SMT組裝質(zhì)量檢測中AOI技術(shù)的研究

殷俊紅 崔偉 高國梁 白瑞玲 張智鋒

摘要：伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得在制造行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程中，表面組裝技術(shù)也得到了全面的應(yīng)用以及推廣，其中在印制電路板的導(dǎo)體圖形細(xì)線化、SMT元器件微型化的進(jìn)程中，對各項技術(shù)的應(yīng)用成為了未來快速組裝的重要趨勢，在本文的分析中，主要基于當(dāng)下SMT組裝質(zhì)量檢測中AOI技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行全面的分析以及判斷。

關(guān)鍵字：SMT組裝質(zhì)量;AOI技術(shù);PCB檢測系統(tǒng)

引言：當(dāng)下在自動化光學(xué)檢測（AOI）技術(shù)的發(fā)展中，AOI已經(jīng)逐漸成為了SMT組裝質(zhì)量檢測的重要技術(shù)基礎(chǔ)，同時也是在SMT發(fā)展中，此技術(shù)得到了進(jìn)一步的普遍應(yīng)用，在應(yīng)用的規(guī)模上也得到了進(jìn)一步擴(kuò)展。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，也使得AOI技術(shù)呈現(xiàn)出多樣化的發(fā)展趨勢。

1 AOI技術(shù)

1.1 技術(shù)原理分析

在SMT系統(tǒng)當(dāng)中，在使用AOI技術(shù)的過程中，雖然呈現(xiàn)出多種類型的模式，但是在實際使用中，原理大致相同。基本上都是利用光學(xué)手段，采集到的被檢測物體周圍的圖像信息，以此進(jìn)行針對性的信息檢測、分析，最終進(jìn)行信息的判斷。在常用的技術(shù)原理上，基本上分為設(shè)計規(guī)則檢驗與圖形式算法，這兩種不同的類型。

1.1.1 DRC

在當(dāng)下使用設(shè)計法規(guī)則檢驗的過程中，是一種基于特定的規(guī)則進(jìn)行圖形的檢驗。例如，在操作的過程中，需要將全部連線基于焊點為端點。保障全部引線的寬度、間隔，都要保障大于某一固定數(shù)值，以此保障符合規(guī)則檢測PCB的實際電路圖形要求。這樣的技術(shù)方式下，實現(xiàn)了基于算法上的合理性，保障了圖形檢測的正確性與合理性[1]。其次，這樣的技術(shù)方法下，對于AOI系統(tǒng)的構(gòu)建比較簡單，同時使用中的邏輯算法呈現(xiàn)出較高的運算能力，因此得到了較為廣泛的使用。過去的實踐中發(fā)信啊，這樣的技術(shù)所占用的數(shù)據(jù)空間比較小，但是需要注意的是，該技術(shù)在邊界的定位上存在著一定的缺陷，因此就需要使用設(shè)計的特定方法下，才能準(zhǔn)確的確定具體的邊界位置。

1.1.2 PCB

而對于這是一種在使用的過程中，將AOI系統(tǒng)當(dāng)中的數(shù)字化圖像，與實際的檢測圖像進(jìn)行比較分析，以此判斷出具體的差異信息。例如在對PCB電路進(jìn)行檢測的過程中，就要首先對一個正常狀態(tài)下的電路進(jìn)行檢測，或者使用計算機(jī)輔助設(shè)計的模式方式，構(gòu)建出一個檢測為擬建信息，這種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化圖像與實際檢測進(jìn)行分析后，實現(xiàn)了高效率的檢測與分析。這樣的技術(shù)模式下，其檢測的精度主要受到標(biāo)準(zhǔn)圖像、分辨力以及使用的檢測程序的影響。因此，該技術(shù)雖然可以有著較高的檢測精度，但是在采集數(shù)據(jù)信息的過程中，信息量比較大，同時需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時的處理，因此這樣的技術(shù)基本上都會在使用中，用于替代DRC的技術(shù)，這樣才可以發(fā)揮出技術(shù)優(yōu)勢[2]。

1.2 AOI技術(shù)的檢測功能性

在當(dāng)下SMT當(dāng)中，使用了AOI技術(shù)之后，由于具備著PCB光板檢測、焊膏質(zhì)量檢測、元器件檢測等諸多的檢測環(huán)節(jié)，因此可以在進(jìn)行實際處理的過程中，保障焊接之后的組件，基本上會使用單獨的AOI檢測設(shè)備，進(jìn)行非實時性的檢測以及分析。在焊膏印刷質(zhì)量的檢測過程中，基本上都需要對其設(shè)備設(shè)計出一個匹配的AOI系統(tǒng)，進(jìn)而可以實現(xiàn)在設(shè)備運行中，進(jìn)行實時的檢測以及數(shù)據(jù)的采集。例如，當(dāng)下所使用的高檔焊膏印刷設(shè)備，基本都會配套一個完善的AOI系統(tǒng)，可以很好的在印刷中，對印刷厚度、印刷邊緣等諸多的情況，進(jìn)行綜合性分析，同時對其內(nèi)容進(jìn)行良好的處理[3]。甚至在一些高檔的貼片機(jī)，還會配套一個完善的視覺系統(tǒng)，這樣可以很好的對當(dāng)下組裝的過程中，對各種元器件在型號、參數(shù)以及極性方位上，進(jìn)行針對性的檢測以及分析，以此形成一個良好的處理效果。

而在PCB光板檢測的環(huán)節(jié)，就是一種利用AOI技術(shù)，對印刷電路的斷線、搭線、劃痕等諸多位置的質(zhì)量檢測以及分析。其次，在焊接之后的組件檢測過程中，基本上都會涉及到對PCB引線一側(cè)的排列處理，同時在彎折方面進(jìn)行針對性的處理。特別是在處理的過程中，要保障其整體質(zhì)量的完整性。其次，還需要對其元器件運行狀態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)性的檢測以及評估，這樣就可以了解到設(shè)備的運行情況。使用AOI技術(shù)的過程中，可以很好的發(fā)現(xiàn)一些質(zhì)量不佳的組件，并對自動化的向操作者發(fā)出告警信息，并觸發(fā)設(shè)置的運行邏輯，將一些不良組件順利的卸下，并進(jìn)行故障問題的分析，最終傳輸?shù)讲僮鞫耍M(jìn)行針對性的信息處理[4]。

2 SMT組裝質(zhì)量檢測中AOI技術(shù)

2.1 PCB檢測系統(tǒng)

這是一種基于AOI技術(shù)為基礎(chǔ)，添加一定的比較檢測功能性。在設(shè)備的使用過程中，需要安裝多個攝像頭[5]。這樣就可以在檢測系統(tǒng)的運行過程中，基于圖像傳感器的方式，對當(dāng)下印制線路進(jìn)行圖形的攝像以及評估。其次，對其進(jìn)行高速的A/D的變換處理之后，既可以就將數(shù)據(jù)信息送入到控制系統(tǒng)當(dāng)中。控制系統(tǒng)可以對系統(tǒng)當(dāng)中的缺陷問題進(jìn)行系統(tǒng)性的分析以判斷，指令檢測臺進(jìn)行全面的掃描處理，形成一組二維的數(shù)據(jù)信息，以此形成良好的信號。而在檢測結(jié)果上，則需要進(jìn)行同步的掃描處理，這樣可以很好的將墨水在PCB板上的缺陷問題，有效的體現(xiàn)出來，甚至對一些缺陷問題進(jìn)行針對性的發(fā)達(dá)處理，最大化處理的效果。

當(dāng)下在系統(tǒng)的操作過程中，始終可以利用CRT的方式，進(jìn)行對話處理，因此在輸出的系統(tǒng)上，要利用安裝的監(jiān)視器，對其進(jìn)行針對性的顯示信息呈現(xiàn)。這種系統(tǒng)的設(shè)計邏輯下，能夠讓其系統(tǒng)盡快的了解到系統(tǒng)的缺陷位置，同時保障基于數(shù)字化彩色圖像的方式，顯示在監(jiān)視器之上，同時進(jìn)行及時的打印輸出。另一方面，還能夠利用示波器的方式，進(jìn)行圖像信號的展現(xiàn)，或者使用數(shù)字化現(xiàn)幅的方式，進(jìn)行針對性的處理。在這樣的檢測設(shè)備檢測過程中，始終可以達(dá)到較高的檢測效率，因此是一個十分重要的技術(shù)類型。在使用圖形識別法的過程中，對于PCB缺陷檢測的方式，可以很好的將系統(tǒng)的檢測中，發(fā)揮出光學(xué)檢測的手段和效果，形成較強(qiáng)的判斷能力。

2.2 圖形比較焊點AOI

使用圖像比較焊接的AOI技術(shù)，就是一種充分的利用光學(xué)攝像機(jī)的方式，對焊點進(jìn)行三維圖像的獲取，通過對去數(shù)據(jù)化的處理之后，實現(xiàn)對各種數(shù)據(jù)信息的比較分析。其次，還需要在進(jìn)行故障判斷與分析的過程中，實現(xiàn)故障處理的具體位置以及作用。這是一種較高質(zhì)量的檢測技術(shù)形式。在長期發(fā)展中，已經(jīng)得到了比較完善的應(yīng)用。在系統(tǒng)的三維圖形獲取過程中，主要是在攝像機(jī)前端，安裝喇叭反光罩，并在內(nèi)部安裝不同角度下的LED設(shè)備。進(jìn)行缺陷位置的攝影過程中，可以基于操作單，對LED光源進(jìn)行控制和調(diào)整，基于特定順序進(jìn)行發(fā)光，因此就可以基于不同光源下的圖像效果，得到不同的光源，之后對垂直光源、水平光源、逆差光源發(fā)射等諸多的形式，形成一個假三維圖像信息。這樣的檢測技術(shù)下，可以很好的對部分項目，以及對部分內(nèi)容實現(xiàn)針對性的處理。

其次，還可以在使用的過程中，基于圖像比較焊點的方式，使用彩色高亮度的方式，獲取到被測焊點的圖像信息，并基于不同的顏色反光程度，確定出PCB上的焊接點，同時使用上方的光學(xué)攝像機(jī)，對焊點的表面進(jìn)行各種要素的信息采集，以此可以形成一個二維的數(shù)據(jù)信息。這樣的處理方法下，就可以很好的完成數(shù)據(jù)信息的比較分析處理。

2.3 焊膏印刷自動檢測

在這樣的焊膏印刷AOI技術(shù)的使用過程中，首先需要保障組成部分為攝像機(jī)和光纖維的方式，這樣構(gòu)建出的系統(tǒng)可以很好的在運行中，始終保持PCB運行模式的整體圖像信息，并進(jìn)行針對性的檢測以及評估。

在實際的焊膏印刷過程中，模板與印刷電路始終需要保持在一個較為緊密的關(guān)系下，同時保障刮板的移動過程中，可以壓入到模板當(dāng)中，這樣的焊膏處理方式，可以與模板的厚度保持在導(dǎo)致相同的效果。因此，在PCB離開模板之后，就會導(dǎo)致焊膏的邊緣也會出現(xiàn)一定的形變效果。

焊膏的自動監(jiān)測系統(tǒng)處理中，始終都需要充分的利用好環(huán)狀光纖維，或者利用環(huán)狀反射板的方式，將其照射到焊膏之上，之后攝像頭還要保障從環(huán)狀光纖維的正方向進(jìn)行攝像，這樣可以檢測出焊膏的邊緣位置，以此測算出焊膏的實際高度。這樣的焊接方式，就是一種讓形變方式，為基本的光照條件變化分析基礎(chǔ)，使得可以在正常的運行過程中，對其邊緣位置進(jìn)行針對性的分析與處理。這樣的檢測技術(shù)可以使用的過程中，對其焊膏的各種信息進(jìn)行采集以及分析，同時保障斜面照射下的PCB表面，得到良好的處理。

2.4 AOI系統(tǒng)

在當(dāng)下所提出的EV-5000系統(tǒng)，既是一種基于代碼檢測元件器的形狀，以及對應(yīng)用數(shù)學(xué)形貌技術(shù)的方式，對其引出端與焊膏進(jìn)行良好處理的關(guān)鍵所在。而利用區(qū)別基板和元器件的方式，可以形成不同的程度灰度級，這樣就可以對不同的元器件，進(jìn)行數(shù)量的編著。在系統(tǒng)當(dāng)中，基于IBMPC控制系統(tǒng)，保障與接口和主機(jī)進(jìn)行連接。其次，在進(jìn)行自行編程的過程中，則需要積極的對系統(tǒng)掃描模板之后，對其系統(tǒng)進(jìn)行全面的檢測以及分析，通過對系統(tǒng)的綜合性分析，能夠有效的對焊膏進(jìn)行針對性的印刷處理，并充分的保障元器件可以穩(wěn)定的得到檢測以及分析。

3 SMT中的AOI技術(shù)發(fā)展趨勢

3.1 圖形識別技術(shù)的發(fā)展

在SMT當(dāng)中應(yīng)用AOI技術(shù)之后，已經(jīng)逐漸將圖形識別技術(shù)當(dāng)做重要的基礎(chǔ)技術(shù)，這是由于在實際的檢測分析過程中，在對其表面組裝元器件、PCB電路、焊膏印刷圖形等諸多環(huán)節(jié)，進(jìn)行針對性的分析以及處理，這樣的處理方式，無論是在具體的設(shè)計還是標(biāo)準(zhǔn)方面，都始終無法保持得到全面的處理。因此，為了保障在應(yīng)用到SMT過程中，對出現(xiàn)的問題進(jìn)行針對性的處理，就需要在未來計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程中，有效的處理好各種高速圖形處理的問題，這樣就可以讓圖形識別的過程中，形成較高的效果。在當(dāng)下使用圖形識別的過程中，這種AOI技術(shù)得到了全面的應(yīng)用。

3.2 AOI的智能化發(fā)展

當(dāng)下的AOI技術(shù)得到了較為全面的智能化發(fā)展趨勢，也是當(dāng)下SMT行業(yè)發(fā)展的重要方向。這是由于整個SMT行業(yè)，逐漸形成了微型化、高密度化的發(fā)展趨勢，因此為了可以實現(xiàn)更加高效率的組裝化發(fā)展，就需要應(yīng)對各種的多樣化組裝任務(wù)，需要在未來處理的過程中，對傳統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)行全面創(chuàng)新，處理好大量數(shù)據(jù)信息，同時加強(qiáng)對各種信息內(nèi)容的檢測以及品呢鞏固，這樣就可以極大的提升處理效果。過去人工的處理模式下，顯然無法有效的保障AOI技術(shù)的使用，而是需要提出自動化的數(shù)據(jù)分析技術(shù)模式，這樣就可以極大的提升信息化處理整體效率以及效果。

例如，當(dāng)下所提出的焊點形態(tài)圖像識別，以及專家系統(tǒng)的分析模式，可以很好的形成智能化的AOI技術(shù)類型。這是一種在焊點形態(tài)的理論提出之后，可以很好的自動視覺檢測技術(shù)，同時也是利用光學(xué)系統(tǒng)，對其進(jìn)行圖像處理技術(shù)的重要焊接技術(shù)形式。其次通過計算機(jī)的運行處理，可以獲取到焊接點的實際形態(tài)，同時對圖像信息進(jìn)行針對性的評價處理，這樣就可以很好的了解到當(dāng)下數(shù)據(jù)信息處理的效果以及效率，保障最快效率下了解到當(dāng)下的系統(tǒng)信息，同時對圖形信息進(jìn)行針對性的分析以及處理。特別是在一些故障焊點的處理中，通過智能化技術(shù)的發(fā)展，可以實現(xiàn)故障信息的分類判斷，為相關(guān)工作人員提供大量可靠的數(shù)據(jù)信息，并對焊點質(zhì)量進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計處理。

3.3 技術(shù)發(fā)展

AOI技術(shù)工業(yè)的發(fā)展背景下，逐漸提升零缺陷制作的能力，因此當(dāng)下的一些圖形上，雖然可以直觀的反映出故障信息，但是始終是一種靜態(tài)化的數(shù)據(jù)信息，展示一定時間區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)信息，因此無法為工作人員提供較為全面的數(shù)據(jù)信息，在當(dāng)下進(jìn)行處理的過程中，就需要形成動態(tài)化的檢測信息。這種AOI技術(shù)的動態(tài)化發(fā)展，往往是需要對各種類型的控制圖形，進(jìn)行全面的分析以及處理，并對AOI系統(tǒng)產(chǎn)生的制作控制圖，進(jìn)行針對性的分析，動態(tài)化實時檢測的技術(shù)方式，可以讓其工作人員對系統(tǒng)進(jìn)行全面判斷以及分析，了解到不同快速組裝過程中的實際情況，并對問題進(jìn)行針對性處理。例如，在焊接之前，既可以對設(shè)備循環(huán)進(jìn)行全面分析，同時了解到具體的信息內(nèi)容。在一些焊接之前的任務(wù)中，需要對元器件進(jìn)行貼裝處理，同時保障開展針對性的偏移檢測，并發(fā)出一些偏移的信號，對裝備進(jìn)行像一個的貼裝處理，以此發(fā)出一定的偏移信號，對貼裝設(shè)備進(jìn)行良好的處理。因此，在未來該技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程中，就需要積極的讓AOI技術(shù)，可以保障為SMT提供更高水平的檢測以及評估技術(shù)，在更多的數(shù)據(jù)信息處理環(huán)節(jié)，全面提升處理的質(zhì)量以及效果，避免受到一些外界因素的影響，從而導(dǎo)致在整體的數(shù)據(jù)信息處理環(huán)節(jié)，無法保持一個良好穩(wěn)定的快速組裝，進(jìn)而對組裝的整體質(zhì)量造成直接的影響。

總結(jié)：綜上所述，在進(jìn)入新時期之后，就需要保障在SMT工業(yè)的發(fā)展中，全面提升AOI的技術(shù)應(yīng)用程度，通過不同的系統(tǒng)設(shè)計方式，可以解決組裝過程中的各方面難題，并進(jìn)行針對性的系統(tǒng)處理，以此全面的提升整體處理效果的可靠性以及價值性，幫助該行業(yè)的未來發(fā)展與進(jìn)步。

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