学算法进行图像分析处理，可检测最小线宽/间距为75？m。
V309 Blaser是用激光来获取图像的AOI系统，对高密度互连板HDI、细线路板及雷射钻孔板方面具有较强的检测能力。
最小解析度为6.3？m，可检测最小线宽/间距为50？m。
2.AOI的发展趋势。
（9）在线检测：PCB生产商希望AOI能够直接与蚀刻线相连，无需人员上下板，这样既可降低人员成本，又可提高产量。
（10） HDI板/激光钻孔板检测：由于HDI板线路很细，其缺陷更为细小，要求增强AOI对细微缺陷的检测能力。
（11）超大板检测：通讯背板的设计向高层、大板面（>1270mm×762mm）方向发展。
尽管AOI可以完成目视检查难以胜任的工作，可靠性仍有不完全令人满意的地方。
该技术高度依赖计算机图像处理技术，如原始光学图像提供的信息不足，或者图像处理算法不够有效，将导致误判。
因此，高分辨率电路板AOI技术还将进一步发展。
希望以上资料对你有所帮助，附励志名言3条：
1、要接受自己行动所带来的责任而非自己成就所带来的荣耀。
2、每个人都必须发展两种重要的能力适应改变与动荡的能力以及为长期目标延缓享乐的能力。
3、将一付好牌打好没有什么了不起能将一付坏牌打好的人才值得钦佩。