aoi检测的数据（AOI评估与应用剖析）

AOI评估与应用剖析摘要：在电子工业中，电路板的组装质量显得尤为重要起初，这些质量的保证源于人工目视“查颜观色”的检查方法，随着产品的细小化，器件与电路板也随之变得精密与细小，因此，人工目视因为效率低下和肉眼无能为力而逐步被AOI（自动光学检测仪）所替代当今，使用AOI作为保证贴装质量已成为一个潮流和趋势鉴于时下AOI品牌众多、性能各异，笔者就如何评估一套AOI系统和如何应用好AOI系统作一出全面的解析，今天小编就来聊一聊关于aoi检测的数据?接下来我们就一起去研究一下吧!

aoi检测的数据

AOI评估与应用剖析

摘要：在电子工业中，电路板的组装质量显得尤为重要。起初，这些质量的保证源于人工目视“查颜观色”的检查方法，随着产品的细小化，器件与电路板也随之变得精密与细小，因此，人工目视因为效率低下和肉眼无能为力而逐步被AOI（自动光学检测仪）所替代。当今，使用AOI作为保证贴装质量已成为一个潮流和趋势。鉴于时下AOI品牌众多、性能各异，笔者就如何评估一套AOI系统和如何应用好AOI系统作一出全面的解析。

关键词：评估、应用、像素、光源、精度

前言：

众所周知，随着SMT装配越来越精密、效率要求越来越高，人工目检显然已经适应不了现代化工业要求，曾有研究表明：当两个人检测相同的PCBA四次时，他们相互的认同率只有28%，相信自己判断的只有40%。且人容易疲劳和受情绪影响，相同的PCBA周一的检测效果和周六的检测效果区别大相径庭，白天和晚上的区别又不各有差异，恋爱阶段和失恋阶段的结果也截然不同。相对于人工目检来说：AOI具有更高的稳定性、可重复性和更高的精准度。而且一个普通4人的检查岗位使用AOI后一个人就可以完成检测、标识和装箱工作，更重要的是，AOI可以生成一系列的测试数据反馈给工艺工程师，做到防范于未然，降低了维修成本等等。由此说来使用AOI已成为SMT装配的必然发展趋势。

然而，本人从国内SMT引进第一台AOI到国内自主研发生产AOI再到目前的AOI市场群雄逐鹿的现状，亲历了AOI的三个发展阶段：一、被动的接受AOI作为检查装置；（对一个新鲜事物的好奇和认知）二、被客户逼迫使用AOI（借以品质保障设备取得更多订单）；三、主动要求使用AOI。（对外交流更多，对自身期望更高）虽然迷信AOI的时代已经过去，但对AOI的熟知度依然是一知半解，知其一而不晓其二，笔者耳濡目染评估应用之事甚多，多少次情愫聚于笔端，却又疏于整理，下面笔者先从AOI的选择（评估）着手，阐述几个关键点，以正其蔽。

1、AOI的评估（选择合适的检查系统以发挥最大功效）

当我们准备引进AOI的时候，试问大家有没有真正的思考：“这台AOI能帮助我达到什么样的目的”？“是为提高品质、降低成本还是为接单而购买一个花瓶”。只有明确了自身真正的需求和真正的目的，我们才能有针对性的来评估一台适合自己的AOI。如果说我们仅仅为了取得客户的订单而增加AOI，不考虑其他因素的话，就完全没有必要花几十乃至几百万去购买AOI，目前几万至几十万的AOI犹如星辰，我们如何从中找到最闪亮的那一颗呢？如此便宜的价格就可以使我们实现自动化检测和满足客户的要求，为什么理智的我们还是选择一一比对？证明我们还是注重品质的、我们还是需要节省成本的，我们还是希望AOI能够帮我们解决某些问题的，那么，我们又如何去评估一台AOI的优劣？AOI作为一种检测设备，拥有万变不离其宗的三个主要要素：检测速度要快、判断分析要准、实际应用要稳！那么，我们着手围绕这三个方面去评估就可以了：

1、快。AOI快速检测的条件是什么？AOI的检测速度分为两个阶段，1、拍摄图像；2、处理图像；因为相机的FOV（视窗）有限，所以就必须通过移动X\Y平台来拍摄完整个PCB的图像，在X\Y平台的运动过程当中又要考虑摄像机什么时候开始移动、移动到什么位子、什么时候开始拍照，什么时候开始进行图像处理和分析等等，也就是说：AOI的检测速度必须协调软硬件同时工作，这里就牵涉到AOI使用什么样的伺服系统、使用什么样的相机、使用什么样的丝杆、其核心算法又是什么？我们计算AOI的检测速度是要从进板到出板的整个时间，而不是单单从AOI本身提供的速度作为依据，因为有很多AOI的检测速度只记录了拍摄时间或者只记录了处理时间，致使大家受蒙蔽。

2、准。AOI的准指的是有较高的检出率和较低的误判率。也就是说AOI相当于一架天秤，必须准确的衡量误判和检出率。AOI的准确判断跟软硬件都有密不可分的关系，当然最主要的是软件的核心算法，目前AOI种类繁多，算法也各不相同，有使用边缘检测、法则判断、矢量分析、模板比较和统计建模等等，虽然不能一言定论孰优孰劣，但从实际应用比较中可以知道，统计建模更加灵活、操作更加简单，基于数学运算方式更加准确。统计建模必将是未来AOI发展的一个趋势。硬件的要求也是相对比较严格的，比如说相机，相机是AOI眼睛，一个好的相机固然能够捕捉到优质的图像，这里不得不提到一个像素的问题，经常有朋友问AOI的像素是多少，大家以为像素越高其检测效果就更高好，更准确，其实不然，为什么呢？首先得明白几个基本概念：○1 相机像素、○2相机的分辨率、○3拍摄范围（FOV）。相机像素是指这个相机总共有多少个感光晶片，通常用万个为单位表示，以矩阵排列，例如三百万像素、两百万像素、百万像素、40万像素。百万像素相机的像素矩阵为W*H=1000*1000.相机分辨率，指一个像素表示实际物体的大小，用um*um表示，AOI常用的分辨率有30um,25um,20um,18um,15um等。数值越小，分辨率越高。FOV是指AOI相机实际拍摄的面积，以毫米×毫米表示。FOV是由像素多少和分辨率决定的。相同的相机，分辨率越大，它的FOV就越小。例如1K*1K的相机，分辨率为20um,则他的FOV=1K*20 × 1k*20=20mm ×20mm，如果用30um的分辨率，他的FOV=1K*30×1k*30=30mm×30mm。 Z 在图像中，表现图像细节不是由像素多少决定的，而是由分辨率决定的。分辨率是由厂商选择的镜头焦距决定的。如果一家AOI采用20um分辨率，对于1mm*0.5mm的零件，它总共占用像素1/0.02 ×0.5/0.02＝50×25个像素，如果采用30um的分辨率，表示同一个元件，则有1/0.03×0.5/0.03=33×17个像素，显然20um的分辨率表现图像细节方面好过30um的分辨率。 o蓕既然像素的多少不决定图像的分辨率（清晰度），那么大像素相机有何好处呢？答案只有一个：减少拍摄次数，提高AOI的测试速度。一个是一百万像素，另一个是三百万像素，清晰度相同（分辨率均为20um),第一个相机的FOV是20mm×20mm＝400平方mm，第二个相机的FOV是1200平方mm,拍摄同一个PCB，假设第一个相机要拍摄30个图像，第二个相机则只需拍摄10个图像就可以了。显然，我们用户没必要太深入全面了解AOI的相机，但相机作为AOI的一个重要部件，我个人认为，从以下几个方面简单评价就已经足够了：

○1了解相机的分辨率,例如要测试英制0402元件，至少需要25um的分辨率。

○2看图像质量是否清晰，对比度是否好，是否能将我们关心的特征部分表现出来。因为图像质量不仅决定于相机，还决定于镜头、采集卡和光源等。

○3要关注AOI的整体测试速度，而不是关注像素多少。像素多固然对速度有好处，但AOI的测试速度是由XY平台的移动、相机的拍摄性能、图像处理速度、整个系统的优化等综合因素决定,作为用户来讲，我们考虑的是最终的测试速度. 有些商家强调是几百万像素，可能给我们用户一个误解，认为像素多的相机就好，就贵，就高档。其实，还有许多其它参数来衡量一个相机的综合价值，例如数字相机优于模拟相机，CCD的优于CMOS的，3CCD相机优于单CCD彩色相机，单CCD彩色相机优于黑白相机，飞行拍摄相机优于逐行扫描相机，逐行扫描相机优于隔行扫描相机，帧率快的相机优于帧率慢的相机，还有不同的接口方式，不同厂家的晶片，等等......

像素多固然有他的好处，但也有他的一些不足，例如可能图像变形大、FOV内照明不均匀、有较大的视场差等，需要用其它办法去弥补和克服，也可能相应增加一些成本。我们关心的是图像质量、分辨率、AOI整体的测试速度以及AOI性能方面的东西，正如我们关心的是鸡蛋的味道和品质，而无需关心下蛋的母鸡一样。

3、稳。顾名思义，指AOI的稳定性，即故障的发生率，可重复性等，如果大家已

经使用了AOI，肯定有这样的情况发生过：即一个程序制作完投入测试后待到关机后第二天再进行测试的时候误判大大回升，甚至有漏测的情况，这跟AOI的光源、相机有很大关系，目前来说：LED灯优于白炽灯和荧光灯、但同样的LED灯管有几分钱几毛钱和几块钱一个的，每一个灯管的波长亮度都存在一定的差异，如果一个光源没有经过严肃的灯管筛选，就必然产生光源预热不一致、亮度不一致、波长不一致等因素，从而影响测试效果，出现不稳定的情况。其次，如果丝杆导轨的精密度不够高，就很容易经常发生偏移等现象，目前来说研磨丝杆好过普通丝杆，其次是相机的镜头，一般的工业镜头容易受环境即温度的影响，还有受周围设备的磁场干扰，这些都是影响AOI稳定的因素。我们在评估中可以重复测试相同的办50至100次，记录其报错的一致性即可判断AOI的精度高低了，另外AOI的检测不束缚于人工制造的NG，因此采用模拟NG来考验AOI无疑是一个最不负责任的工作态度。

4、厂家的研发实力和服务水平

行业有“拥有一个好的供应商优于十个客户”的说法，确实没错，好的供应商是想客户之所想急客户之所急的，无品牌意识无服务意识的供应商势必逐渐消失。大家可以综合考量，包括研发实力，是否有针对某一问题的迅速反应能力，是否具有一支敏捷的售后服务团队，是否批量的进行制造和生产等。如有不测，日后的服务怎么办？升级怎么办？配件怎么办？这些都应是考量AOI采购的计划范畴。

二、AOI的简单应用和人性化应用

使用AOI检测，首先要进行编程，即规定AOI的一个判别法则，如果小批量多机种的厂家，一个机种是500片，两个小时就完成了装配，而制作一个AOI检测程序需要5-6小时，显然这台AOI就于我们起不到什么作用了，所以如何快速的制作一个测试程序是一个很吸引人的话题，因为测试需要，ALeader AOI全新系列设计了自动画框和自动编程的方式，当一个公共数据库建立完整之后，利用CAD DATA可以在两分钟内制作完一个程序并投入测试。其次还有很多诸如多拼版，如果传统AOI需要重复编辑多块板的程序，这里就需要设计连扳累加复制的功能，还有适用丝印机的变化，例如多MARK和BAD MARK。有的厂商为了品质的可追溯性和维修的便利性将PCB用条码标识，传统AOI使用手执式条码扫描枪，目前ALeader AOI系列采用智能相机自动扫描一维码和二维码，带了了极高的便利性。

那么，我们如何应用好AOI，这是一个老生常谈的问题，但纵观国内外对于AOI应用的探讨都只是一概而全，AOI可以应用于不同的检测位置分别是炉前炉后和印刷后，有的AOI对焊点的检测能力薄弱，因此可能会极力的说服客户将AOI应用于炉前，炉前的AOI因为缺陷特征明显很容易判别，相对于炉后AOI要简单的多，要使AOI起到作用一定不能盲目进行检测。

首先得全面了解AOI的检测能力，其次了解自身的生产状况和工艺水平，一般来说，炉前AOI比炉后AOI显得更为重要，可以提前剔除掉一些不良产品，维修也相对简单，印刷后的AOI也至关重要，通常来说有缺陷的焊接均来源于不良的印刷工艺，印刷后的AOI就可以很容易很经济的去掉焊锡多、少、有、无、连的现象，减少炉后的维修成本，具体应用在那个阶段呢？这就需要结合自己的生产状况了，如果我们的产品使用很多的BGA\CSP等封装芯片，则要将AOI应用到片式贴装后，如果是低端消费品也就没有必要运用多台AOI，在炉后放置一台进行全检即可，但如果是航空航天，汽车气囊、刹车系统等质量可靠性要求较高的产品时，则要求在很多环节都放置AOI。

其次，使用AOI，大部分人都走入一个盲区，将AOI作为一种替代人工的工具，而没有把AOI当做是品质防范的一种利器。AOI绝对不能仅仅作为一种检测设备为了检测而检测，纵观所有检测设备，能够在生产线上形成一个可靠的工艺预防闭环控制系统只有AOI能够胜任，AOI测试的一系列数据可以通过SPC有效的分析出工艺的差异值，这些工艺差的数据对我们是十分有利的，而大部分厂家只是用这些数据来生成形式报告，这样AOI和SPC的结合就违背了AOI开发商的初衷，这些数据出来反映给工艺工程师，工程师可以马上根据自己的经验在前工序做相应的调整，以防止缺陷再次发生或者减少发生。

总而言之，评估在于“全”，要透过现象看本质；应用在于“精”，利用本质改现象；才能使之发挥最大功效。

参考文献：

《使用智能AOI提高贴装品质》

《AOI在SMT行业的应用及未来的发展趋势》

《统计建模在AOI中的应用》

《2008高端SMT学术会议论文集》

,