AOI設備在多品種小批量產線上的應用

文/王健 湯小雙 馬曉萌

1 概述

AOI 設備常應用于民用企業對印刷電路板組裝件（PCBA）的批量檢驗，對大批量、重復性貼片產品的檢驗具有速度快、精度高等優勢。由于BOM 表及PCB 設計文件中器件命名及設計軟件的多樣性使設備編程變得復雜低效，故對于小批量、多品種產品生產檢驗現有AOI 難得以高效應用。

2 數據導入編程難點

數據導入式編程是將產品器件坐標信息導入設備，并與設備中公共元件庫相同名稱器件鏈接，測試時將產品中器件與公共標準庫器件比對，若不符則顯示缺陷原因并通過人工進行最終確認是否為誤判。

2.1 數據獲取

設計圖紙信息中，自動編程所需的信息主要是元器件的位置信息（X/Y 坐標）、角度信息、元器件料號、元器件位號。

現狀分析：

（1）這些信息在不同設計軟件、不同設計師、同一個設計師的不同文件都不統一，甚至在同一個文件中也不統一，導出數據AOI設備不能自動識別；

（2）設計軟件的不同，數據導出方式及數據處理方法存在差異，使得數據導出過程變得繁瑣，對編程人員提出了較高的技術要求；

（3）不同軟件中元件庫的器件命名方式不規范統一，數據導出后與AOI 設備中相同器件無法通過名稱進行鏈接，只能重新建立公共元件標準，增加了設備編程時間，與手工編程相比無優勢。

2.2 產品更改頻繁，設備誤報率偏高

不同批次產品在設備檢驗過程中存在以下問題：

（1）AOI 設備使用手工編程過程中，在出現產品設計更改時，設備不具備程序局部修改功能，編程人員只能重新編程或將更改部分進行人工檢驗；

（2）元器件生產廠家、批次不同出現相同規格器件絲印字體、字號不同，檢驗過程中造成設備誤報率偏高。

3 具體解決方案及措施

針對上述現狀，我們致力于盡可能發揮、挖掘AOI 在多品種小批量產品中的應用優勢，設計了以下的編程方案，可有效改善現有設備編程效率低的現狀。并提出以下幾條措施。

3.1 數據導入編程構思

采用設計BOM 表與器件的位置信息結合，解決位號不一致的設計難題。

歸檔后的BOM 表中器件的命名均為器件出廠原始命名，其名稱不會隨設計師所使用的軟件及各自器件庫的不同而改變，這就為統一器件名稱提供了條件。器件的位置信息可以從PCB 設計文件中導出，通過BOM 表中位號與PCB 導出位置坐標中相應的位號進行一一匹配，最終獲得位號信息、器件位置（X、Y 坐標）信息、器件規格及器件角度4 個信息滿足AOI設備的輸入信息要求。

要滿足AOI 輸入條件，需對BOM 表及設計文件數據進行處理，使數據最終的輸出形式滿足設備需求。若采用人工進行輸出整理，輸出速度均為300 條/小時，平均每塊單板的數據處理時間將達到2.5 小時。為了解決以上問題，通過建立貼片機與在線AOI 的數據共享平臺，可實現對貼片機數據的直接調用，數據獲取時間不超過5min，前期所做的元器件庫命名規則也為數據的調用奠定了基礎，打破了“信息孤島”，實現了數據互相調用，增加數據的有效性。最終實現將數據處理壓縮至15min，節約了近90%的時間，實現了快速數據處理的目的。

3.2 派生功能的應用

數據輸入式的編程可以及時通過使用派生功能，在不改變公共庫標準的情況下，修訂絲印層標準，減少廠家、批次差異造成的產品誤報率。

4 運行測試

4.1 編程效率分析

運行測試階段，對比了傳統編程方式和數據導入式編程所需時間。

（1）待檢品首次進行檢查，AOI須新編程。當待檢品元件數量多、品種少時，數據導入編程效率遠遠優于傳統編程方式，平均編程效率綜合效率提升55.3% 。

（2）已有程序，但待驗品出現元件位置、規格更改更換，傳統編程方式中元器件均須重新編程。這種情況下數據導入編程效率明顯優于手工編程效率，平均效率提升達到81.0%。

圖1：數據導入編程與傳統編程效率提升對比

綜上，數據導入式編程能夠很好地適應產品的生產現狀，對于出現器件更改或設計變動等情況時，元件庫已建立可實現程序快速更改的目的。而對于手工編程則需重新編程建庫，但在數據導入過程中存在著固定的數據處理及獲取時間，相比傳統編程方式效率有了較大幅度的提升，如圖1元器件數量種類比（單個產品元器件數量/種類）＞4 時，效率得到明顯提升。

4.2 編程誤報率分析

運行測試階段，AOI 工作站總共對7 類PCBA 板，共計6712 個元器件進行了AOI 檢查和派生功能檢查的交叉對比。對比結果，通過使用派生功能誤報比例減少50% 。說明AOI 設備使用派生功能可有效減少誤報率，提高編程質量和效率。

5 結束語

綜上，針對AOI 設備的性能開發提高了設備的整體編程效率及質量得到提高。數據輸入式編程方式使得平均編程效率提高了55.3%，特別是數量多，品種少的產品中編程效率可提高75%以上。通過派生功能的開發降低了設備因元件廠家、批次不同造成的較高的誤報率，誤報比例減少50%。