自动光学检查AOI课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Confidential,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,Click to edit Master title style,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,CODE NUMBERPOPUPS,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,自动光学检查（,AOI,）,2019.4.15,1,自动光学检查（AOI）2019.4.151,AOI(,自动光学检查,),自动光学检测（AOI，Automatic Optical Inspection）是指通过光学成像的方法获得被测对象的图像，经过特定处理算法处理及分析，与标准模板图像进行比较，获得被测对象缺陷的一种检测方法。,2,AOI(自动光学检查)自动光学检测（AOI，Automat,CONTENTS,五、发展的方向,四、,存在的问题,三、核心的技术,二、国内外发展,一、,AOI,的用途,3,CONTENTS五、发展的方向四、存在的问题三、核心的技术二,一、,AOI,的用途,在,表面贴装,(SMT),过程中，线路板,(PCB),组件贴装生产将要经历焊膏印刷、贴装、回流焊,(,波峰焊,),等工序，每个工序都可能存在质量问题而直接影响产品的合格率。,PCB,检测。,PCB,缺陷可大致分为短路,(,包括基铜板短路、电镀短路、尘埃短路、凹坑短路、污渍短路、干膜短路、蚀刻力度不够短路、镀层太厚短路、刮擦短路等,),，开路,(,包括重复性的开路、刮擦开路、真空开路、缺口开路等,),。,2.,贴装检测。元件贴装环节过程中常出现漏贴、偏移、歪斜、极性相反等缺陷。,3.,回流检测。检测元器件的缺失、偏移和极性相反等情况，焊点的正确性以及焊膏是否充分、焊接短路和元器件翘脚等缺陷进行检测。,4,一、AOI的用途 在表面贴装(SMT)过程中，线路板(P,一、,AOI,的用途,AOI,基于光学图像处理和计算机视觉识别技术原理来对,PCB,组件生产过程中遇到的缺陷进行检测。,5,一、AOI的用途AOI基于光学图像处理和计算机视觉识别技术原,1.AOI,发展历史,20,世纪,50,年代开始研究二维图像的统计模式识别。,60,年代,Roberts,开始进行三维机器视觉的研究。,(,国内的三维技术现在处于研发阶段,),70,年代中，,MIT,人工智能实验室正式开设“机器视觉”课程。,1982,年，以色列,Orbotech,开始引入用于,PCB,裸板的,AOI,系统。,2019,年后，国内电子和半导体工厂，开始引进带有高科技技术含量的机器视觉整套的生产线和高级设备。,国内,AOI,设备的开拓者神舟视觉也是宣称,2019,年开始,AOI,技术的研发工作，,2019,年国内第一台,AOI,光学检测仪诞生,;,二、国内外发展,6,1.AOI发展历史二、国内外发展6,二、国内外发展,主要有以色列,Orbotech,，美国,Machine Vision Products,、,CyberOptics,、,Mirtec,、,Agilent,，,Teradyne,，英国,DiagnoSYS,、,YESTech,，爱尔兰,MVP,，德国,Pruftechnik S,，,chneider&koch,，日本,Omron,、,Saki,、,Takano,、,Kubotek,、,V Technology,韩国,Mirtec,等,东莞神州视觉的,Aleader,及厦门福信,Otek,，,深圳振华兴,，江苏的明富；台湾的,Camtek,、,TRI,、良瑞,2.,国内外的主要厂商,7,二、国内外发展主要有以色列Orbotech，美国Machin,二、国内外发展,3.,供应商市场占有率,日本OMRON,公司（,40%,）以及主营印刷设备的,SCREEN公司占据着日本市场,以色列的Orbotech公司及,台湾,Camtek公司的设备主要针对PCB的裸板检测，占据了全球其余市场的大多数份额，尤其是台湾，中国大陆及东亚地区,；,国产神州,AOI,是国内销量最大的品牌。年销量,600,台，共销售,4000,台。,8,二、国内外发展3.供应商市场占有率8,Machine Type,After Refow,Manufacturer,TRI,OMRON,Orbotech,Model No.,TR7500E,VT-RNS,S22,外形,Resolution(micro),10um,15um,20um,25um,10um,15um,20um,18um,25um,29um,CCD,讀取視窗大小,(mm),102.4 X 76.8 mm,25.6 X 20.48 mm,56 X 42 mm,機械定位精度,1 um,1 um,1 um,一個視窗檢查速度,(sec),Five CCD 250 fov/sec,250ms/FOV,Up to 60cm2/Sec,每秒可檢查範圍,110 cm*cm/sec(25um),21 cm,2,60 cm,2,可辨別最小零件,(pitch,size),01005/10um,01005/10um,所有的晶片元件,(01005),及最小至,0.3mm fine pitch,影像方式,(2D/3D),2.5D,2D,3D,影像系統型式,XGA 3 CCD,鏡頭,彩色,3 CCD,攝像頭,4M digital Camera,光源系統型式,多分區多角度,LED,白光,+RGB,LED,光源,Directional Flash,二、国内外发展,4,、品牌间对比,9,Machine TypeAfter RefowManufac,三、核心的构造,1.,视觉系统主要是执行图像采集功能；,2.,机械系统是执行将所检物体传送到指定的检测点；,3.,软件系统是将所采集的图像进行分析和处理。,AOI,的基本构造：,由视觉系统、机械系统、软件系统三个主要部分组成。,10,三、核心的构造1.视觉系统主要是执行图像采集功能；AOI的,三、核心的构造,1.,视觉系统,CCD,摄像机实现光信号转换到电信号，被摄物体的图像经过光学镜头聚焦至,CCD,芯片上，,CCD,根据光的强弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号输出。,相机,镜头,光源,定焦定倍,11,三、核心的构造 1.视觉系统 CCD摄像机实现光,三、核心的构造,2.,机械系统,、,AOI,的控制结构图,12,三、核心的构造2.机械系统 12,三、核心的构造,.,马达,线性马达精确度高，但价格昂贵。伺服马达的精确度仅次于线性马达。步进马达的精确度较低，但价格十分便宜，采用步进电机作为驱动装置的,AOI,，检测的质量是不可信的。因此对马达的选择要按性价比来进行考量的话，应选择伺服马达作为驱动装置的,AOI,。,步进马达,伺服马达,线性马达,13,三、核心的构造.马达线性马达精确度高，但价格昂贵。伺服马,三、核心的构造,3.,软件系统,软件系统的核心是分析算法，分为设计规则检验法和图形识别检验法。,、规则检验法（,DRC,）是按照一些给定的规则检测图形。如以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,PCB,电路图形。,规则检验法具有可以从算法上保证被检验的图形的正确性，相应的,AOI,系统具有制造容易，数据占用空间小等特点，但该方法确定边界能力较差，往往需要设计特定方法来确定边界位置。,14,三、核心的构造3.软件系统14,三、核心的构造,3.,软件系统,、图形识别法是将,AOI,系统中存储的数字化图形与实验检测图像比较，从而获得检测结果。,这种方式的检测精度取决于标准图像、分辨力和所用检测程序，能取得较高的检测精度，但所需采集数据量大，数据实时处理要求高等特点，由于图形识别法用设计数据代替规则检验法中的设计原则，具有明显的使用优越性。,15,三、核心的构造3.软件系统15,三、核心的构造,三维立体视觉成像技术,采用,3,一,D,系统，则能提供有关焊膏面积、以及焊膏高度和体积的精确信息，目前国外的,AOI,设备可以做到焊膏检测，如美国的,Agilent,、,YesTech,、以色列的,Orbotech,等公司。还有一些国外其他厂家的焊膏,AOl,设备采用的是用激光三角法来检测焊膏的厚度，而国内对于焊膏检测尚且还无能为力。,16,三、核心的构造三维立体视觉成像技术16,四、存在的问题,1.,国内外所要攻克的技术难题：,、只能作对外观检测，,AOI,系统不能检测电路错误，也无法对,BGA(,球状矩阵排列,),等不可见的焊点进行检测。,、热干扰对,AOI,的影响,(,使元器件产生虚假特征,),以及多焊、少锡、偏移、歪斜的工艺要求标准界定不同，容易导致误判，影响检测的准确度。,、虚焊的比较检测：尤其是对空焊问题的检测，是所有中外,AOI,生产厂商都没有解决的技术难题。如前文所述，部分国外厂商研究出三维视觉检测，但测试的结果基本差不多，不令人满意，国内对此技术尚在研究中。,17,四、存在的问题1.国内外所要攻克的技术难题：17,四、存在的问题,2.,国内,AOI,发展的问题,由于发展起步相对较晚，目前国内自主研发的,AOI,检测算法复杂、烦琐且调整时间长，由于前期的,PCB,图像拼接等图像处理算法以及后期的检测识别算法都不够成熟，整个,AOI,系统不仅操作复杂，而且经常出现误判漏判等问题，检测速度慢与,SMT,生产线不协调，检测精度和速度远远不能满足实际应用的需求精度。,18,四、存在的问题2.国内AOI发展的问题18,五、发展的方向,智能化：在,SMT,的微型化、高密度化、快速组装化、品种多样化发展特征下，检测信息量大而复杂，依赖人工对,AOI,获取的质量信息进行分析、诊断几乎已经不可能，这就需要,AOI,还具有自动纠正错误的功能。代替人工进行自动分析。,彩色化：,AOI,虽然用的是,3CCD,的相机，抓取的彩色的图像，大部分的算法只提取了颜色中的部分信息，例如灰度，来进行图像的识别，或者将,RG,颜色空间的三个通道分别处理后再合成。人类对大脑的颜色处理机制仍未完全理解。因此，如何充分利用,RGB,三颜色通道的信息，是彩色图像处理的关键，也是,AOI,技术的一个飞跃。,多元化：目前所见的,AOI,基本只应用于表面贴装技术，应用最多的是,PCB,板的检测。不再局限于,SMT,的应用将是未来几年的发展方向。,19,五、发展的方向智能化：在 SMT的微型化、高密度化、快速组装,附表,AOI,设备选型报告表,需考虑的项目,说 明,在线还是离线,根据自身产品的产量及规格定,牌号及公司,根据该设备市场份额选择前7名以内的,画像信号,摄像头,没有角度相机的AOI光学死角很多，可以检测的不良类型有限,像素,一般应达到百万像素,分辨率,根据需检测尺寸大小选择10 m(01005)、15 m(0201)、20m,照明光源,环形LED可调光源最佳,机构部分,电机、驱动系统,离线设备一般考虑用步进电机、丝杆结构足可,PCB固定及轨道调整、定位精度,在线设备应有滚珠结构及磁悬浮定位系统。由于AOI的精度主要取决于图像分辨率，运动控制精度在一定范围内不会对AOI精度造成影响,被检查物,最大尺寸,各类型设备差别不大，一般被测板子都能满足。但对于被测板比较特殊的，如板子上下安装器件过高的、夹持两边有一定厚度垫块的，基板质量过大的，需要对这类参数仔细对比,基板厚度、质量,边缘间距,器件高度,测试,测试速率,各类型设备测试速率不一样，表示单位也不一样，有的以单位时间多少焊点或多少器件算，有的以单位时间多少帧图像算，每型设备的每帧图像大小又不一样，所以对比没有基准，还是要看实际测试。误判率更是没有哪个公司能准确提供，因为针对不同器件不同类型的测试，误判率的基准也不一样。这条款内的数据只能是在试用了一段时间后对自身产品