畢業(yè)設計任務書aoi設備的操作與維護

1、<p>　　威 海 職 業(yè) 學 院</p><p>　　畢 業(yè) 設 計 任 務 書</p><p>　　專業(yè) 應用電子技術</p><p>　　年級 2014級 班級 一班</p><p>　　姓名 學號20140203001</p><p>　　威 海

2、 職 業(yè) 學 院 教 務 處 編 印</p><p>　　AOI設備的操作與維護</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　AOI（包括AXI）的最新技術和發(fā)展，以及圖像處理算法應用概況。接著對國外幾家著名公司 AOI 產(chǎn)品作了簡單介紹，并對國內目前 AOI 產(chǎn)品的研制情況進行了綜述。最后介紹了幾種基于 AOI 的電子組

3、裝綜合檢測技術。 本文首先概括了自動光學檢測（AOI）的測試優(yōu)點, 然后結合具體產(chǎn)品討論了 AOI（包括AXI）的最新技術和發(fā)展，以及圖像處理算法應用概況。接著對國外幾家著名公司 AOI 產(chǎn)品作了簡單介紹，并對國內目前 AOI 產(chǎn)品的研制情況進行了綜述。最后介紹了幾種基于 AOI 的電子組裝綜合檢測技術。</p><p><b>　　目 錄<

4、;/b></p><p><b>　　示例：</b></p><p>　　第一章 前言 ………………………………………………………………………………1</p><p>　　1.1 引言……………………………………………………………………………………1</p><p>　　1.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀………………………

5、………………………………………………1</p><p>　　第二章 SMT及AOI概述………………………………………………………..11 </p><p>　　第三章 AOI原理………………………………………………………………...15</p><p>　　第四章 AOI檢測設備…………………………………………………………...29<

6、/p><p>　　第五章 結束語 …………………………………………………………………33</p><p>　　5.1論文總結 ……………………………………………………………………………33</p><p>　　5.2工作展望 ……………………………………………………………………………34</p><p>　　參考文獻 …………………………

7、…………………………………………………………36</p><p>　　致謝 ……………………………………………………………………………………………37</p><p>　　第一章 前言

8、

9、 通常的自動光學檢測（AOI，automatic optical inspection）是在批量生產(chǎn)中采用的一種在線檢測方法。自動光學檢測是將電路板上的器件或者特征（比如焊點）捕捉成像，通過軟件處理，判斷這一器件或者特征是否完好，然后得出檢測結果，判斷諸如元件缺失、極性反轉、焊接錫橋或者焊點質量問題等。從廣義來說，現(xiàn)在發(fā)展起來的X射線檢</p><p>　　自動光學檢測在中國的應用現(xiàn)狀和發(fā)展</p>

10、<p><b>　　1.引言</b></p><p>　　通常的自動光學檢測（AOI，automatic optical inspection）是在批量生產(chǎn)中采用的一種在線檢測方法。自動光學檢測是將電路板上的器件或者特征（比如焊點）捕捉成像，通過軟件處理，判斷這一器件或者特征是否完好，然后得出檢測結果，判斷諸如元件缺失、極性反轉、焊接錫橋或者焊點質量問題等。從廣義來說，現(xiàn)在發(fā)展

11、起來的 X 射線檢測（AXI，automatic X-ray inspection）,及至最近幾年提出來自動視覺檢查（AVI，automatic visual inspection）仍屬于自動光學檢測。X 射線檢測的日趨重要性，已經(jīng)與 AOI區(qū)別對待。自動視覺檢查則是從不同角度強調了，在檢測過程中的計算機視覺處理環(huán)節(jié)。本文從廣義角度討論了自動光學檢測在中國的應用現(xiàn)狀和發(fā)展。為了清楚起見，在電子組裝綜合測試技術的討論中，則是把 X 射線檢

12、測和 AOI 區(qū)分來看。</p><p>　　2 AOI 測試優(yōu)點</p><p>　　PCB 的檢測最早采用人工目測方式，隨著高密度電路布線和高產(chǎn)量的要求，人工目測方式不能滿足可靠性的要求，重復、單調、嚴格的檢測任務的最好解決方案是采用自動檢測系統(tǒng)。而 AOI 可滿足在生產(chǎn)線上對 PCB 全面檢測。AOI 系統(tǒng)能夠檢測下面錯誤：元件漏貼、鉭電容的極性錯誤、焊腳定位錯誤或者偏斜、引腳彎曲或

13、折起、焊料過量或者不足、焊點橋接或者虛焊等[1]。AOI 不僅能檢查人工目測無法查 出的缺陷外，AOI 可檢測到在線測試中針床無法接觸到的元器件和焊接點，提高缺陷覆蓋率。AOI 還能把生產(chǎn)過程中各工序的工作質量以及出現(xiàn)缺陷的類型等情況收集，反饋回來，供工藝控制人員分析和管理，降低 PCB 廢品率。&

14、lt;/p><p>　　3 AOI 檢測系統(tǒng)各項技術</p><p>　　新型的 AOI 系統(tǒng)采用多光源照明、高速數(shù)字攝像機、高速線性馬達、精密機械傳動和圖形處理軟件，采用 PC 及其操作系統(tǒng)進行實行控制，使得 PCB 的光學檢測水平得到極大提高。</p><p><b>　　3.1 光源和鏡頭</b></p><p>　　

15、在對物體的檢測過程中，光源起著決定性的作用。常見光源有：白熾燈、鹵鎢燈、氣體放電燈、鈉燈、金屬鹵化物燈、氙燈、脈沖燈、LED 光源，激光等</p><p>　　[2]從性價比來考慮，白熾燈光源 AOI 是一般企業(yè)較佳選擇，如果參數(shù)編輯恰當，假缺陷誤報會大幅度降度，漏檢率也很低。選用高亮度 LED 作為光源有以下優(yōu)點：光的單色性好，便于提高測量精度，安裝空間較小，可以根據(jù)對照明光強的實際需要方便地增加和減少 LED

16、 數(shù)目。至于冷光源，是一種近幾年發(fā)展起來的新型照明光源，用光導纖維傳光束（簡稱光纜）將其發(fā)出的光束傳至照明的地方。它的輸出的可見光具有基本上無熱量、高強度、無陰影、無震動、多級可調光等優(yōu)點。激光(Laser)光源是現(xiàn)在的 AXI檢測系統(tǒng)采用的光源，利用激光光源可以檢測出 BGA 封裝的內部缺陷。比較目前一些著名 AOI 生產(chǎn)廠家對鏡頭的選擇。Omron, MVP 和 Agilent 的 AOI 都采用了單一鏡頭。其中，Omron 鏡頭攝

17、像采用了 CHS（Color Highlight System）專利技術；MVP 的公司 AOI 采用的是高靈敏度和性能的鏡頭；安捷倫 SJ50 采用 SSM 技術的單一高解析度鏡頭；而 Teradyne 的 AOI 通常有 5 個攝像頭，四個傾斜的和一個垂直的，由于其 AOI 在同一位置掃描 5 次，</p><p>　　4 AOI 放置位置</p><p>　　AOI 被放在 SMT

18、PCB 生產(chǎn)線上的四個不同生產(chǎn)步驟后的應用</p><p>　　[3](1)錫膏印刷之后，主要檢查焊膏印刷的情況；(2)片式元件貼放之后，以檢查貼片的正確與否，可以較早地發(fā)現(xiàn)錯誤，減少成本；(3)芯片貼放之后，檢測系統(tǒng)能夠檢查 PCB 上缺失、偏移、歪斜的芯片及芯片極性的錯誤；(4)回流焊接之后，在生產(chǎn)線的末端。可以檢測系統(tǒng)可以檢查出元件的缺失，偏移和歪斜及元件極性缺陷。</p><p>

19、　　AOI 四個檢測位置中，錫膏印刷之后、(片式)器件貼放之后和元件貼放之后的檢測目的在于預防問題，在這幾個位置檢測，能夠阻止缺陷的產(chǎn)生；在回流焊接之后的檢測，則目的在于發(fā)現(xiàn)問題。預防問題 AOI放置在爐前，發(fā)現(xiàn)問題 AOI 放置在爐后。目前來說，爐前的 AOI 比爐后的 AOI 重要，但爐后的檢查特別是焊點類不良的檢查是 AOI 的檢查的難點，Teradyne 的 Optima7000 系統(tǒng)就側重于爐后的檢測。更多的AOI 都具有很大

20、的彈性度，安捷倫的 SJ50 與 SP50（三維）焊膏檢測系統(tǒng)使用統(tǒng)一化平臺，可以互換照明頭。Omron 和 Teradyne 的 AOI 都可以移到其它測試位置。</p><p>　　5 軟件及其檢測算法和 SPC</p><p>　　AOI 應用軟件的開發(fā)是用戶使用后體現(xiàn)其效果的關鍵。大多 AOI 檢測系統(tǒng)采用了 PC 和 windows 操作系統(tǒng)， 而 MVP 選擇了 LINUX 和

21、 UNIX 操作系統(tǒng)，以增強其軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性。</p><p>　　近年來軟件方面，使用了很多電路板圖像的檢測算法，這些算法大致可分為三大類：有參考比較算法、無參考校驗法以及混合型算法。有參考比較算法分為兩大類，圖像對比法和模型對比法。這類方法算法簡單，容易實現(xiàn)，但是它不容易檢測線寬、線距違例等瑕疵。無參考校驗法不需要任何參考圖象，它依據(jù)預先定義的 PCB 的設計規(guī)則來判斷待檢 PCB 圖象是否有瑕疵，如果它不

22、符合設計規(guī)則，就認為有瑕疵，因此也稱為設計規(guī)則校驗法。這類方法雖然在榆測線寬、線距違例這類瑕疵時能夠收到很好的效果，但是其算法復雜，運算量很大，而且易漏柃線、焊盤丟失等大瑕疵。混合型方法是將有參考比較算法與無參考校驗法混合使用，在一定程度上克服了前兩類方法的缺點，從而發(fā)揮它們各自的優(yōu)點。比如，模板匹配法與數(shù)學形態(tài)學方法結合使用，或者連接表方法與數(shù)學形態(tài)學方法結合使用等。但目前這種方法還不足很成熟，其算法復雜，不能滿足實時檢測的要求，且自

23、適應性不夠，系統(tǒng)擴展能力差。目前 AOI檢測系統(tǒng)圖像處理基本上采用的是參考算法，國外進口品牌大多使用圖像匹配、法則判別登多種組合手2出的缺陷外，AOI 可檢測到在線測試中針床無法接觸到的元器件和焊接點，提高缺陷覆蓋</p><p>　　3 AOI 檢測系統(tǒng)各項技術新型的 AOI 系統(tǒng)采用多光源照明、高速數(shù)字攝像機、高速線性馬達、精密機械傳動和圖形處理軟件，采用 PC 及其操作系統(tǒng)進行實行控制，使得 PCB 的光學

24、檢測水平得到極大提高。</p><p><b>　　6 光源和鏡頭</b></p><p>　　在對物體的檢測過程中，光源起著決定性的作用。常見光源有：白熾燈、鹵鎢燈、氣體放電燈、鈉燈、金屬鹵化物燈、氙燈、脈沖燈、LED 光源，激光等</p><p>　　[2]從性價比來考慮，白熾燈光源 AOI 是一般企業(yè)較佳選擇，如果參數(shù)編輯恰當，假缺陷誤報

25、會大幅度降度，漏檢率也很低。選用高亮度 LED 作為光源有以下優(yōu)點：光的單色性好，便于提高測量精度，安裝空間較小，可以根據(jù)對照明光強的實際需要方便地增加和減少 LED 數(shù)目。至于冷光源，是一種近幾年發(fā)展起來的新型照明光源，用光導纖維傳光束（簡稱光纜）將其發(fā)出的光束傳至照明的地方。它的輸出的可見光具有基本上無熱量、高強度、無陰影、無震動、多級可調光等優(yōu)點。激光(Laser)光源是現(xiàn)在的 AXI檢測系統(tǒng)采用的光源，利用激光光源可以檢測出 B

26、GA 封裝的內部缺陷。</p><p>　　比較目前一些著名 AOI 生產(chǎn)廠家對鏡頭的選擇。Omron, MVP 和 Agilent 的 AOI 都采用了單一鏡頭。其中，Omron 鏡頭攝像采用了 CHS（Color Highlight System）專利技術；MVP 的公司 AOI 采用的是高靈敏度和性能的鏡頭；安捷倫 SJ50 采用 SSM 技術的單一高解析度鏡頭；而 Teradyne 的 AOI 通常有 5

27、 個攝像頭，四個傾斜的和一個垂直的，由于其 AOI 在同一位置掃描 5 次，因此極大的提高了測試的覆蓋率；CyberOptics 的 AOI 采用一組或兩組鏡頭，可以多達 9 個到 18 個。</p><p>　　7 AOI 放置位置</p><p>　　AOI 被放在 SMT PCB 生產(chǎn)線上的四個不同生產(chǎn)步驟后的應用</p><p>　　[3]。(1)錫膏印刷之

28、后，主要檢查焊膏印刷的情況；(2)片式元件貼放之后，以檢查貼片的正確與否，可以較早地發(fā)現(xiàn)錯誤，減少成本；(3)芯片貼放之后，檢測系統(tǒng)能夠檢查 PCB 上缺失、偏移、歪斜的芯片及芯片極性的錯誤；(4)回流焊接之后，在生產(chǎn)線的末端?？梢詸z測系統(tǒng)可以檢查出元件的缺失，偏移和歪斜及元件極性缺陷。</p><p>　　AOI 四個檢測位置中，錫膏印刷之后、(片式)器件貼放之后和元件貼放之后的檢測目的在于預防問題，在這幾個位

29、置檢測，能夠阻止缺陷的產(chǎn)生；在回流焊接之后的檢測，則目的在于發(fā)現(xiàn)問題。預防問題 AOI放置在爐前，發(fā)現(xiàn)問題 AOI 放置在爐后。目前來說，爐前的 AOI 比爐后的 AOI 重要，但爐后的檢查特別是焊點類不良的檢查是 AOI 的檢查的難點，Teradyne 的 Optima7000 系統(tǒng)就側重于爐后的檢測。更多的AOI 都具有很大的彈性度，安捷倫的 SJ50 與 SP50（三維）焊膏檢測系統(tǒng)使用統(tǒng)一化平臺，可以互換照明頭。Omron 和

30、Teradyne 的 AOI 都可以移到其它測試位置。</p><p>　　8 軟件及其檢測算法和SPC</p><p>　　AOI 應用軟件的開發(fā)是用戶使用后體現(xiàn)其效果的關鍵。大多 AOI 檢測系統(tǒng)采用了 PC 和 windows 操作系統(tǒng)， 而 MVP 選擇了 LINUX 和 UNIX 操作系統(tǒng)，以增強其軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性。</p><p>　　近年來軟件方面，使

31、用了很多電路板圖像的檢測算法，這些算法大致可分為三大類：有參考比較算法、無參考校驗法以及混合型算法。有參考比較算法分為兩大類，圖像對比法和模型對比法。這類方法算法簡單，容易實現(xiàn)，但是它不容易檢測線寬、線距違例等瑕疵。無參考校驗法不需要任何參考圖象，它依據(jù)預先定義的 PCB 的設計規(guī)則來判斷待檢 PCB 圖象是否有瑕疵，如果它不符合設計規(guī)則，就認為有瑕疵，因此也稱為設計規(guī)則校驗法。這類方法雖然在榆測線寬、線距違例這類瑕疵時能夠收到很好的效

32、果，但是其算法復雜，運算量很大，而且易漏柃線、焊盤丟失等大瑕疵?；旌闲头椒ㄊ菍⒂袇⒖急容^算法與無參考校驗法混合使用，在一定程度上克服了前兩類方法的缺點，從而發(fā)揮它們各自的優(yōu)點。比如，模板匹配法與數(shù)學形態(tài)學方法結合使用，或者連接表方法與數(shù)學形態(tài)學方法結合使用等。但目前這種方法還不足很成熟，其算法復雜，不能滿足實時檢測的要求，且自適應性不夠，系統(tǒng)擴展能力差。目前 AOI檢測系統(tǒng)圖像處理基本上采用的是參考算法，國外進口品牌大多使用圖像匹配、法

33、則判別登多種組合手Orbotech 的 VT-9000E 系列在線光學檢測系統(tǒng)，可以應用于電子組裝的各</p><p>　　5 電子組裝綜合測試技術</p><p>　　各種檢測技術都有其自身特點，如人工目測成本低廉，但可靠性低速度慢；在線測試(ICT)是目前最常用的測試方法，能準確定位 PCB 的元器件故障和較快的速度，但需要測試點；功能測試(FT)對電路進行全面電氣檢查，但很難作出故障

34、定位；邊界掃描，檢測邊界點，減少電氣測試點；自動光學檢測（AOI）不需要針床，具有自動化、高速化和高分辨率的檢測能力，但不能檢測電路電氣錯誤。X 射線檢測（AXI）可以對電路板進行全面檢查，尤其可以檢測 BGA 封裝，但是成本高昂，也不能檢測到電路的電氣錯誤。預測今后二十年里哪一種測試技術會取得成功或者被淘汰不是一件簡單的工作。但從近幾年的發(fā)展趨勢來看，使用多種測試技術，會很快成為這一領域的測試首選。這是因為采用多種測試方法，一種技術可

35、以補償另一技術的缺點，相互取長補短，盡可能發(fā)現(xiàn)更多的缺陷。ICT/FT 互補將極大地提高 PCB 地成品率。在 PCB 生產(chǎn)線中 ICT 放置在波峰焊前后工段，F(xiàn)T 防止在終測工段。在一定條件下 ICT 和 FT 還可以共用針床夾具，降低設備使用成本。這種組合趨向和市場要求已經(jīng)形成，這種綜合測試系統(tǒng)亦開始供應。</p><p>　　AOI 和電氣測試（ICT 或 FT）的組合已成為生產(chǎn)流程控制的有效工具。多年來，

36、在線測試一直是 PCB工藝檢測的主要工具，但它的帶電測試受到非電氣故障和越來越少的物理探針可探測通路的影響。PCB的功能測試是不可缺少，它是 PCB 最終電學性能的測試工具，但診斷精確性較差，缺陷覆蓋率并不確定。因此，在 PCB 的工藝過程中增加 AOI 檢測非常重要，自動光學檢測、在線測試和功能測試組成 PCB 工藝過程中的三道檢測關口，它們的嚴格把關是 PCB 生產(chǎn)的最佳檢測策略。AOI 與 AXI 組合檢測系統(tǒng)可檢測可視的和隱藏的

37、缺陷，智能組合的 AOI／AXI 測試系統(tǒng)保證最大的測試覆蓋率，并具有體積小、價格低、操作方便等優(yōu)點，最終提供較快的檢測速度和較高的成品率。AXI 和電氣測試進行組合測試。使用 AXI 的經(jīng)濟效益取決于產(chǎn)品的規(guī)模和技術要求。一般來說,板面越大,越復雜,或者探查困難,AXI 在經(jīng)濟上的回報就越大。AXI 和電氣測試互補，AXI 除了減少潛在的現(xiàn)場故障外,還能降低 ICT 和功能測試的返修率,加快產(chǎn)品面市時間,縮短制造周期,降低 ESS 故

38、障率。需要特別指出的是隨著 AXI 技</p><p><b>　　AOI存在問題</b></p><p>　　AOI雖然具有比人工檢測更高的效率，但畢竟是通過圖像采集和分析處理來得出結果，而圖像分析處理得相關軟件技術目前還沒達到人腦的級別，因此，在實際應用中，一些特殊情況，AOI的誤判、漏判在所難免。</p><p>　　目前AOI在使用中的

39、主要問題有：</p><p>　?。?）多焊、少錫、偏移、歪斜的工藝要求標準界定不同，容易導致誤判。</p><p>　?。?）電容容值不同而規(guī)格大小和顏色相同，容易引起漏判。</p><p>　　（3）字符處理方式不同，引起的極性判斷準確性差異較大。</p><p>　?。?）大部分AOI對虛焊的理解發(fā)生歧義，造成漏判推諉。</p&g

40、t;<p>　?。?）存在屏蔽圈、屏蔽罩屏蔽點的檢測問題。</p><p>　?。?）BGA、FC等倒裝元件的焊接質量難以檢測。</p><p>　　（7）多數(shù)AOI編程復雜、煩瑣且調整時間長，不適合科研單位、小型OEM廠，多規(guī)格小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)單位。</p><p>　?。?）多數(shù)AOI產(chǎn)品檢測速度較慢，有少數(shù)采用掃描方法的AOI速度較快，但誤判、漏

41、判率更高。</p><p><b>　　AOI發(fā)展趨勢</b></p><p>　?。?）圖形識別法成為應用主流</p><p>　　SMT 中應用的AOI技術，圖形識別法已成為主流，這是由于SMT中應用的AOI技術主要檢測對象，如SMT元件、PCB電路、焊膏印刷圖形、完成組后組件等的規(guī)格和種類，而且檢測對象發(fā)展變化很快，相應的設計規(guī)則、標準很

42、難全面跟上，為此，基于設計規(guī)則的DRC法應用起來較困難，而計算機技術的快速發(fā)展解決了高速圖形處理難題，使圖形識別法更易實用化。目前，各式各樣的圖形識別法AOI技術在SMT中應用越來越廣泛。</p><p>　　（2）AOI技術向智能化方向發(fā)展</p><p>　　AOI 技術向智能化方向發(fā)展是SMT發(fā)展帶來的必然要求，在SMT的微型化、高密度化、快速組裝化、品種多樣化發(fā)展特征下，檢測信息量

43、大而復雜，無論是在檢測反饋實時性方面，還是在分析、診斷的正確性方面，依賴人工對AOI獲取的質量信息進行分析、診斷幾乎已經(jīng)不可能，代替人工進行自動分析、診斷的智能AOI技術成為發(fā)展的必然，圖6-1所示為一種采用焊點形態(tài)圖形識別和專家系統(tǒng)分析的智能化AOI系統(tǒng)原理圖，它基于焊點形態(tài)理論，方法與自動視覺檢測類似，即利用光學系統(tǒng)和圖象處理措施在線實測已成形焊點的形態(tài)，由計算機將所獲取的焊點實際形態(tài)與分析評價專家系統(tǒng)庫存的合理形態(tài)進行比較，快速識

44、別超出容許形態(tài)范圍的故障焊點，并利用智能技術對其故障類型和故障原因進行自動分析評價，形成工藝參數(shù)優(yōu)化調整實時控制信息，進行焊點質量實時反饋控制，并對分析評價信息進行記錄統(tǒng)計處理，該方面的研究工作國內外都在進行之中。</p><p>　　圖1-1 采用焊點形態(tài)圖形識別和專家系統(tǒng)分析的智能化AOI系統(tǒng)原理圖</p><p>　　第二章 SMT及AOI概述</p><p&g

45、t;<b>　　2．1 SMT</b></p><p>　　SMT就是表面組裝技術（Surface　Mounted　Technology的縮寫），是目前電子組裝行業(yè)里最流行的一種技術和工藝。</p><p><b>　　2．2 AOI</b></p><p>　　AOI的全稱是Automatic Optic Inspe

46、ction（自動光學檢測），是基于光學原理來對焊接生產(chǎn)中遇到的常見缺陷進行檢測的設備。</p><p>　　2.3 使用AOI的原因</p><p>　　為了進行質量控制，在SMT生產(chǎn)線上要進行有效的檢測。</p><p>　　由于電路板尺寸大小的改變提出更多的挑戰(zhàn),因為它使手工檢查更加困難。為了對這些發(fā)展作出反應，越來越多的原設備制造商采用AOI。</p&

47、gt;<p>　　通過使用AOI作為減少缺陷的工具，在裝配工藝過程的早期查找和消除錯誤,以實現(xiàn)良好的過程控制.早期發(fā)現(xiàn)缺陷將避免將壞板送到隨后的裝配階段，AOI將減少修理成本避免報廢不可修理的電路板出現(xiàn)。</p><p>　　2.4 SMT生產(chǎn)線上通常用到的檢測方法</p><p><b>　　1）人工目檢</b></p><p&g

48、t;　　用人眼來檢測電路板焊接完成前后其上各元件是否正確、是否連焊、焊錫是否合適。人工目檢通常位于貼片機后或回流爐后的第一個工位。</p><p>　　2）在線測試（ICT）</p><p>　　通過對電性能的檢測，判斷元件是否到位，是否焊接良好。在線測試的位置通常位于回流爐后，人工目檢之后。 </p><p>　　3）功能測試（FUNCTIONAL TESTING

49、）</p><p>　　在生產(chǎn)線的末端，利用專門的測試設備，對電路板的功能進行全面的測試，用以確認電路板的好壞。</p><p>　　2.5 SMT生產(chǎn)線上常用方法的缺點</p><p>　　人工目檢是最方便、實用、適應性最強的一種。因為從原理上說，設計好的電路板，只要其上的元件類型、位置、極性全部正確，并且焊接良好的話，其性能就應該符合設計要求。但是由于SMT工

50、藝的提高，及各種電路板結構尺寸的需要，使電路板的組裝向著小元件、高密度、細間距方向發(fā)展。受自身生理因素的限制，人工目檢對這種電路板已很難進行準確、可靠、重復性高的檢測了。</p><p>　　由于ICT需要針對不同的電路板制作不同的模板，制作和調試的周期較長，故只適用于大批量生產(chǎn)。</p><p>　　功能測試需要專門的設備及專門設計的測試流程,故對絕大多數(shù)電路板生產(chǎn)線并不適用。</

51、p><p>　　2.6 AOI的優(yōu)點</p><p><b>　　1）編程簡單</b></p><p>　　AOI通常是把貼片機編程完成后自動生成的TXT輔助文本文件轉換成所需格式的文件，從中AOI獲取位置號、元件系列號、X坐標、Y坐標、元件旋轉方向這5個參數(shù)，然后系統(tǒng)會自動產(chǎn)生電路的布局圖，確定各元件的位置參數(shù)及所需檢測的參數(shù)。完成后，再根據(jù)工

52、藝要求對各元件的檢測參數(shù)進行微調。</p><p><b>　　2）操作容易</b></p><p>　　由于AOI基本上都采用了高度智能的軟件，所以并不需要操作人員具有豐富的專業(yè)知識即可進行操作。</p><p><b>　　3）故障覆蓋率高</b></p><p>　　由于采用了高精密的光學儀器

53、和高智能的測試軟件，通常的AOI設備可檢測多種生產(chǎn)缺陷，故障覆蓋率可達到80%。</p><p><b>　　4）減少生產(chǎn)成本</b></p><p>　　由于AOI可放置在回流爐前對PCB進行檢測，可及時發(fā)現(xiàn)由各種原因引起的缺陷，而不必等到PCB過了回流爐后才進行檢測，這就大大降低了生產(chǎn)成本。</p><p>　　2.7 AOI檢查與人工檢

54、查的比較</p><p>　　在AOI出現(xiàn)以前，是由操作員人工完成板子的檢測。這個工序包括許多名操作員在生產(chǎn)線的工位上用顯微鏡工作。一般檢測板子表層，是否有元器件缺隕，錯貼或焊膏缺陷。板子用象限定位法檢測，每個工位檢測板子的1/4。雖然對于小板子來說，這種檢測方法是容易實現(xiàn)的，隨著板子尺寸增加到18*20＂，并有成千上萬的元器件，這種檢測方式不堪重負了。檢測要素是精確性和可靠性，而人工檢測在做得最好的情況下也有其

55、局限性。</p><p>　　對于電子制造服務商，更大的問題是人工檢測的時間太長。每個檢測工位的工作時間要附合線上板子的傳送時間，以保持生產(chǎn)線的流暢，如果有一個工位檢測時間延遲了，就會影響到整個生產(chǎn)線。對于較大的板子，檢測點增加了，簡單的肉眼評估法跟不上生產(chǎn)線的速度，另外因此而涉及到雇用輔助操作員和搬運員的問題，這會引起額外勞動力成本和人力資源問題。表2-1是AOI檢查與人工檢查的比較。</p>&

56、lt;p>　　表2-1 AOI檢查與人工檢查的比較</p><p>　　2.8 AOI的種類</p><p>　　由于設計思路及性能的不同，AOI系統(tǒng)可大致分為以下幾種：</p><p>　　1）按圖象拾取設備分類：</p><p>　　① 使用黑白CCD攝像頭</p><p>　?、?使用彩色CCD攝像頭&

57、lt;/p><p>　?、?使用高分辨率掃描儀</p><p>　　2）按測試項目分類：</p><p><b>　?、?主要檢測焊點</b></p><p><b>　　② 主要檢測元件</b></p><p>　?、?元件和焊點都檢測</p><p>

58、　　3）按設備的結構分類</p><p><b>　　① 需要氣源供氣</b></p><p><b>　?、?不需氣源供氣</b></p><p>　　4）按測試時的相對運動方式分類</p><p>　?、?電路板固定，攝像頭或掃描儀移動</p><p>　?、?攝像頭和電

59、路板各往一個方向運動</p><p>　?、?攝像頭固定，電路板進行兩個方向的運動</p><p>　　2.9 AOI的三種機型</p><p>　　結合以上的各種配置，形成了主要的三種機器類型：</p><p>　　1）回流爐前無氣源，電路板固定，元件檢測為主，連焊檢測為輔。</p><p>　　2）回流爐后使用，

60、需要氣源，電路板動，進行元件、焊點、連焊檢測。</p><p>　　3）可兼容以上兩項的檢測，無氣源，電路板固定不動。</p><p>　　第三章 AOI工作原理 1. AOI在各工序中的應用</p><p>　　在SMT中，AOI技術具有PCB光板檢測，焊膏印刷檢測、元件檢測、焊后組件檢測等功能，在進行不同環(huán)節(jié)的檢測時，

61、其側重也有所不同。</p><p><b>　?。?）印刷焊膠之后</b></p><p>　　在生產(chǎn)中，焊膏印刷質量將直接影響元器件的焊接質量。例如，焊膏缺失將導致元器件開焊，焊膏橋接將會導致焊接適中，焊膏坍塌將導致元器件虛焊等缺陷。</p><p><b>　　（2）元件貼裝之后</b></p><

62、p>　　器件貼裝后AOI能及時檢測出漏貼、貼錯、偏移歪斜等貼片缺陷。</p><p><b>　?。?）回流焊之后</b></p><p>　　爐后是PCB上不良焊接的集結處，是整個SMT生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝的集中反映。因而，在這里放置AOI設備是非常必要的，如圖4-1所示。圖3-1 AOI在各工序中的應用SMT中應用AOI技術的形式多種多樣，但其基本原理是相同的（

63、如圖1所示），即用光學手段獲取被測物圖形，一般通過一傳感器（攝像機）獲得檢測物的照明圖像并數(shù)字化，然后以某種方法進行比較、分析、檢驗和判斷，相當于將人工目視檢測自動化、智能化。</p><p><b>　　3.1 分析算法</b></p><p>　　不同AOI軟、硬件設計各有特點，總體來看，其分析、判斷算法可分為2種，即設計規(guī)則檢驗（DRC）和圖形識別檢驗。 <

64、;/p><p>　?。?）DRC法是按照一些給定的規(guī)則檢測圖形。如以所有連線應以焊點為端點，所有引線寬度、間隔不小于某一規(guī)定值等規(guī)則檢測PCB電路圖形。圖2是一種基于該方法的焊膏橋連檢測圖像，在提取PCB上焊膏的數(shù)字圖像后，根據(jù)其焊盤間隔區(qū)域中焊膏形態(tài)來判斷其是否為橋連，如果按某一敏感度測得的焊膏外形逾越了預設警戒線，即被認定為橋連[1]，DRC方法具有可以從算法上保證被檢驗的圖形的正確性，相應的AOI系統(tǒng)制造容易，

65、算法邏輯容易實現(xiàn)高速處理，程序編輯量小，數(shù)據(jù)占用空間小等特點，但該方法確定邊界能力較差，往往需要設計特定方法來確定邊界位置。</p><p>　　（2）圖形識別法是將AOI系統(tǒng)中存儲的數(shù)字化圖形與實驗檢測圖像比較，從而獲得檢測結果，如檢測PCB電路時，首先按照一塊完好的PCB或根據(jù)計算機輔助設計模型建立起檢測文件（標準數(shù)字化圖像）與檢測文件（實際數(shù)字化圖像）進行比較，圖3為采用該原理對組裝后的PCB進行的質量檢測

66、，這種方式的檢測精度取決于標準圖像、分辨力和所用檢測程序，可取得較高的檢測精度，但具有采集數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)實時處理要求高等特點，由于圖形識別法用設計數(shù)據(jù)代替DRC中的設計原則，具有明顯的使用優(yōu)越性。</p><p>　　計算機的快速發(fā)展，目前有許多成熟的圖像分析技術，包括模板匹配法（或自動對比）、邊緣檢測法、特征提取法（二值圖）、灰度直方圖法、傅里葉分析法、光學特征識別法等，每個技術都有優(yōu)勢和局限。模板比較法通過獲

67、得一物體圖像，如片狀電容或QFP，并用該信息產(chǎn)生一個剛性的基于象素的模板，在檢測位置的附近，傳感器找出相同的物體，當相關區(qū)域中所有點進行評估之后，找出模板與圖像之間有最小差別的位置停止搜尋，系統(tǒng)為每個要檢查的物體產(chǎn)生這種模板，通過在不同位置使用相應模塊，建立對整個板的檢查程序，來檢查所有要求的元件。 由于元件檢測圖像很少完全匹配模板，所以模板是用一定數(shù)量的容許誤差來確認匹配的，如果模板太僵硬，可能產(chǎn)生對元件的"誤報"

68、；如果模板松散到接受大范圍的可能變量，也會導致誤報。</p><p>　?。?）運算法則。幾種流行的圖像分析技術結合在一個"處方"內，希望一個運算法則，特別適合于特殊元件類型，在有許多元件的復雜板上，可能形成眾多的不同運算法則，要求工程師在需要改變或調整時做大量的重新編程。例如當一個供應商修改一個標準元件時，對該元件的運算法就可能需要調整，新的變化出現(xiàn)，用戶必須調整或"扭轉"

69、;運算法則來接納所有可能的變化，例如一個0805片式電容，可以分類為具有一定尺寸和矩形形狀、兩條亮邊中間包圍較黑色的區(qū)域，然后這個外部簡單的元件外形可能變化很大，傳統(tǒng)的、基于運算法則的AOI方法經(jīng)常太過嚴格，以至于不能接納對比度、尺寸、形狀和陰影合理的變化，甚至不重要的元件也可能難以可靠地查找和檢查，造成有元件而系統(tǒng)不能發(fā)現(xiàn)的"錯誤拒絕"。還有就是由于可接受與不可接受圖像的差別細小，運算法則不能區(qū)分，引起"

70、錯誤接收"，真正缺陷不能發(fā)現(xiàn)，為了解決一些問題，用戶在圖像分析領域中要有適當?shù)闹R，其次是傳統(tǒng)的AOI要不斷廣泛地再編程，調整AOI方法以接納合理的變化，對一個新版設計或優(yōu)化一個檢查程序時，可能花上1-2天，甚至幾周作細小的扭轉。</p><p>　?。?）統(tǒng)計建模技術。為克服傳統(tǒng)圖象處理方法的缺點，AOI采用自調性的軟件技術，其設計將用戶從運算法則的復雜性中分開，通過顯示一系列要確認為物體的例子，使用

71、一種數(shù)學技術，即統(tǒng)計外形建模技術（SAM）來自動計算怎樣識別合理的圖像變化，不同于基于運算法則的方法，SAM使用自調性、基于知識的軟件來計算變量。這樣可減少編程時間，消除每天的調整，而且誤報率比現(xiàn)有的AOI方法低10-20倍。</p><p>　?。?）柔性化技術，傳統(tǒng)的AOI系統(tǒng)主要依靠識別元件邊緣來達到準確和可重復性測量，一旦邊緣找到，通常利用這些邊緣的對稱模型產(chǎn)生元件在板表面的坐標，但是用視覺技術很難找到邊

72、緣，因為元件邊緣不是完全直線，用一條直線去配合這種邊緣的企圖都是有問題的，此外，邊緣傾向于黑色背景上的黑色區(qū)域，要準確地確認就會產(chǎn)生象素噪音變量，因為象素不能足夠小，否則容易產(chǎn)生一些象素分割的影響?；谶吘壸R別的方法，一個好的視覺系統(tǒng)常會產(chǎn)生標準偏差大約為1-/10象素的可重復性，而SAM技術能提供標準偏差相當于1/20象素的可重復性元件。元件位置上的總變量小于1個象素的各3/10，因此要匹配到3個元件時，應改進精度和可重復性。檢查個1

73、特定元件類型時，SAM是內在靈活的，當吻合1個外形大不相同的合法元件時，它會在x和y軸上移動，企圖通過位置調節(jié)達到最佳吻合，當用一適當?shù)腟AM模型吻合元件時，只允許實際上可發(fā)生的那些外形，而不要妥協(xié)x和y的位置，比如某些可允許的元件顏色變量是由于遮蔽或過渡曝光臨近較大元件所引起的，傳統(tǒng)運算法則是不可能接納的，但由于SAM計算出所允許的圖像變更，使用者無需依靠大量編程的運算法則或供應商供應的</p><p>　?。?/p>

74、5）立體視覺成像技術。傳統(tǒng)AOI系統(tǒng)不能完全接納PCB外形，是由于局部彎曲產(chǎn)生的自然三維變化，現(xiàn)有AOI系統(tǒng)通常使用遠心透鏡來從光學上去掉視差與透視的效果，因為高度上的透視效果被去掉，在圖像邊緣上的物體看上去與中間的物體在同一平面。這消除了光學視差錯誤，但是應該跟隨板表面弧形的點與點之間的測量成為跨過平面弦的直線距離，造成重要的測量誤差且自動去掉有關板表面形狀的有價值信息。</p><p>　　通過將SAM技術與

75、兩排攝像機的立體視覺安排相結合，此AOI系統(tǒng)可測量和接納物體與表面高度，而結果在數(shù)學上呈現(xiàn)平直PCB，呈一定角度的攝像機提供物體的兩個透視，然后計算PCB的高度圖形和三維表面拓撲圖形，在板上任何元件的精確位置也通過計入其在板表面的高度來進行計算，工作時AOI設備使用一標準板傳送帶在攝像機下面按刻度移動PCB通過攝像機排列，將圖像的立體象對排列構成一副照相鑲嵌圖，然后對此照相鑲嵌圖進行合成變平或實時分析，SAM技術與立體視覺成像技術的結合

76、具有高的精度和可重復性，可用于重要元件確認和PCB檢查.在SMT中，AOI技術具有PCB光板檢測，焊膏印刷檢測、元件檢測、焊后組件檢測等功能，在進行不同環(huán)節(jié)的檢測時，其側重也有所不同。</p><p><b>　　3.2 PCB檢測</b></p><p>　　早期的PCB生產(chǎn)中，檢測主要由人工目檢配合電檢測來完成的，隨著電子技術的發(fā)展，PCB布線密度不斷提高，人工目

77、檢難度增大，誤判率升高，且對檢測者的健康損害更大，電檢測程序編制更加煩瑣，成本更高，并且無法檢測某些類型的缺陷，因此，AOI越來越多地應用于PCB制造中。PCB缺陷可大致分為短路（包括基銅短路、細線短路、電鍍斷路、微塵短路、凹坑短路、重復性短路、污漬短路、干膜短路、蝕刻不足短路、鍍層過厚短路、刮擦短路、褶皺短路等），開路（包括重復性開路、刮擦開路、真空開路、缺口開路等）和其他一些可能導致PCB報廢的缺陷（包括蝕刻過度、電鍍燒焦、針孔）[

78、2]。在PCB生產(chǎn)流程中，基板的制作、覆銅有可能產(chǎn)生一些缺陷，但主要缺陷在蝕刻之后產(chǎn)生，AOI一般在蝕刻工序之后進行檢測，主要用來發(fā)現(xiàn)其上缺少的部分和多余的部分。 在PCB檢測中，圖像對比算法應用較多，且以2D檢測為主[3]，其主要包括數(shù)據(jù)處理類（對輸入的數(shù)據(jù)進行初步處理，過濾小的針孔和殘留銅及不需檢測的孔等），測量類（對輸入的數(shù)據(jù)進行特征提取，記錄的特征代碼、尺寸和位置并與標準數(shù)據(jù)進行對比）和拓撲類（用于檢測增加或丟失的特征），圖4為

79、特征提取法示</p><p>　　AOI一般可以發(fā)現(xiàn)大部分缺陷，存在少量的漏檢問題，不過主要影響其可靠性的還是誤檢問題。PCB加工過程中的粉塵、沾污和一部分材料的反射性差都可能造成虛假報警，因此目前在使用AOI檢測出缺陷后，必須進行人工驗證。的初始環(huán)節(jié)，也是大部分缺陷的根源所在，大約60%-70%的缺陷出現(xiàn)在印刷階段，如果在生產(chǎn)線的初始環(huán)節(jié)排除缺陷，可以最大限度地減少損失，降低成本，因此，很多SMT生產(chǎn)線都為印刷

80、環(huán)節(jié)配備了AOI檢測。印刷缺陷有很多種，大體上可以分為焊盤上焊膏不足、焊膏過多；大焊盤中間部分焊膏刮擦、小焊盤邊緣部分焊膏拉尖；印刷偏移、橋連及沾污等，形成這些缺陷的原因包括焊膏流變性不良、模板厚度和孔壁加工不當，印刷機參數(shù)設定不合理、精度不高、刮刀材質和精度選擇不當、PCB加工不良等，通過AOI可以有效監(jiān)控焊膏印刷質量，并對缺陷數(shù)量和種類進行分析，從而改善印刷制程。圖5是一種焊膏檢測系統(tǒng)的原理圖，該系統(tǒng)主要組成部分為攝像機與光纖維x-

81、y工作臺系統(tǒng)，在x-y桌面安裝攝像機，環(huán)狀光纖維在x-y方向移動，采集PCB整體的圖像來進行檢測，利用環(huán)狀光纖維與環(huán)狀反射板將傾斜的光照射到焊膏上，攝像頭從環(huán)狀光纖維的正方攝像，</p><p>　　使用3D檢測，可以對焊膏形態(tài)、厚度進行評估，檢查焊膏量是否合理、是否有刮擦和拉尖，這些缺陷在使用絲網(wǎng)和橡皮刮刀時出現(xiàn)較多，現(xiàn)在普遍使用不銹鋼網(wǎng)板和金屬刮刀，焊膏厚度比較穩(wěn)定，一般不會過多，刮擦現(xiàn)象也很輕微，重點要關注

82、的是缺?。ê父噙^少）、偏移、沾污和橋連等缺陷。采用2D檢測可以有效地發(fā)現(xiàn)這些缺陷，圖像對比法和設計規(guī)則檢驗法都可以使用，檢測時間短，設備價格也比3D檢測要低，而且在貼片、回流等后續(xù)的工序中如有AOI，印刷環(huán)節(jié)考慮到成本也可采用2D檢測。 </p><p><b>　　3.3 貼裝檢測</b></p><p>　　元件貼裝環(huán)節(jié)對設備精度要求很高，常出現(xiàn)的缺陷有漏貼、錯貼

83、片、偏移歪斜、極性相反等。AOI檢測可以監(jiān)察出上述缺陷，同時還可以在此檢查連接密間距和BGA元件的焊盤上的焊膏[5]。圖6所示為某型AOI對貼片后的PCB檢測所采集到的圖像。</p><p>　　由于貼片環(huán)節(jié)之后緊接著回流焊接環(huán)節(jié)，因此貼裝之后的檢測有時被稱為回流焊前端檢測，回流焊前端檢測從品質保障的觀點來看，由于在回流焊爐內發(fā)生的問題無法檢測出而顯得沒有任何意義，在回流焊爐內，焊錫熔化后具有自糾正位移，所以焊后

84、基板上無法檢測出貼裝位移和焊錫印刷狀態(tài)，但實際上回流焊前端檢測是品質保障的重點，回流焊前各個部位的元件貼裝狀況等在回流焊后就無法檢測出來的信息都能一目了然。此時基板上沒有不定型的東西，最適合進行圖象處理，且通過率非常高，檢測過分苛刻而導致的誤判也大大減少。AOI檢出問題后將發(fā)出警報，由操作員對基板進行目測確認。缺件意外的問題報告都可以通過維修鑷子來糾正，在這一過程中，當目測操作員對相同問題點進行反復多次修復作業(yè)時，就會提請各生產(chǎn)設備負責

85、人重新確認機器設定是否合理，該信息的反饋對生產(chǎn)質量提高非常有幫助，可在短時間內實現(xiàn)生產(chǎn)品質的飛躍性提高。</p><p>　　問題和發(fā)現(xiàn)問題2種，印刷、貼片之后的檢測歸類與預防問題，回流焊后的檢測歸類于發(fā)展問題，在回流焊后端檢測中，檢測系統(tǒng)可以檢查元件的缺失、偏移和歪斜情況，以及所有極性方面的缺陷，還一定要對焊點的正確性以及焊膏不足、焊接短路和翹腳等缺陷進行檢測，回流焊后端檢測是目前AOI最流行的選擇，此位置可發(fā)

86、現(xiàn)全部的裝配錯誤，提供高度的安全性，圖7為某型AOI對回流焊后PCB的檢測圖像，采用了3種不同的照明模式，分別側重于焊點，零件和雷射印刷文字圖像的采集。圖8為回流焊后AOI識別的不同類型的缺陷[6]。</p><p>　　圖3-6 回流焊后的缺陷示例</p><p>　　3.4 AOI合理安排</p><p>　　AOI可以在SMT生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)起到檢測作用，但目

87、前AOI價格非常昂貴，對占大多數(shù)比例的中小型電子生產(chǎn)商來說，為每個環(huán)節(jié)都配置AOI是不合適的，因此當一條生產(chǎn)線上只有一臺AOI時，應把它放在哪個環(huán)節(jié)，這是非常值得探討的。</p><p><b>　?。?）主導思想</b></p><p>　　如圖9所示，有兩種檢查主導思想：缺陷防止或缺陷發(fā)現(xiàn)，適當?shù)姆椒☉撌侨毕莘乐梗谶@樣的一個方法中，AOI機器應當放在SMT生產(chǎn)

88、線的焊膏印刷機之后，或者放在元件貼裝之后，主導思想為缺陷發(fā)現(xiàn)時，AOI機器應當放在回流爐之后，這是制造工藝中的最后步驟，以保證產(chǎn)品質量。 </p><p><b>　　（2）實施目標</b></p><p>　　應用AOI的主要目標在于最終品質和過程跟蹤。最終品質注意力主要集中在產(chǎn)品生產(chǎn)的最終狀態(tài)，當生產(chǎn)問題非常清楚、產(chǎn)品混合度高、數(shù)量和速度為關鍵因素的時候，優(yōu)先采用

89、這個目標，設備可以產(chǎn)生大范圍的過程控制信息，使用AOI設備來監(jiān)視生產(chǎn)過程，典型內容包括詳細的缺陷分類和元件貼放偏移信息，當產(chǎn)品可靠性高、混合度低、大批量制造和元件供應穩(wěn)定時，優(yōu)先采用這個目標，在線監(jiān)控具體生產(chǎn)狀況，并為生產(chǎn)工藝的調整提供必要的依據(jù)。</p><p><b>　?。?）實施策略 </b></p><p>　　AOI設備所防止的位置可以實現(xiàn)或阻礙檢查目標，

90、不同的位置可產(chǎn)生相應不同的過程控制信息。AOI放置是由以下因素決定的：</p><p>　　1）特殊生產(chǎn)問題，如果生產(chǎn)線有特別的問題，檢查設備可增加或移動到這個位置，監(jiān)測缺陷，盡早發(fā)覺重復性的缺陷。2）實施目標。對于AOI設備，沒有一個最好的位置來處理所有的生產(chǎn)線缺陷，如果應用AOI的目標是要改進全面的最終品質，AOI設備置于過程的前面可能沒有置于后面的價值大，置于前面是為了避免對已有缺陷的產(chǎn)品再增加價值，此

91、外在過程的早期，維修缺陷的產(chǎn)品的成本大大低于發(fā)貨前后的維修成本。但許多缺陷是在生產(chǎn)的后期出現(xiàn)的，意味著不管前面發(fā)現(xiàn)多少缺陷，發(fā)貨前還是需要全面的視覺檢查[7]。</p><p><b>　?。?）放置位置</b></p><p>　　實施AOI的關鍵，就是將檢查設備配置到一個可以盡早識別和改正最多缺陷的位置，雖然AOI可用于生產(chǎn)線上的多個位置，但有3個檢查位置是主要的

92、：</p><p>　　1）印刷之后，SMT中60%-70%的焊點缺陷是印刷時造成的，如果焊膏印刷過程滿足要求，就可以有效減少后期出現(xiàn)的缺陷數(shù)量。 </p><p>　　2）回流焊前，這是一個典型的放置位置，因為可發(fā)現(xiàn)來自焊膏以及機器貼放的大多數(shù)缺陷，在這位置上可以產(chǎn)生程控信息，提供貼片機和密間距元件貼裝設備核準的信息，用來修改元件貼放或表明貼片機需要校準，滿足過程跟蹤的目標。</p

93、><p>　　3）回流焊后這是AOI最流行的選擇，因為這個位置可以發(fā)現(xiàn)全部裝配錯誤，避免有缺陷的產(chǎn)品流入客戶手中，回流焊后檢測能夠提供高度的安全性，它可識別由焊膏印刷、元件貼裝和回流過程引起的錯誤，支持最終品質目標。4 AOI與SPC</p><p>　　SPC即統(tǒng)計過程控制（Statistical Process Control），主要是指應用統(tǒng)計分析技術對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控，科學的區(qū)

94、分出生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質量和隨機波動與異常波動，從而對生產(chǎn)過程得異常趨勢提出預警，以便生產(chǎn)管理人及時采取措施，消除異常，恢復過程的問對，從而達到提高和控制質量的目的。 </p><p>　　生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品加工規(guī)范的波動是不可避免的，它是由人、機器、材料、方法和環(huán)境等基本因素的波動影響所致。波動分為2種，即正常波動和異常波動，正常波動總是偶然性原因（不可避免因素）造成，它對產(chǎn)品質量影響較小，在技術上難以消除，在經(jīng)濟上

95、也不值得消除，異常波動是由系統(tǒng)原因（異常原因）造成，他的產(chǎn)品質量影響很大，但能夠采取措施避免和消除，程控的目的就是消除、避免異常波動，使過程處于正常波動狀態(tài)。</p><p>　　3.5 AOI和SPC的結合</p><p>　　AOI技術的統(tǒng)計分析功能與SPC技術的結合為SMT生產(chǎn)工藝實時完善提供了有利的保障，PCB裝配的成品率進而得到明顯提高，隨著現(xiàn)代制造業(yè)規(guī)模的擴大，生產(chǎn)的受控越來

96、越重要，對SPC資料的需求也不斷增長，AOI系統(tǒng)的應用將越發(fā)顯出其重要性。將AOI和SPC有效結合，能夠實現(xiàn)工藝制程快速、準確地反饋（如圖10），降低成本，提高成品率，從而也就提高了企業(yè)的利潤[8]。 </p><p>　　AOI能夠實現(xiàn)兩類測量，即缺陷檢測（傳統(tǒng)意義的AOI應用）和每塊PCB的差異測量，對有效的過程控制而言，兩類測量都需要，其中差異測量對實時SPC應用非常重要，它會根據(jù)AOI系統(tǒng)類型及它所處生產(chǎn)

97、線位置的不同而不同，為使AOI/SPC成功用于生產(chǎn)線上，AOI系統(tǒng)必須能產(chǎn)生錯誤處理和報警，誤判率和缺陷檢測靈敏度會受檢查參數(shù)的影響，生產(chǎn)工藝變量越多，誤判的可能性就越大，缺陷檢測的復雜程度也越大，因此選擇在印刷、貼片、回流焊后或波峰焊后進行檢查，誤判率有明顯的不同，一般來說，誤判率的高低取決于工藝變化及組裝板復雜程度，缺陷確定有時非常棘手，兩類缺陷即硬缺陷和軟缺陷，硬缺陷是二元性缺陷，如缺件和空焊；軟缺陷是參數(shù)性缺陷，如零件移位和錫量

98、不足等，這些缺陷有一個判定范圍，用戶必須字仔細地設定檢查參數(shù)，使設備不會再設定的缺陷范圍內產(chǎn)生誤判，也可以從統(tǒng)計的觀點來看這種給定范圍的誤判，此時應該在既能滿足保護要求又能使總體檢測成本最低的情況下，選擇最佳檢測參數(shù)。</p><p>　　目前很多設備生產(chǎn)商在研發(fā)自帶印刷檢測系統(tǒng)的新型印刷機，其設計大多是將2D檢測系統(tǒng)整合到印刷機內，在檢查缺陷的同時對其數(shù)量和類型進行統(tǒng)計，并反饋回來經(jīng)分析后對印刷機的參數(shù)進行調整

99、，從而達到AOI/SPC結合的閉環(huán)控制，這種檢測系統(tǒng)具有特殊的要求，體積要小、可以裝配到印刷機內；檢測速度要快，不影響印刷工作效率，涉及到閉環(huán)控制、判斷、統(tǒng)計和分析速度要快，并且要可靠、盡量減少誤判。</p><p><b>　　3．6 實時監(jiān)控</b></p><p>　　利用目前AOI系統(tǒng)生成的標準缺陷數(shù)量和對變量的量測能實現(xiàn)實時檢查并發(fā)現(xiàn)不良，只要有任何過程超出

100、預設界限，系統(tǒng)都會提醒生產(chǎn)線操作員?；旧蠈崟rAOI/SPC是連續(xù)檢測生產(chǎn)線狀況，檢測出每塊板的不良，同時檢測貼片的效果、測定送料和吸嘴的性能并嚴格控制過程變量。 這種系統(tǒng)關鍵有兩點，一個是要有快速準確的AOI與系列生產(chǎn)線控制器相連，另外還需要一個智能網(wǎng)絡以維護AOI數(shù)據(jù)，并快速將相關數(shù)據(jù)轉化成某個特定機器、送料器或吸嘴的信息，生產(chǎn)線控制器和數(shù)據(jù)服務器用一個RS485網(wǎng)絡來收集數(shù)據(jù)，這個網(wǎng)絡允許從焊膏印刷機、貼片機、回流焊爐和AOI系統(tǒng)

101、傳輸數(shù)據(jù)。通過計算最佳和平均生產(chǎn)周期，OEM可EMS廠商能夠確定出系統(tǒng)的實際利用率。收集到的數(shù)據(jù)可以追溯一個有缺陷的零件直到某個卷盤，此外還可以快速優(yōu)化生產(chǎn)線以適應不同的產(chǎn)品種類。</p><p>　　5 AOI現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 </p><p>　　3．7 AOI存在問題</p><p>　　AOI雖然具有比人工檢測更高的效率，但畢竟是通過圖像采集和分析處理來得出結

102、果，而圖像分析處理得相關軟件技術目前還沒達到人腦的級別，因此，在實際應用中，一些特殊情況，AOI的誤判、漏判在所難免。</p><p>　　目前AOI在使用中的主要問題有：</p><p>　?。?）多焊、少錫、偏移、歪斜的工藝要求標準界定不同，容易導致誤判。 </p><p>　?。?）電容容值不同而規(guī)格大小和顏色相同，容易引起漏判。</p><

103、;p>　?。?）字符處理方式不同，引起的極性判斷準確性差異較大。</p><p>　?。?）大部分AOI對虛焊的理解發(fā)生歧義，造成漏判推諉。 </p><p>　?。?）存在屏蔽圈、屏蔽罩屏蔽點的檢測問題。</p><p>　?。?）BGA、FC等倒裝元件的焊接質量難以檢測。</p><p>　?。?）多數(shù)AOI編程復雜、煩瑣且調整時間

104、長，不適合科研單位、小型OEM廠，多規(guī)格小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)單位。</p><p>　?。?）多數(shù)AOI產(chǎn)品檢測速度較慢，有少數(shù)采用掃描方法的AOI速度較快，但誤判、漏判率更高。</p><p>　　3．8（1）圖形識別法成為應用主流</p><p>　　SMT中應用的AOI技術，圖形識別法已成為主流，這是由于SMT中應用的AOI技術主要檢測對象，如SMT元件、PCB電

105、路、焊膏印刷圖形、完成組后組件等的規(guī)格和種類，而且檢測對象發(fā)展變化很快，相應的設計規(guī)則、標準很難全面跟上，為此，基于設計規(guī)則的DRC法應用起來較困難，而計算機技術的快速發(fā)展解決了高速圖形處理難題，使圖形識別法更易實用化。目前，各式各樣的圖形識別法AOI技術在SMT中應用越來越廣泛。</p><p>　?。?）AOI技術向智能化方向發(fā)展</p><p>　　AOI技術向智能化方向發(fā)展是SMT

106、發(fā)展帶來的必然要求，在SMT的微型化、高密度化、快速組裝化、品種多樣化發(fā)展特征下，檢測信息量大而復雜，無論是在檢測反饋實時性方面，還是在分析、診斷的正確性方面，依賴人工對AOI獲取的質量信息進行分析、診斷幾乎已經(jīng)不可能，代替人工進行自動分析、診斷的智能AOI技術成為發(fā)展的必然，圖11所示為一種采用焊點形態(tài)圖形識別和專家系統(tǒng)分析的智能化AOI系統(tǒng)原理圖[9]，它基于焊點形態(tài)理論，方法與自動視覺檢測類似，即利用光學系統(tǒng)和圖象處理措施在線實測