用于电子印刷电路板制造的自动光学检测系统

  自动或自动光学检查AOI是电子印刷电路板(PCBs)制造和测试中的一项关键技术。自动光学检测,AOI能够快速和准确地检查电子组件,特别是多氯联苯,以确保离开生产线的产品的质量很高,产品的制造是正确的,没有制造故障。下面,我们将了解用于电子印刷电路板制造的自动光学检测系统。

  自动光学检测

  尽管已经取得了重大进展,但现代电路远比几年前的电路板要复杂得多。采用表面贴装技术,以及随后进一步缩小尺寸,意味着板特别紧凑。即使是相对平均的板也有数千个焊接接头,这些都是发现大多数问题的地方。

  复杂性增加,也意味着现在人工检查不是一个可行的选择。即使这是一种被接受的做法,人们也认识到,这种做法并不特别有效,因为检查员很快就会感到疲倦、糟糕和不正确的建筑很容易被漏掉。随着市场要求大量、高质量的产品迅速进入市场,需要非常可靠和快速的方法来确保产品质量保持在高水平。自动光学检测是集成电子测试策略中的一个重要工具,它通过在生产线早期检测故障来保证尽可能低的成本。

  其中一个解决方案是使用自动或自动光学检测系统。自动光学检测系统可以放置在生产线后,就在焊锡工艺。通过这种方式,它们可以用于在生产过程的早期发现问题。这有许多优点。由于在生产过程中发现的故障成本较高,因此这显然是发现故障的较佳地点。此外,焊料和装配领域的工艺问题在生产过程的早期就可以看到,用于快速反馈给早期阶段的信息。通过这种方式,快速反应可以确保问题被迅速识别和纠正,然后再用同样的问题建造太多的板。

  自动光学检测基础

  AOI自动光学检测系统使用可视化方法监控印刷电路板的缺陷。它们能够检测到各种表面特征缺陷,如结核、划痕和污渍,以及更常见的尺寸缺陷,如焊料的开路、短路和稀薄。它们还可以检测不正确的组件、丢失的组件和不正确放置的组件。因此,它们能够执行以前由手动操作人员执行的所有视觉检查,并且能够更快、更准确地执行。

  他们通过目视扫描板表面来实现这一点。该板由多个光源照明,并使用一个或多个高清晰度相机。通过这种方式,AOI机器能够建立一个板的图片。

  这个自动光学检查,AOI系统使用采集到的图像进行处理,并与机器所掌握的板的外观知识进行比较。使用这种比较,AOI系统能够检测和突出任何缺陷或可疑区域。

  AOI使用了许多技术来分析板是否令人满意或是否有任何缺陷:

  模板匹配:使用这种形式的过程AOI,自动光学检测系统比较图像从“金板”获得的图像。

  模式匹配:使用这种技术,AOI系统存储好的和坏的PCB组件的信息,将获得的图像与这些信息相匹配。

  统计模式匹配:这种方法与上面的TOT非常相似,只不过它使用了一种基于统计的方法来解决问题。通过存储几个板的结果和几种类型的故障,它能够容纳小的可接受的偏差,而没有标记错误。

  为了建立电路板应该是什么的数据库,如后面所述,使用已知的状态板和PCB设计信息。

  随着技术的进步,AOI系统能够非常准确地预测缺陷,并且有少量没有发现缺陷的场景。因此,AOI系统在复杂的制造环境中形成了非常有用的元素。

  AOI图像采集与分析

  AOI自动光学检测系统的关键要素之一是图像采集系统。这捕获了印刷电路板的图像,PCB组装,然后由AOI系统内的处理软件进行分析。图像捕获系统有许多变体,取决于AOI系统的准确应用和复杂性/成本。

  成像系统可以包括单个摄像机,或者可以有多个来提供更好的成像和3D能力的可能性。相机也应该能够在软件控制下移动。这将使它们能够移动到给定PCB组件的较佳位置。

  此外,相机的类型对性能也有影响。速度与准确度是一种平衡,它须被打破,并且会影响到所使用的相机类型:

  视频流:一种用于自动光学检测的摄像机,AOI是从其中获取完整帧的流式视频。然后,捕获的帧允许生成执行信号处理的静止图像。这种方法不像其他静止图像系统那样准确,但具有速度非常快的优点。

  静止图像相机系统:这通常是放置相对接近目标PCB,因此,它需要一个良好的照明系统。也可能需要能够在软件控制下移动相机。

  AOI系统在分析一块板的图像时,需要寻找各种具体的特征:元件布局、元件尺寸、板信义、标签图案(例如条形码)、背景颜色和反射率等。AOI系统还对焊点进行了检查,以确保焊点令人满意。

  在分析板时,AOI系统须考虑到好的板之间的许多差异。不仅各批次的成分在尺寸上有很大的差异,而且颜色和反射率也有很大的差异。通常也有不同的丝网筛选,其中墨水厚度和颜色字体可能略有变化。

  AOI光源

  照明是AOI系统中的一个关键要素。通过选择正确的光源,可以更容易地突出不同类型的缺陷。随着近年来在照明技术方面取得的进展,这使得照明能够用于增强现有图像,从而使缺陷更容易突出,从而减少了所需的处理,并提高了速度和准确性。

  大多数AOI系统都有一个定义好的照明系统。这将取决于所需的操作和要测试的产品类型。这些通常是为预期的条件而优化的。然而,有时可能需要一些定制,理解照明总是有用的。

  可提供各种类型的照明:

  荧光照明:荧光照明被广泛应用于AOI,自动光学检测应用,因为它为观察多氯联苯的缺陷提供了一种有效的照明形式。在AOI应用中,荧光灯的主要问题是灯具会随着时间的推移而退化。这意味着自动光学检查系统将受到不断变化的光的水平和质量的影响。

  LED照明:LED照明的发展意味着AOI、自动光学检测系统能够采用更加稳定的照明形式。尽管随着时间的推移,LED照明确实会减少LED的光输出,但这可以通过增加电流来补偿。使用LED照明,照明水平也可以得到控制。因此,LED是一种比多年前使用的荧光灯或白炽灯更令人满意的照明形式。

  红外线或紫外线:在某些情况下,可能需要红外线或紫外线照明,以增强某些缺陷,或使自动光学检查能够发现某些类型的缺陷。

  除了照明的形式外,自动光学检测系统AOI的照明位置也同样重要。光源需要定位,不仅要确保所有区域都有良好的光线,这一点在某些部件可能投下阴影时尤为重要,而且还需要突出缺陷。可能需要对不同的组件进行仔细的调整。

  自动光学检测系统编程

  为了能够使用AOI测试PCB组件,自动光学检查,须将可接受的电路板的细节存储在系统中。如果AOI系统要能够正确地检测通过的PCB程序集上的任何缺陷,则须正确地执行此编程活动。

  有几种方法可以用来编写AOI系统的程序:

  使用“金板”:一种方法是提供已知的好板作为目标,供AOI、自动光学检测系统使用。这是通过整个系统,以便它可以学习相关的属性。它将检查组件,焊锡轮廓的每一个节点,以及许多其他方面。为了向系统提供足够的差异数据,经常需要几块板。

  基于算法的编程:向系统提供PCB数据,然后为电路板生成自己的配置文件。这项计划也需要董事会,但一般要求较少。

  这两种制度各有优缺点。这是一个平衡的设置时间,维护,准确性和对特定的AOI,自动光学检查系统的要求。通常情况下,需求将在很大程度上取决于正在使用的机器。

  任何印刷电路板制造区域都须能够检查从生产线末端出来的电路板的质量。只有这样,他们才能监测质量,并在发现问题时纠正这一过程,使更多的董事会不受同样问题的影响。这样,自动光学检查和必要时X光检查是制造业必不可少的两个工具。盈泰德科技在视觉检测方面,有着多年的视觉检测设备经验,如果您在视觉检测方面有需求,请通过联系方式联系我们。

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