有一種自動光學(xué)檢查（AOI），它與現(xiàn)有視覺技術(shù)的根本區(qū)別在于，除了X/Y二維平面圖像，它還感知并測量沿Z軸的高度，把兩者結(jié)合起來。三維和二維AOI合在一起，改進(jìn)了缺陷的檢測，減少了漏報和誤報。


Kwangill Koh博士，Koh Young技術(shù)公司
 

至今，所有自動光學(xué)檢查（AO I）系統(tǒng)基本上是黑白二維圖像，根據(jù)這些圖像進(jìn)行系統(tǒng)分析并確定缺陷。例如，通過檢查焊盤來識別或確定引腳是否翹起（導(dǎo)致開路）。不過，對于比較小的細(xì)間距器件，這種檢查并不可靠，因為這種組件的焊盤面積可能太小，AOI機(jī)器無法檢查和測量。同樣，AOI機(jī)器很難確定翹起的組件和翹起的焊盤，因為機(jī)器沒有測量這些被測對象高度的能力。AOI機(jī)器在這方面的不足經(jīng)常導(dǎo)致漏報，或者根本沒有發(fā)現(xiàn)缺陷，影響成品率，加重返修負(fù)擔(dān)，成為影響制造過程和成品可靠性的決定性因素。

要優(yōu)化制造過程，提高成品率，首先要求AOI機(jī)器能找出所有焊接缺陷。對于AOI，找出多少缺陷并不是問題，問題是那些AOI沒有發(fā)現(xiàn)的缺陷。檢查出來的缺陷可以在制造過程的適當(dāng)階段處理并解決。那些AOI機(jī)器沒有檢查出來的缺陷才是正在進(jìn)行的工藝較為頭疼的問題，會危及產(chǎn)品的可靠性。由于檢查缺陷時有許多可疑情況，對這些可疑情況沒有明確的是或者不是缺陷的標(biāo)準(zhǔn)，致使AOI系統(tǒng)產(chǎn)生許多誤報。這些誤報需要由熟練的操作人員緊急處理，導(dǎo)致生產(chǎn)延誤，增加成本，并影響產(chǎn)品的長期可靠性。


二維和三維的比較

二維AOI檢測就像用一只眼睛看風(fēng)景，沒有景深感覺。新開發(fā)的三維AOI技術(shù)能夠?qū)�組件、引腳作Z軸測量，還能對組裝好的PCB進(jìn)行表面狀況特征測量，清楚地確定組裝中不符合設(shè)計的問題，彌補(bǔ)二維AOI成像在這方面的不足。如果一個引腳或者一個組件的一邊比另一邊高，也就是說和電路板表面不共面，三維AOI測量可以立刻顯示出來。這對檢查引腳翹起特別有效。三維AOI還能更加精確地測量焊點的外形，在許多情況下起到關(guān)鍵作用。三維AOI測量可以發(fā)現(xiàn)許多原來二維AOI很難發(fā)現(xiàn)的各種缺陷。這些缺陷包括組件缺失、翻轉(zhuǎn)、歪斜、翹起，或者組件一端立起、懸空、橋連或短路、開路、焊點不良、共面性問題，組件尺寸、組件的標(biāo)記，以及和引腳或組件翹起有關(guān)的其他問題。

直到現(xiàn)在，人們還不能對焊點進(jìn)行真正的三維測量。與三維測量有關(guān)的問題包括陰影、測量范圍，以及由于PCB變形造成數(shù)據(jù)出錯。此外，所有光學(xué)測量系統(tǒng)都有反射鏡、參考平面陰影，以及方向問題，這些問題都必須在切實有用的光學(xué)測量系統(tǒng)投產(chǎn)之前解決。

有一個解決這些問題方法，它與現(xiàn)有AOI視覺技術(shù)的根本區(qū)別在于，除了X/Y二維平面圖像，它還感知并測量沿垂直方向或者沿Z軸的高度，把兩者結(jié)合起來（圖1）。這種方法增加一個Z軸方向測量，解決許多二維AOI解決不了的問題。它能夠檢查PCB組件上的所有焊接缺陷，防止漏報。三維AOI技術(shù)基于這樣一個概念，AOI攝像頭使用一組八個按圓環(huán)形安裝的移相Moiré照明器，從器件或組件的各個側(cè)面及頂部獲取高度數(shù)據(jù)。AOI的攝像頭還包含多排列成幾個圓環(huán)形的發(fā)光二極管（LED），這些LED的高度不同，和組件形成各種角度。每個圓環(huán)上的LED按一定順序發(fā)出不同顏色的光。這樣，攝像機(jī)取得不同圖案的圖像，投射在組件上的光的顏色、投射角度也不一樣，就構(gòu)成一個精確的可以測量高度的三維圖像。這樣就能形成沒有陰影的圖像，顯示組件的精確位置、形狀，并能測量被檢查組件的高度。

全文請查閱《SMT China》雜志：“利用Z軸測量和三維AOI確定翹起的組件和引腳”