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明玉祥科技:神州AOI的技术发展

编辑:深圳市明玉祥科技有限公司时间:2019-06-05

       神州AOI的全称是自动光学检测,是基于光学原理来对焊接生产中遇到的常见缺陷进行检测的设备。神州AOI是新兴起的一种新型测试技术,但发展迅速,很多厂家都推出了神州AOI测试设备。

       神州AOI核心技术

  基本的神州AOI技术包含下列子系统:①高速高精度XY方向的运动控制系统;②机械光学系统;③高精度高可靠性图像采集系统;④智能图像识别与错误检测系统。这些子系统构成了一个与多维测量和错误检测密切相关的设备。

  注意到神州AOI识别是机器视觉在印刷电路板领域的具体应用,换言之,印刷电路板的缺陷检测实质上是属于模式识别的范畴。它将PCB上的不同缺陷视为不同的模式类,从采集到的图像信号中提取和选择特征,根据特征向量构造判别函数,进行缺陷分类,即模式识别。

  识别算法的好坏直接影响到智能图像识别系统的性能,进而影响整个神州AOI系统的性能。从机器视觉的发展来看,目前在神州AOI上面至少可以完整地应用以下的视觉识别算法。

神州AOI图形识别法

  图形识别法是将神州AOI系统中存储的数字化图像与实际检测图像比较,从而获得检测结果。如检测PCB电路时,首先按照一块完好的PCB或根据计算机辅助设计模型建立起检测文件(标准数字化图像)与检测文件(实际数字化图像)进行比较。

  这种方式的神州AOI检测精度取决于标准图像、分辨力和所用检测程序,可取得较高的检测精度,但具有采集数据量大,数据实时处理要求高等特点。

神州AOI图像分析技术

  随着计算机的快速发展,神州AOI也采用了目前许多成熟的图像分析技术,包括模板匹配法(或自动对比)、边缘检测法、特征提取法(二值图)、灰度直方图法、傅里叶分析法、光学特征识别法等,每个技术都有优势和局限。

  模板比较法通过获得物体图像,如片状电容或QFP,并用该信息产生一个刚性的基于像素的模板。在检测位置的附近,传感器找出相同的物体。当相关区域中所有点进行评估之后,找出模板与图像之间有最小差别的位置停止搜寻。神州AOI系统为每个要检查的物体产生这种模板,通过在不同位置使用相应模板,建立对整个板的检查程序,来查找所有要求的元件。

  但是由于元件检测图像很少完全匹配模板,所以用两种方法来解决这个问题:

①可以用一定数量的容许误差来确认匹配的,如果模板太僵硬,可能产生对元件的“误报”;如果模板松散到接受大范围的可能变量,也会导致“漏报”;

②可以根据同类的众多良品进行标准模板的计算,或者叫“特征元件”,这样可以最大限度提取该类元件的共性特征,从而降低误报率。

神州AOI运算法则

  将几种成熟的、流行的图像分析技术结合在一个“处方”内,形成一个运算法则,特别适合于特殊元件类型。在有许多元件的复杂板上,传统的神州AOI,可能形成众多的不同运算法则,要求工程师在需要改变或调整时做大量的重新编程。

  为了解决一些问题,在图像分析领域中要有适当的知识,再就是传统的神州AOI要不断广泛地再编程,调整神州AOI方法以接纳合理的变化。对一个新板设计或优化一个检查程序时,可能花上一到两天,甚至几周作细小的扭转,采用新技术后,这一过程变得快速而简洁。

       神州AOI基于机器学习的缺陷检测与分类

  神州AOI技术向智能化方向发展是SMT发展带来的必然要求。在SMT的微型化、高密度化、快速组装化、品种多样化发展特征下,检测信息量大而复杂,无论是在检测反馈实时性方面,还是在分析、诊断的正确性方面,依赖人工对神州AOI获取的质量信息进行分析、诊断几乎已经不可能,代替人工进行自动分析、诊断的智能神州AOI技术成为发展的必然。

  对各种缺陷的特征提取和缺陷识别与分类进行研究;针对高密度PCB视觉检测系统中要检测的缺陷细小,缺陷的种类繁多,特征不易确定等问题,对于各种不同缺陷的特征提取技术和各种分类方式进行研究,采用机器学习的方法,设计不同的分类器,并对不同分类器的分类效果和误差进行比较和分析,采用优化的分类器可以实现对缺陷的快速检出和准确分类,并尽可能地提高分类器的智能化水平。

       神州AOI与SPC紧密结合

  神州AOI在检测过程中,需要缺陷统计和分类与SPC紧密结合。所谓SPC即统计过程控制,主要是指应用统计分析技术对生产过程进行实时监控,科学的区分出生产过程中产品质量的随机波动与异常波动,从而对生产过程的异常趋势提出预警,以便生产管理人员及时采取措施,消除异常,恢复过程的稳定,从而达到提高和控制质量的目的。

  一般地神州AOI能实现两类测量,即缺陷检测(传统意义的神州AOI应用)和每块PCB的差异测量,对有效的过程控制而言,两类测量都需要。其中差异测量对实时SPC应用非常重要,它会根据神州AOI系统类型及它所处生产线位置的不同而不同。为使神州AOI/SPC成功用于生产线上,神州AOI系统必须能产生错误处理和报警,误判率和缺陷检测灵敏度会受检查参数的影响,生产工艺变量越多,误判的可能性就越大,缺陷检测的复杂程度也越大。因此选择在印刷、贴片、回流焊后或波峰焊后进行检查,误判率会有明显的不同。