魏佳++侯向东
[摘 要]AOI是基于光学原理来对SMT生产中所遇到的常见缺陷进行检测的设备，运用高速高精度视觉处理技术自动检测PCB板上各种不同组装错误及焊接缺陷。在SMT中，AOI技术就PCB光板检测、焊膏印刷质量检测、组件检测、焊点检测等功能。PCB光板检测、焊点检测大都采用相对独立的AOI检测设备。焊膏印刷质量检测、组件检测一般采用与焊膏印刷机、贴片机相配套的AOI系统，进行实时测试。
[关键词]光学原理 检测 质量 问题分析
中图分类号：TH 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）23-0089-01
1 AOI工作原理及优点
1、工作原理
如下图所示，由CCD摄像机获取图像，把CCD摄像机采集的PCB图像信号传送给图像采集卡，由图像采集卡给PC提供数字图像，在PC上进行图像处理、图像识别、完成缺陷检测任务。（见图1）
2、AOI优点
1） 检查和纠正PCB缺陷，以免不良流入下一道工序，过程中的监测成本远 低于在最终测试和检查之后进行维修的成本。
2） 提高品检工位的检验精度及工作效率，提高整个生产的效率。
3） 能尽早发现重复性错误，如贴装移位或空焊等，避免批量错误。
4） 为工艺技术人员提供统计过程控制资料。可以及时查看AOI反馈回来数据，了解现生产状况，统计问题点，及时解决。
二、AOI检测方法及相关问题处理
1、 锡膏印刷质量检测问题解决方法
用于焊膏印刷后的AOI，主要用于检测焊膏的饱满程度，因为焊膏的缺失或过多都会导致后续元器件贴装及焊接出现问题，为成品电路板的质量埋下隐患。其算法主要是根据各个角度反射回来的光线颜色（红、绿、蓝）不同来与模板库中存储的焊膏质量图进行对比，不符合规定的就需要重新补焊膏。具体原理如下图2所示。
上面所说的模板库就是我们要制作的检测程序。锡膏印刷检测程序，主要是要设置检测的窗口及色基准。因为要检测的只是锡膏，上面没有任何其他相关的文字。只需要检测锡膏反射回来的颜色，就能够检测到焊锡膏的饱满程度。
相关问题解决方法：
1）选择标准量的色基准：在标准量锡膏上用软件自动拾取颜色
2）调整检测窗口尺寸大小：大小与PCB板上焊盘大小一致
3）调整检测基准数值：焊锡过少设置为 少于70%
焊锡过多设置为 少于130%
参数值和颜色参数值的设定值实际上是有一定范围的。把握好参数设定范围的度，才能使AOI检测在生产过程中起到好的作用。
2、炉后AOI检测问题
炉后AOI检测要比锡膏印刷后检测复杂很多，主要检测贴装元器件的缺失、偏移、颠倒、错误以及焊接后焊点的成型是否良好。该处流程的算法与印刷后检测基本相同，主要是先建立相应元器件的模板库，将获取的元器件图像与元件库中的一一比较。不同的是因为元器件焊接后有一定的高度，而且不同器件高度可能不同，器件上还将存在一些字符和标识，在获取图像时可能会存在一定程度的模糊，有时候还需要将图像做一定的滤波处理，然后再与模板进行比较，最终做出判断。
焊点在焊接后良好的成型是一定的坡度，红绿蓝三色光入射角不同，所以CCD扑捉到的光线也不同，我们看到的图像颜色根据焊点的陡平状况不同而不同，平的会看到红色，稍陡点是绿色，最陡的地方是蓝色。
如下三图：
常见问题解决方法：
1） 初期编制程序误报率过高原因
首次编制时候，由于每一个焊盘上的参数值、颜色参数值都需要设置二十多个参数，一整块PCB就有至少上千个需要设定的值，所以总会有不恰当的地方，就需要编制程序的时候，需要反复测试来调整各项参数，减少误判。在起初生产使用程序的时候，要根据生产实际情况，不断提高程序检测质量，减少误判。
2） 器件本体或者引脚不能抽出
此类问题主要是器件本体和引脚的窗口位置或者色参数配合不合适。由于引脚是从元器件本体中间引出来的管脚，本体窗口尺寸和引脚窗口尺寸和位置两者是互相作用的，两者位置重叠的多少要与器件本身相符合。另外，器件本体和管脚的颜色参数值设置的不正确，也将导致这种误判。
在程序已经设置完成后，再次出现此类误判的情况下，先调整本体和引脚的窗口大小和位置，与电路板上实际元器件的位置和大小一致，将基本可以减少误判90%，剩余的10%则需要重新拾取颜色参数值。
3） 字符检测误报较多
AOI靠识别元器件外形或者文字来判断元件是否贴错，字符检测误报主要是由于元器件字符印刷及不同生产批次、不同元器件厂家料品字符印刷方式不同以及字符印刷颜色深浅、模糊或者灰尘等引起的误判。需要不断的更改完善元件库参数以及减少检测关键字符数量的方法来减少误报的出现。
4） 极性识别错误
极性是二极管、钽电容、IC芯片等元器件在焊接时都需要注意的，极性的正反将直接导致电路板能否正常工作，极性错误有可能直接导致该芯片烧毁。在生产的过程中，要特别注意。如果遇到元器件极性不能识别。通过以下措施及方法可以减少极性识别的误判：
a、 如果颜色与器件本体颜色差别不大，及时调整极性处的颜色基准。
b、 如果不同批料，极性表示方法与程序设置的不一致，重新调整程序的极性识别方式。
c、 如果还是经常引起误判，则可以减少判断。比如钽电容、只需要检测元器件上的数值，且选择不允许180度旋转。少判断一个参数也可减少此类误判。
5） 焊接成型角异常或浸润异常
此类误判是经常发生的，主要问题是出在检测窗口尺寸和位置或者色参数设置不当。查看测试后的数值量，再查看电路板上被判定的地方，如果符合焊接工艺要求，确定是误判。
适当调整该处检测窗口尺寸及位置，如果还有误判，则需要调整颜色参数值，即可减少此类误报。
6）MARK点不被识别
MARK点分布在电路板的对角线上，用来校准电路板的角度，以便在贴装元器件或者检验电路板时位置更加准确。
通过高温的加热后，电路板上MARK点极易被氧化，导致不容易被识别，在检测过程中，我们经常遇见的此类问题，这直接导致此块电路板不被检测。
处理方法：
A、 检查选择的检测程序是否和要检测的PCB板一致，如果不一致，重新选择正确的检测程序。
B、 查看PCB板MARK点是否正常识别，如果不能识别MARK点，重新制定MARK点颜色参数。
C、 如果MARK点被氧化，用酒精去除氧化层，再次测试，如果还不能识别，重新设定颜色参数，使程序识别MARK点。
四、小结
在实际生产中，由于我们对AOI程序的不断优化，现在实际生产中用来检测印刷及贴装良好性，抛弃了最开始的用肉眼检测，节约人力，物力。提高了生产效率，提高了准确性，提高了产品质量。
