基于VI-5K平台的自动光学检测技术在SMT中的应用 - 图文

详解AOI

2.3.5 编程

通过CAD转换很容易将PCB、元件的坐标、种类等信息输入软件。

编程时要对PCB上每一种元件的各种缺陷进行编程。要画出缺陷的检测窗口；输入缺陷的名称、灯光的类型、计算方法；设置合格通过的范围（Threshold，即门槛值）；然后根据软件计算结果再调整检测窗口的大小，调整各项设置参数，使其达到对缺陷不能漏判，而且误判率最低时为止。

(1)在线编程：输入元件位置和元件的种类等信息。在线编程需要使几台停止检测，以使Camera按照我们的指定地点移动，拍摄实板图像，提供我们对其进行编辑。 (2)离线编程：用棚匡框住，输入元件的种类、信息的门槛值、上限、下限等信息。

(3)可利用以编制和好的元件库，也可自定义。 (4)对已编好的程序可进行编辑和修改。由于元件批次不同，元件外观与示教好(元件库)的元件外观不同发生错误时，可作简单更改；

(5)文字识别(OCR)系统可检查元件的标称值和器件的型号。

(6)对PCB上每种元件的各种缺陷编辑完毕以后，进行命名，保存在硬盘，作为该产品的检测程序。

2.4 AOI检测方法

1.首先调出需要检测产品的检测程序；

2.将需要检测的印制板放在AOI中进行扫描；

3.根据程序中的基准点信息，对PCB板进行精确定位；

3.AOI自动扫描，按照程序中的检测窗口大小、位置信息和对检测窗口指定的检查方法，移动平台到达指定检查领域后停止，此时各层的照明灯分别点亮，获得具有固定亮度分布的图像；

4. 将得到的图像进行处理得到检测方法要求的图像，例如进行图像灰阶化、图像二值化、H-V等操作；

5.对所得图像进行计算和分析，将获得的参数值和程序中保存的标准值进行比较，判断参数值是否在允许范围内，然后做合格或不合格判定，并把检测结果显示出来；

6.重复第二到五步直到检查完成所有检察窗，至此对整板检测结束；

7.连续检测时，机器自动与标准检测程序进行比较，并把不合格的PCB检测结果分类记录下来；

8.复检：由作业员目视不合格的部分。一般情况下，没有缺陷的PCB将直接通过，流入下一站；不合格的PCB将被作业员Hold, 送返修站返修。检测结果直接通

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过的PCB数量与检测总数的比率称为良率，也称为Pass率或者直通率；有真实缺陷的PCB数量与检测总数的比率称为不良率；报出缺陷但没有真实缺陷的PCB数量与检测总数的比率称为误报率（False Call）。误报率直接影响着AOI机台的工作效率，从而决定了SMT产线在AOI机台之后的投出量，决定了SMT产线的产能；

9. 返修PCB需要重新检测，以避免在Hold和维修过程中产生新的不良。

2.5 AOI与SPC

AOI技术的统计分析功能与SPC技术的结合为SMT生产工艺适时完善提供了有力的保障，PCB装配的成品率进而得到明显提高。随着现代制造业规模的扩大，生产的受控越来越重要，对SPC资料的需求也不断增长。AOI系统的应用将越发显出其重要性。将AOI和SPC有效结合，能够实现工艺制程快速、准确地反馈，降低成本，提高成品率，从而也就提高了企业的利润。 2.5.1 SPC 概述

SPC 即统计过程控制（Statistical Process Control），主要是指应用统计分析技术对生产过程进行实时监控，科学的区分出生产过程中产品质量的随机波动与异常波动，从而对生产过程的异常趋势提出预警，以便生产管理人员及时采取措施，消除异常，恢复过程的稳定，从而达到提高和控制质量的目的。

在生产过程中，产品加工规范的波动是不可避免的。它是由人、机器、材料、方法和环境等基本因素的波动影响所致。波动分为两种，即正常波动和异常波动。正常波动是偶然性原因（不可避免因素）造成的，它对产品质量影响较小，在技术上难以消除，在经济上也不值得消除。异常波动是由系统原因（异常因素）造成的，它对产品质量影响很大，但能够采取措施避免和消除。程控的目的就是消除、避免异常波动，使过程于正常波动状态。

2.5.2 AOI 和 SPC 的结合

AOI 能实现两类测量，即缺陷检测（传统意义的 AOI 应用）和每块 PCB 的差异测量，对有效的过程控制而言，两类测量都需要。其中差异测量对实时 SPC 应用非常重要，它会根据 AOI 系统类型及它所处生产线位置的不同而不同。为使 AOI/SPC成功用于生产线上，AOI 系统必须能产生错误处理和报警，误判率和缺陷检测灵敏度会受检查参数的影响，生产工艺变量越多，误判的可能性就越大，缺陷检测的复杂程度也越大。因此选择在印刷、贴片、回流焊后或波峰焊后进行检查，误判率会有明显的不同。一般来说，误判率的高低取决于工艺变化及组装板复杂程度。缺陷确定有时非常棘手。两类缺陷即硬缺陷和软缺陷，硬缺陷是二元性缺陷，如缺件和空焊；软缺陷是参数性缺陷，如零件移位和锡量不足等，这些缺陷有一个判定范围。

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详解AOI

用户必须仔细地设定检查参数，使设备不会在设定的缺陷范围内产生误判。也可以从统计的观点来看这种给定范围的误判，此时应该在既能满足保护要求又能使总体检测成本最低的情况下，选择最佳检测参数。

目前很多设备生产商在研发自带印刷检测系统的新型印刷机，其设计大多是将2D 检测系统整合到印刷机内，在检查缺陷的同时对其数量和类型进行统计，并反馈回去经分析后对印刷机的参数进行调整，从而达到 AOI/SPC 结合的闭环控制。这种检测系统具有特殊的要求：体积要小，可以装配到印刷机内；检测速度要快，不影响印刷工作效率；涉及到闭环控制、判断、统计和分析速度要快，并且要可靠，尽量减少误判。

2.5.3 实时监控

利用目前 AOI 系统生成的标准缺陷数据和对变量的量测能实现实时检查并发现不良，只要有任何过程超出预设界限，系统都会提醒生产线操作员。基本上实时AOI/SPC 是连续监测生产线状况，检测出每块板的不良，同时检测贴片的效果、测

定送料和吸嘴的性能并严格控制过程变量。这种系统关键有两点，一个是要有快速准

确的 AOI 与系列生产线控制器相连，另外还需要一个智能网络以维护 AOI 数据，并快速将相关数据转化成某个特定机器、送料器或吸嘴的信息。生产线控制器和数据服务器用一个 RS485 网络来收集数据，这个网络允许从焊膏印刷机、贴片机、回流焊炉和 AOI 系统传输数据。通过计算最佳和平均生产周期，OEM 和 EMS 厂商能够确定出系统的实际利用率。收集到的数据可以追溯有缺陷的吸嘴和送料器直至其制造厂商，也能追溯一个有缺陷的零件直到某个卷盘，此外还可以快速优化生产线以适应不同的产品种类。

生产 制程控制 SPC分析

图2.5 SPC品质监控

AOI检测

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3 AOI应用实例 VI-5K

本章将介绍笔者在实际工作中运用VI-5K机台编制AOI程序的过程。引用的PCB模型为工作单位生产的联想5700-G版本。

3.1 VI-5K简介

法国 Saint-Egrève --ViTechnology公司是致力于为电子行业从后端半导体封装到板卡装配和最终测试提供设备和服务的全球供应商，致力于研究、开发、制造 、销售和支持广泛的一流创新设备和软件解决方案。这些解决方案可提高所有电子生产线的生产率，同时提高成品质量。旗下产品Vi－5K系列AOI适应当前产品微型化、高密度趋势，针对检 测焊锡、焊点、桥接、元器件 极性、X/Y/θ偏差等问题，能进一步预防瑕疵及减少返修率。 ViTechnology 备有subpixel 视觉工具，包括边缘侦查工具及组合了Vectoral 影像法和先进的校准程序，提供最佳的准确性、重复 性和闭合回路系统 。

图3.1 VI-5K机台

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