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苏州工业园区职业技术学院电子工程系自动光学检测AOI苏州工业园区职业技术学院电子工程系要点•概述•作用•应用•原理•优缺点•组成•基本概念与术语•软件介绍•程序制作苏州工业园区职业技术学院电子工程系概述:AOI的全称是AutomaticOpticInspection（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，主要是用来检测元器件贴装在电路板上的焊接质量的。苏州工业园区职业技术学院电子工程系作用:AOI不但可对焊接质量（如焊点桥接或者虚焊）进行检验，还可对光板（如表面污染、损伤、变形等）、焊膏印刷质量（如焊料过量或者不足）、贴片质量（如元器件漏贴、钽电容的极性错误、焊脚定位错误或者偏斜、引脚弯曲或者折起）等进行检查。AOI除了能检查目检无法查出的缺陷外，还能把生产过程中各工序的工作质量以及出现缺陷的类型等情况收集、通过显示器或自动标志把缺陷显示出来，供工艺控制人员分析、管理和修整。苏州工业园区职业技术学院电子工程系常见缺陷•立碑现象即所谓的墓碑(tombstoning)、吊桥(drawbridging)、石柱(stonehenging)和曼哈顿(Manhattan)苏州工业园区职业技术学院电子工程系常见缺陷•移位是指元器件端头或引脚离开焊盘的错位现象。苏州工业园区职业技术学院电子工程系常见缺陷•焊料量不足与虚焊或断路(开路)——焊点高度达不到规定要求，会影响焊点的机械强度和电气连接的可靠性，严重时会造成虚焊或断路。苏州工业园区职业技术学院电子工程系常见缺陷•焊点桥接或短路——桥接又称连桥。元件端头之间、元器件相邻的焊点之间以及焊点与邻近的导线、过孔等电气上不该连接的部位被焊锡连接在一起（桥接不一定短路，但短路一定是桥接）。苏州工业园区职业技术学院电子工程系常见缺陷•焊锡球又称焊料球、焊锡珠，是指散布在焊点附近的微小珠状焊料。苏州工业园区职业技术学院电子工程系常见缺陷•元件侧立苏州工业园区职业技术学院电子工程系常见缺陷•元件面贴反——片式电阻器的字符面向下。苏州工业园区职业技术学院电子工程系常见缺陷•焊点高度接触或超过元件体（吸料现象）——焊接时焊料向焊端或引脚跟部移动，使焊料上升高度接触元件体或超过元件体。苏州工业园区职业技术学院电子工程系应用:AOI放置在印刷后可对焊膏的印刷质量作工序检测。可检测焊膏量过多、过少，焊膏图形的位置有无偏移、焊膏图形之间有无粘连。苏州工业园区职业技术学院电子工程系应用:AOI放置在贴装机后、焊接前可对贴片质量作工序检测。可检测元件贴错、元件移位、元件贴反(如电阻翻面)、元件侧立、元件丢失、极性错误、以及贴片压力过大造成焊膏图形之间粘连等。苏州工业园区职业技术学院电子工程系应用:AOl放置在再流焊炉后可作焊接质量检测。可检测元件贴错、元件移位、元件贴反(如电阻翻面)、元件丢失、极性错误、焊点润湿度、焊锡量过多、焊锡量过少、漏焊、虚焊、桥接、焊球(引脚之间的焊球)、元件翘起(竖碑)等焊接缺陷。苏州工业园区职业技术学院电子工程系原理:AOI设备的核心是图像采集和图像识别系统。AOI的图像采集方式可分为两种：拍照式和扫描式。根据AOI设备中摄像机的数量以及光源的布置情况，AOI设备可分为2维、2.5维、和3维检测仪。图像识别系统主要由图像识别算法和标准图像构成，通过比较检测图像与标准图像的相似程度来对检测图像进行识别。苏州工业园区职业技术学院电子工程系原理:AOI设备是基于光学成像原理及图像识别技术对PCB进行的检测的设备。成像原理：•1•2•3•PCB•4•高角度入射•低角度入射•漫反射表现在图像上，漫反射表面为接近原色的图像区域；发生镜面反射的表面，倾斜角度比较大的表面（如焊锡、引脚、激光丝印等）为蓝色图像区域，倾斜角度比较小的表面（如未刷焊锡的焊盘、MARK点等）为红色图像区域。苏州工业园区职业技术学院电子工程系原理:AOI设备是基于光学成像原理及图像识别技术对PCB进行的检测的设备。图像采集原理：苏州工业园区职业技术学院电子工程系原理:AOI设备是基于光学成像原理及图像识别技术对PCB进行的检测的设备。图像识别原理：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（normalizedgreyscalecorrelation）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1之间，1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0.65）来判断检测图像是否发生变化。苏州工业园区职业技术学院电子工程系优点:•1）检查和纠正PCB缺陷。•2）能尽早发现重复性错误。•3)为工艺技术人员提供SPC资料。•4）能适应PCB组装密度进一步提高的要求。•5）测试程序的生成十分迅速。•6）能跟上SMT生产线的生产节拍。•7）检测的可靠性较高。苏州工业园区职业技术学院电子工程系缺点:•AOI系统不能检测电路错误，只能作对外观检测，不能完全代替在线测（ICT）；•对不可见焊点(如BGA、CSP、FlipChip)的检测也无能为力；•对PLCC也要采用侧面的CCD才能较准确的检测；•AOI检测设备的可靠性、准确性不能令人完全信任；苏州工业园区职业技术学院电子工程系组成:•AOI设备是一个复杂的系统设备，其组成结构包括软硬件两部分。•接驳台•两轴伺服传动系统•相机•主体设备•显示终端•控制计算机•其他外围控制设备•键盘、鼠标输入设备•控制设备•光源•识别算法模块•图像采集模块•运动控制模块•SPC模块•软件主界面模块•输出•输入•系统管理模块硬件部分软件部分苏州工业园区职业技术学院电子工程系基本概念和术语•学习操作：采集标准电路板中的标准器件图像作为模板，以备检测操作中使用；•检测操作：采集当前电路板图像并进行检测；•电路板文件(DAT文件)：由学习操作产生，包含检测电路板的所有数据。电路板文件可以像Word文件一样进行创建、打开、保存和另存等操作。电路板文件由一个“电路板名称.dat”的文件和相对应的“电路板名称”文件夹组成；•CAD文件：电路板生产中存储元件代码、名称、位置等信息的文档；•CAD导入：利用CAD文件中的信息进行快速学习操作；•定位孔：一般的PCB板都有两个到四个的定位孔，用于在生产或加工过程中保证定位的准确。AOI系统中的定位孔也是用来精确定位的，确定定位孔的位置后，由于定位孔和元器件的相对位置是固定的，所以元器件的位置也是可以准确的定出。•搜索区域：以标准模板器件为中心的一个检测器件的图像范围；•检测阈值：器件检测中的最低通过分数；•器件：PCB电路板中的每个电子部件称为器件；•元件：同一类器件的统称；•模板：学习过程中确定的一个标准样板；•器件模板：学习过程中确定的一个器件标准图像样板；•元件模板：同类器件的模板。苏州工业园区职业技术学院电子工程系AOI软件介绍:软件主界面包括：菜单栏、工具栏、图像主窗口、缩略图窗口、元器件列表窗和状态栏五大部分苏州工业园区职业技术学院电子工程系AOI软件介绍:菜单栏包含八个菜单项，它们是：“文件”菜单、“学习”菜单、“检测”菜单、“报表”菜单、“图像”菜单、“用户管理”菜单、“窗口”菜单以及“帮助”菜单。苏州工业园区职业技术学院电子工程系AOI软件介绍:A.文件菜单：•载入电路板：打开一个事先学习好的电路板文件用于接下来的检测。•保存电路板：保存学习好的电路板文件。•另存电路板：把当前学习好的电路板换一个名字保存下来。•重新登录：重新登录改变用户的使用权限•退出系统：退出当前软件。苏州工业园区职业技术学院电子工程系AOI软件介绍:B.学习菜单：•学习向导：以提示引导的方式学习一个电路板文件。•转换电路板：用于两台不同设备间的电路板DAT文件的转换•新建器件：在现有的电路板图像上学习一个新器件。•确定：确定当前的操作。•预览电路板图像：采集程序所设定的最大范围。•选定范围：选择用户要检测的电路板图像的范围。•图像采集：采集所框定的实际范围•指定定位孔：在当前电路板图像上指定两个特殊标记作为该板的逻辑坐标定位点。•导入CAD文件：导入一个CAD文件用于学习电路板文件。•学习条形码：将电路板图像中的条形码标记作为一个器件学习下来。•手动学习拼板：采用复制的形式，通过学习一块板来学习整块组合板。•载入电路板图像：从硬盘等永久存储介质中载入一张电路板图像。•保存电路板图像：保存当前电路板的图像•载入照相机图像：加载照相机所拍摄的图像•保存照相机图像：保存照相机所拍摄的图像•参数设置：调整XY轴的各项运动参数、照相机参数、等其他相关设置•校准：校准象素•摄像机：拍摄单张图片•图像：单击退出照相机拍摄单张状态•浏览元件：浏览一遍当前鼠标单击的器件的同型号器件苏州工业园区职业技术学院电子工程系AOI软件介绍:C.检测菜单：•检测当前电路板：检测当前电路板中的器件的正确性。•停止检测：停止当前的自动循环检测操作。•自动检测：开启软件自动循环检测功能。•设置搜索区域：设置器件的检测范围。•设置错位限制：设置检测器件中的错位限制量。•设置检测阈值：设置检测器件时的最低通过分数。苏州工业园区职业技术学院电子工程系AOI软件介绍:D.报表菜单：•显示检验结果：启动检验结果分析软件。E.图像菜单：•显示全板：缩小电路板图像以便观看电路板图像全貌。•放大图像：放大当前电路板图像。•缩小图像：缩小当前电路板图像。•实际尺寸：以实际图像大小显示图像。苏州工业园区职业技术学院电子工程系AOI软件介绍:F.用户管理菜单：G.窗口菜单：•用户管理：弹出客户管理对话框，以便管理使用该系统的人员和权限。•点击窗口下列目录可显示或隐藏相应对话框H.帮助菜单：•帮助：系统帮助文件。•公司主页：访问本公司的主页。•技术支持：取得相关的技术支持信息。•关于：关于本系统的一些简单信息和版权信息。苏州工业园区职业技术学院电子工程系AOI程序的编制:•选择检测区域•采集图像•学习定位孔•学习定位器件•学习器件•学习焊盘•学习焊脚•学习条形码•保存•学习完成•图像预览苏州工业园区职业技术学院电子工程系电路板的检测:•放板•结束•是否有错误•（机器自动判断）•是•否•真/假？•选择处理方式•1“学习”•2“通过”•选择错误类型•假•真•点击“”，开始检测•继续检测•是•否