PCB檢測中的自動光學檢測系統的設計

摘 要:本文介紹了用自動光學系統檢測PCB板的設計方法。主要包括AOI系統的功能，自動光學檢測系統的組成及工作原理，通過自動檢測來確定PCB板的質量，從而避免傳統人工方式的繁瑣，具有智能化的特點。

關鍵詞:PCB自動光學檢測系統智能化控制

中圖分類號:TP31文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(a)-0011-01

PCB的檢測最早采用人工的方式，隨著高密度電路布線和高產量的要求，面對重復、單調、嚴格的檢測任務，人工方式已不能滿足可靠性的要求，而AOI(自動光學檢測系統)可檢測到在線測試中針床無法接觸到的元器件和焊接點，提高故障覆蓋率，即使在線探測通路減少的情況下，仍然可增加后續功能測試的成品率，降低PCB廢品率。

在PCB生產線，自動光學檢測系統既有“捕捉的”作用對精密元器件定位又能檢測絲網漏印中的屏幕，因此它在PCB板制造業中有舉足輕重的作用，AOI設備正被越來越多地用來代替傳統的MVI和ICT技術，進行PCB板檢測，用于監視和保證生產過程的品質。

1 AOI系統的功能

AOI是檢測PCB在制造過程中的缺陷或缺陷防止，進行過程控制，通過改正工藝來消除或減少缺陷，監控具體生產狀況，并為生產工藝的調整提供必要的依據。如進行貼片質量檢驗、印刷質量檢驗、焊接質量檢驗及多層陶瓷基片封裝質量檢驗等。

2 自動光學檢測系統(AOI)的組成

AOI系統主要由工作臺、電氣控制、CCD攝像系統及軟件系統4大部分組成。整機系統框圖如圖1所示。

AOI的控制系統主要完成:x、y精密工作臺微米級精度運動控制ｚ向(CCD攝像系統)運動控制、圖像采集、PCB板的自動定位、真空電磁閥自動控制等功能。

AOI的控制系統由主控計算機、運動控制卡、圖像卡、I/O接口板等組成，實現了三坐標和外圍I/O接口控制，保證運動的準確性和快速響應性，配合機械、視覺模塊實現整機功能。主控計算機是整個控制系統的核心，實現整機數據的采集傳送、分析處理功能，并向各部分發出指令，完成機械傳動、圖像處理及檢測功能。運動控制卡主要實現三坐標運動控制信號的采集，傳送各種加工數據，動作執行指令功能等。

3 自動光學檢測系統(AOI)系統的結構與工作原理

自動光學檢測系統，核心結構是一套CCD攝像系統、交流伺服控制x、y工作臺及圖像處理系統。將光學檢測與基于PLC的伺服系統相結合是PCB檢測的核心技術。此系統的主要結構如圖2所示。

在進行檢測時，首先將需要檢測的印刷線路板置于A0I系統的工作臺而上，經過定位，調出需要檢測產品的檢測程序，x、y工作臺將線路板送到鏡頭下面，鏡頭捕捉到線路板的圖像后，處理器將會在x、y工作臺移至下一個位置時對捕捉到的圖像分析處理，通過對圖像進行連續處理，獲得較高的檢測速度。AOI系統自動將PCB進行掃描，通過光學部分獲得需要檢測的圖像并進行數字化處理，然后與預存的“模板”圖像進行比較，經過分析、處理和判斷，發現缺陷并進行位置提示，同時生成文件，等待操作者進一步確認或送檢修臺檢修。根據工作過程的需求，設計工作流程如圖3所示。

4 結論

實驗證明通過AOI可以看到零部件分類缺陷和元器件貼裝位移信息，通過檢測設備的監視器可以觀察產品工藝，當被放置在接近生產線尾部的地方時，能生成寬范圍的工藝控制信息圖來檢測PCB板材質量，因此這套自動光學檢測設備在大批量的PCB生產過程中將會得到廣泛的應用。

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