SMT工厂自动光学检测仪

随着元器件封装尺寸的减小和印制电路板贴片密度的增加,SMA检查难度越来越大，人 工目检就显得力不从心，其稳定性和可靠性难以满足生产和质量控制的需要,故釆用专用检 查设备来实现自动检测就越来越重要。首先，用于生产的检测仪器是光学系统，这类仪器都 有一个共同的特点，即通过光源对SMA进行照射,用光学镜头将SMA反射光采集进行运 算,经过计算机图像处理系统从而判断SMA上元件位置及焊接情况,所以这类设备称为自 动光学检测（AOI）设备。 

1. AOI工作原理
AOI检测的基本原理是通过人工光源、LED灯光、光学透镜和CCD照射被测物,把光源 反射回来的量与已编程好的标准进行比较、分析和判断。本节以回流焊后AOI为例介绍。 回流焊后AOI通常分为二维AOI和三维AOI两种。
二维AOI采用垂直摄像头，并通过彩色高亮度方法实现对焊点质量的判别，典型的产品 是欧姆龙VT-WIN,如图6-10所示。该机在工作时，红色、绿色、蓝色三段环形照明处于不 同的高度对电路板进行照射，彩色摄像机垂直安装在环形照明的中心线上,提取电路板画 像，如图6-11所示。由于红色光线比其他两种光线位于离基板面更高的位置，所以相对基 板面入射角较大。照射到平坦物体表面的光线向正上方的摄像机方向反 射，而照射到焊锡表面的光线不向正上方反射。因此，对于平坦的表面部分,摄像机拍摄到 的是红色区域。与红色光线的原理相同，绿色区域为摄像机拍摄到的轻微倾斜的焊锡表面, 而蓝色区域为摄像机拍摄到的陡峭倾斜的焊锡表面。这样，三维焊点外形就可以通过彩色 亮度模式转化为二维的彩色图像，从而可进一步通过图像处理并结合一定 的数学模型以实现对焊点质量的检测。
三维AOI则在使用垂直摄像头的同时，增加角度摄像头。当垂直摄像头从上往下看的 同时，角度摄像头则同时从侧面来观察焊点图像,就好像人工目检一样，为看清局部细节，往 往需要调节光线与观察角度。因此，三维AOI有更强的故障检测能力，如当检测PLCC器件 焊接质量时，三维AOI的优势就能充分显现岀来。三维AOI中的照明系统采取独立可控的 发光二极管阵列作为光源，发光二极管排成一个精密环形阵列,全部聚焦在视场上。越靠近 内圈灯光越接近垂直角度，越靠近外圈灯光照射角度越倾斜，并可以用编程来控制这些二极 管，以实现最优的照明纹理、角度、方向和密度；可为每一幅检测画面调整照明的角度、方向 和亮度，满足任何检测所需的独特要求。泰瑞达Optima7300AOI是典型的三维AOI,该机型 采用1个垂直摄像头和4个角度摄像头组成检测系统。 2.分析算法
不同A0I软、硬件设计各有特点，总体看来，其分析、判断算法可分为两种，即设计规则 检验（DRC）法和图形识别法。
DRC法是按照一些给定的规则检测图形，如所有连线应以焊点为端点，所有引线宽度、 间隔不小于某一规定值等规则检测图形。基于该算法的焊膏桥连检测 图像,在提取PCB上焊膏的数字图像后，根据其焊盘间隔区域中焊膏的形态来判断是否为桥 连。如果按某一敏感度测得的焊膏外形逾越了预设置的警戒线，即被认定为桥连。DRC法 具有可以从算法上保证被检验图形的正确性,相应的A0I系统制造容易，算法逻辑容易实现高速处理,程序编辑量小，数据占用空间小等特点。但该方法确定边界能力较差，往往需要 设计特定的方法来确定边界位置。图形识别法是将AOI系统中存储的数字化图像与实际检测图像比较，从而获得检测结 果。如检测PCB电路时，根据计算机辅助设计模型将检测文件（标准数字化图像）与待检测 文件（实际数字化图像）进行比较。釆用该原理对组装后的PCB进行的质 量检测。这种方式的检测精度取决于标准图像、分辨率和所用检测程序，可取得较高的检测 精度,但具有釆集数据量大,数据实时处理要求高等特点。由于图像识别法用设计数据代替 DRC中的设计原则，具有明显的实用优越性。

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