AOI 的基本原理
自动光学检测的光源分为两类：可见光检测(用LED 光源) 和X 光检测。
此处介绍可见光检测)AOI 检测分为两部分：光学部分和图像处理部分。通过光学部分获得需要检测的图像；通过图像处理部分来分析、处理和判断。图像处理部分需要很强的软件支持，因为各种缺陷需要不同的计算方法用电脑进行计算和判断。有的AOI 软件有几十种计算方法， 检测方法
1. 首先调出需要检测产品的检测程序。
2. 将需要检测的印制板放在AOI 中进行扫描。
3.AOI 自动将扫描并计算，将计算结果与检测程序比较，并把计算结果显示出来。
4. 连续检测时，机器自动与标准检测程序进行比较，并把不合格的部分记录下来，(做标记或打印出来) 。
5. 将有缺陷的板送返修站返修。
四.AOI 的应用
AOI 可放置在印刷后、焊前、焊后不同位置。
1.AOI 放置在印刷后——可对焊膏的印刷质量作工序检测。可检测焊膏量过多、过少，焊膏图形的位置有无偏移、焊膏图形之间有无粘连。
2.AOl 放置在贴装机后、焊接前——可对贴片质量作工序检测。可检测元件贴错、元件移位、元件贴反(如电阻翻面) 、元件侧立、元件丢失、极性错误、以及贴片压力过大造成焊膏图形之间粘连等。
3.AOl 放置在再流焊炉后——可作焊接质量检测。可检测元件贴错、元件移位、元件贴反(如电阻翻面) 、元件丢失、极性错误、焊点润湿度、焊锡量过多、焊锡量过少、漏焊、虚焊、桥接、焊球(引脚之间的焊球) 、元件翘起(竖碑) 等焊接缺陷。
五、AOI 有待改进的问题
1. 只能作对外观检测，不能完全代替在线测（ICT ）。
2. 如无法对BGA 等不可见的焊点进行检测。
六.X 光检测
BGA 的焊点在器件的底部，用肉眼和AOl 都不能检测，因此，X 光检测就成了BGA 器件的主要检测设备。
目前x 光检测设备大致有三种档次：
1. 传输X 射线测试系统——适用于单面贴装BGA 的板以及SOJ 、PLCC 的检测。缺点是对垂直重叠的焊点不能区分。
2. 断面x 射线、或三维X 射线测试系统——克服了传输x 射线测试系统的缺点，该系统可以做分层断面检测，相当于工业CT 。
3. 目前又推出X 光ICT 结合的检测设备——用ICT 可以补偿x 光检测的不足。适用于高密度、双面贴装BGA 的板
AOI 误差
人所周知AOI 能完成PCBA 的定性检测。作为定性检测主要检测漏件、错件、错位、反贴、立碑、侧立、空焊、短接等。作为高性能的AOI 还能完成PCBA 的定量检测，例如检测元件位移量、焊点润湿角等。如果某品牌AOI 只提供良或不良（Good or Not Good）报告，那么那AOI 只进行定性检测。也许有人以为如果AOI 给出某些测量数据，就算进行定量检测。其实给出测量数据只是定量检测设备的必要条件，作为充分条件是说明检测数据的有效性。检测设备制造商必须让用户知道其设备的系统误差。
AOI 误差由三大部分组成，运动误差、图像采集误差、图像处理误差。 运动误差或者说机械误差包括：电机误差、传动误差、控制误差、定位误差等。电机误差比较容易理解，以步进电机为例，步进电机由冲压的带齿硅钢片堆叠组成转子和定子，在冲压和堆叠过程均存在误差，一般步进电机在堆叠完成后需要进一步加工，消除（减小）误差。不管怎样处理步进电机的齿的大小和等角分布总存在误差。同步带传
动误差主要是同步带的柔性产生误差；丝杆传动误差包括：连轴器弹性误差、丝杆线形误差、支撑轴承轴向误差。虽然丝杆传动误差包括多种因素，但总体说来丝杆传动误差一般比同步带传动误差较小。步进电机控制误差在细分技术上包括：步进电机驱动器输出电流的线形误差、失步等。伺服电机的控制误差主要编码器的误差。定位误差主要指原点定位误差，一般使用光电位置传感器指示原点参考位置，原点定位误差与定位信号的硬件设施和定位过程有关。
图像采集误差或者说光学误差包括：光学镜头误差、摄像头误差、模数转换量化误差、光学系统安装误差。光学系统安装有固定安装和可调安装方式，不管哪一种安装都存在一定的误差，不能准确保证每像素20微米或每像素25微米的设计值。固定安装的放大倍数基本固定，设备一致性较好，可调整安装比较灵活，但同时调整比较费时。 图像处理误差或者说软件误差包括编程误差和检测误差。由于图像存在一定的噪声，如果算法收敛性、稳定性欠佳可能出现较大误差。软件误差比较复杂，必须通过对软件评价才可能确
.1PCB 定位
在AOI 软件中有Mark 的功能，其功能主要是修正PCB 的放置误差。由于每块PCB 切割或每次PCB 放置都存在差异，AOI 软件通过Mark 功能对上述误差进行修正。Mark 是成对使用，在编程时设置两个Mark 点，两个Mark 点尽可能相隔远些，一般在PCB 的对角线上选择两个Mark ，而且尽可能选择敷铜板的图案作为Mark 。AOI 软件能测量编程用PCB 的Mark 参考位置，在检测时检测Mark 的
位置，根据Mark 对的x 、y 误差对其后的各检测点的位置进行修正。当Mark 点找不到时或检测PCB 转动过严重时AOI 软件均能报错。 一般AOI 软件已考虑到连板的贴片情况，因此有两种Mark 功能一种是PCB 的Mark 功能，另一种是模块Mark 功能。使用PCB Mark功能时只有两个Mark ，使用模块Mark 功能时Mark 点数是模块数的两倍。人所周知检测Mark 点需要化额外的检测时间，应根据需要合理选用Mark 功能. 如果连板是固定的即焊接完成后才割开一般选用PCB 的Mark 功能，如果连板是贴片前一块块拼接那应该使用模块Mark 功能。
具有模块Mark 功能的AOI 在编程时模块拷贝操作会自动识别模块Mark 是否合理，而且在Mark 进入检测范围能智能移动模块位置。 自动光学检测仪（AOI ）硬件主要包括：图像采集系统、运动控制系统、计算机。
图像采集系统由摄像头、图像采集卡、镜头、光源等三部分组成。 摄像头主要特性有：CCD 像素、CCD 尺寸、扫描方式、颜色、传输方式等等。
目前AOI 中使用的摄像头的CCD 像素从几十万到几百万，在相同分辨率的条件下，像素越高视场范围越大。PAL 标准为752X582像素，约43万像素，是目前AOI 使用的最低标准，一般使用较低CCD 像素的AOI 生产商不提供这一重要参数指标。CCD 尺寸一般有1/3”、1/2”、2/3”等，CCD 尺寸越大图像越清晰。1/2”CCD大小为
6.4mmX4.8mm ，2/3”CCD大小为8.8mmX6.6mm 。扫描方式
有一维扫描（线阵CCD ）和二维扫描（面阵CCD ）之分，一维扫描速度比较快，但扫描控制要求比较高，二维扫描对机械要求较低，但整体扫描速度较慢，目前大部分AOI 使用面阵CCD 。颜色方面有黑白、彩色之分，彩色图像感觉比较直观，实际上在AOI 图像处理中大部分使用灰度图象处理，CCD 颜色对AOI 性能影响较小。目前使用单摄像头的AOI 一般使用彩色摄像头，使用多摄像头的AOI 使用单色摄像头。在传输方面有模拟和数字之分，模拟传输摄像头噪声较大，对工作环境要求较高。数字传输摄像头在传输过程不会引入噪声，图像比较清晰，尤其在工作环境比较恶劣的条件下优点更为突出。 镜头
镜头的基本参数包括：焦距、光圈；质量参数包括：像差、色差；
口径比（aperture ratio）一般用Ｆ表示，其取值为镜头焦距与镜头通光口径之比，也就是平常所说的光圈， Ｆ＝f （焦距）／Ｄ（镜头实际有效口径），Ｆ值越小，则光圈越大。
Distortion ：像差，一条直线经过镜头成像，出现弯曲的现象，称为像差。直线往外弯的是「枕状变形」（Pincushion ），向内弯的是「桶状变形」（Barrel ）。由于在镜头研磨过程难以准确成球面，工业级镜头像差一般为0.1%以内。
由于镜头材料折射率与波长有关，因而形成色差。在图像边缘看到彩虹现象。
C 与CS 接口的区别在于镜头与摄像机接触面至镜头焦平面（摄像机 CCD 光电感应器应处的位置）的距离不同，C 型接口此距离为17.5mm., CS 型接口此距离为12.5mm. 。 C 型镜头与C 型摄像机，CS 型镜头与CS 型摄像机可以配合使用。C 型镜头与CS 型摄像机之间增加一个 5mm 的C/CS转接环可以配合使用。CS 型镜头与C 型摄像机无法配合使用。
知名镜头生产商在镜头外刻有型号和基本参数。
光源
在单摄像头的AOI 中，通过CCD 照明光源的投射角度改变获取膺三维图象。目前AOI 光源主要使用LED 作为发光体，按光源颜色区分有白色光源和多色光源。光源的性能指标包括：光源结构、光源光强、控制范围、光强稳定性、光强均匀度、光源直径。光源直径对焊点检测和引脚翘起检测能力有直接的影响。
运动系统
运动系统包括运动执行结构和运动控制。运动执行机构包括电机、传动部件，运动控制包括运动控制卡、电机驱动器。目前AOI 使用的扫描电机有两种，一种为伺服电机，另一种为步进电机，伺服电机多用于线阵扫描，步进电机多用于面阵扫描。伺服电机运动速度快，控制精度高，步进电机稳定，锁定能力强，速度过快容易出现失步。在AOI 中由于使用多线程工作，而且采用最优扫描路径算法，因此扫描运动时间对整体时间影响不大。
常用的传动部件有丝杆传动和同步带传动，丝杆传动精度高，同步带传动噪声低。在丝杆传动中由于全部刚性连接，AOI 频频对电机启动和停止，形成较大噪声而且容易造成强烈振动。为减
小振动一种办法是对设备精确调整，另一种办法加大机体质量，降低振动幅度和振动频率。在同步带传动中各部件柔性连接，虽然AOI 电机频频启动和停止，由于柔性连接对振动起到阻尼作用，振动明显减弱，因此使用同步带传动的AOI 具有轻巧的特点。由于AOI 的精度主要取决于图像分辨率，运动重复控制精度在一定范围内不会对AOI 精度造成影响
计算机
目前AOI 使用的计算机有商用计算机和工业控制计算机，一般人们认为两者的差别在于抗*****能力。在一般非强电磁场*****的环境，两者的差别不明显。当然使用模拟摄像头的AOI 多使用工业控制计算机，减小计算机对模拟摄像头在传输过程产生的*****。
在AOI 中计算机的指标主要是CPU 、内存、硬盘等配置。当然CPU 速度越快越检测时间越短。由于AOI 属于图像处理系统在工作过程需要占用大量内存，简单估算假如彩色CCD 像素为100万，一幅彩色图像就要占用3M 内存，一个视场以三个不同的光源照明拍照，就需要近10M 内存。AOI 软件在多线程方式工作，一块PCB 通常要同时存放几十个视场的图像在计算机内存，即需要几百兆内存，为防止计算机工作时使用硬盘作为虚拟内存，一般计算机的内存配置高达1G 。硬盘用来保存标准PCB 的数据和检测数据，硬盘容量越大能保存PCB 数据越多，使用更方便 一、AOI 的组成
要选择一台适合自已的AOI 产品, 我们首先了解AOI 的基本架构和组成。
AOI 是由视觉系统、机械系统、软件系统和操作平台组成. 视觉系统主要是执行图像采集功能；机械系统主要是将所检测物体传送到指定的检测点的功能；软件系统主要是将所采集的图像进行分析和处理的功能。这几大系统的整合是由软件系统来完成，因此软件的优劣，是AOI 的检测能力强弱的重要因素。
二、视觉系统的选择
AOI 的视觉系统是由相机和光源组成。
1. 相机的选择
AOI 的相机按摄取图像的模式分为面阵相机和线阵相机。面阵相机是采用拍摄一幅一幅的图片方式取像；线阵相机是逐行扫描方式取像, 面阵相机的优点是图像的还原性较好，打光角度容易调整，容易得到较清晰的图像，因而市面上的AOI 绝大多数厂商使用这类相机。线阵相机的图像还原性较差，打光的角度难以调整，是目前误判率最高的AOI ，采用这类相机的AOI 的唯一优点是检测的速度相对快一点，但检测小板时它的检测速度又要相对而言慢一些，因此，对相机的选择应该最好选择面阵相机。
面阵相机又分模拟相机和数字相机（CCD ）两类。模拟相机目前在AOI 的市面上应用最多。因为模拟相机在对图像处理时，要经过多次A/D、D/A转换，因而图像容易失帧，从而造成图像处理障碍，导致误差。但模拟相机的价格较便宜。大量使用数字相机是AOI 发展的必然趋势，数字相机最大优点在于图像的还原性好，便于软件对图像的分析和处理，但价格较高。
判别模拟相机和数字相机的主要方法是看这一相机在对图像采集时是否需要图像采集卡。需要图像采集卡的相机是模拟相机，另外，模拟相机的外形尺寸也比数字相机大得多。
2. 光源的选择
光源是AOI 的眼睛，光源的好坏是决定AOI 检测能力强弱的第一步。现在流行的AOI 一般光源分为普通荧光灯和同轴光源两种。使用普通荧光灯光源的AOI 一般为采用线阵相机的AOI ，这类AOI 目前在逐步淘汰。
同轴光源又分彩色同轴光源和单色同轴光源。相对而言，彩色同轴光源要好一些，因为采用彩色同轴光源所得到的图像比较逼真。
同轴光源还可分塔状同轴光源和碗状同轴光源。相对而言碗关同轴光源的光线较柔和均匀一些，因而不会产生晕光现象。
三、机械系统的选择
机械系统是由马达和传动装置构成。
1. 马达的选择
AOI 目前使用的马达分线性马达、伺服马达和步进马达三种，市面上以伺服马达和步进马达为主。
线性马达精确度高，但价格昂贵。伺服马达的精确度仅次于线性马达。步进马达的精确度较低，但价格十分便宜，采用步进电机作为驱动装置的AOI ，检测的质量是不可信的，但打价格战是有效的。因此对马达的选择要按性价比来进行考量的话，应选择伺服马达作为驱动装置的AOI 。
2. 传动装置的选择
用伺服马达作为AOI 传动装置一般由丝杆和导轨组成。好的丝杆的精度较高，能满足AOI 检测的精度要求。
四、软件系统
软件系统是AOI 的灵魂。软件算法的优劣直接影响检测效果。软件考量的标准大至有以下几点：
1. 软件的开发环境
软件的开发环境对AOI 程序控制非常重要。根据实际工作经验来看，用VC++语言开发的AOI 应用软件，程序稳定可靠，其它语言开发的AOI 应用程序，其稳定性要差很多。
2. 软件的运算法则
软件运算法则很多，有灰度相关法（又叫灰度提取法）、边缘识别法、固态建模法、统计外形建模法和拓扑法等等。
灰度相关法的缺点在于受光线明暗度的影响较大，容易产生误判。但随着光源设计的日益完善，这一影响现在较小。
边缘识别法的缺点在于被检测物的边缘往往不是一条标准的直线，只有通过降低像元尺寸来达到提高检测效果的目的，但其效果也不十分理想。
固态建模法是将几个二维图像合并成一个三维图像。但拼接的部分往往出现重叠，因而对软件分析会造成干扰，从而影响检测效果。
统计外形建模法是采用学习统计的方法，从而发现被检物的规律，来建成一个标准的数学模型，借以实现其检测的目的的方法。这种方法的缺点在于在统计学习过程中，人的干扰因素太多，因而存在一定的不确定因素，从而影响检测的质量。
拓扑法是一种前沿的研究物体的点、线、面和体积的多维动态图像变化规律的方法，这一算法代表着AOI 的发展方向。苏州德天自动化科技有限公司已经申请了著作权。
总之软件的运算法则是多种多样的，每一种法则既有优点也有缺点，关键看检测效果。
3. 软件的稳定性
软件的稳定性是AOI 的核心。软件的稳定性包括:检测时会不会发生死机；检测框是否会发生不明真相的偏移；检测时是否发生系统崩溃；检测过程中系统是否会出现文件丢失；随着检测时间越长, 误判是否会相应增多等等, 这些都是软件不稳定的重要标志。
检测AOI 程序是否稳定的最简单而又有效的方法是：将一块问题PCBA 板反复检测，看每次检测出的NG 数的振幅是否过大，其一致性是否良好，也就是AOI 的可重复性是多少。一般来讲AOI 的可重复性越高，AOI 的软件分析处理能力也就越强，软件的稳定性也就越高。
可重复性是软件优劣的重要指标。
4. 软件操作的便利性：
软件操作的便利性分为制程的便利性和人工确定的便利性。好的AOI 软件系统，它的制程相当人性化，且易学易用。
六、功能选择
AOI 的功能现一般都比较全，也没有多大的差别。下面就一些常见的工用作一些简要的说明。
1. 分辨率的选择
AOI 的分辨率应以像元的尺寸大小作为判别的条件，也就是空间分辨率来衡量。像素的大小不是判别AOI 的检出能力的标准，准确地讲，像素大是决定单位面积的像元尺寸大小的因素。如果单位面积不同，像素再高也没有可比性。比如一台AOI 的FOV 为12*16毫米，如果这台AOI 采用的是30万像素的相机，那么这台AOI 的分辨率只有25微米，它只能检测0402以上封装尺寸的元件。但如果这台AOI 采用的是200万像素的相机，那么这台AOI 的分辨率就变为10微米，就可以检测01005以上封装尺寸的元件。反之，如果这台AOI 使用的是200万像素的相机，如果它的FOV 为24*32微米，那么它的分辨率只有20微米，这样它虽然像素较高但只能检测0402以上封装尺寸的元件。
一般来讲，对元件是0402以上封装尺寸的PCBA 板，所需AOI 的分辨率最少要为20微米。对元件是0201以上封装尺寸的PCBA 板的检测，所需AOI 的分辨率至少要为15微米，对元件是01005以上封装尺寸的PCBA 的检测，所需的AOI 的分辨率至少要为10微米。
2. 特殊功能的选择
如果你要对多连板的PCBA 进行检测，就一定要选择有跳板功能的AOI ，也就是有区域选择功能的AOI 。
如果你将AOI 用作质量的过程控制，那么，你在选择AOI 时，一定要选择具有RPC 功能的AOI ，也就是具有实时工艺过程控制的AOI 。
3.CAD 的选择
现在大多数AOI 都有CAD 数据导入功能，但这一功能的使用，对器件较少的PCBA 板的使用效率不是很好，而对元器件较多的PCBA 板的使用则能起到事半功倍的效果。
4.SPC 的选择
SPC 是过程统计控制。统计控制没有实时工艺控制（RPC ）重要，RPC 不但能进行实时的统计分析，还可以进行预警，这样能使生产线长期保持正常工作状态。
5. 可重复性、误判率和漏判率的选择
可重复性越高AOI 的性能越稳定，但由于AOI 技术还不十分成熟，市面上的AOI 的可重复性一般为20-30%。
误判率是越低越好，最好的AOI 的误判率只有0.5%左右（按点算）。
漏判率也是越低越好，最好的AOI 的漏判率只有0.5%左右（按不良点算）。
题：图1 PCB检测系统原理图
篇名：SMT 组装质量检测中的AOI 技术与系统
说明：图1所示为一典型PCB 检验系统原理框图。标题：图6焊膏印刷检测系统组成与原理 篇名：SMT 组装质量检它以AOI 设计规则法为基础, 又附加了比较检测功
能, 设备采用了两个摄像镜头。检测子系统用一维图
像传窩JFD2002
标题：图2智能气体传
感器检测系统框图
篇名：基于气敏传感器
阵列的牛肉新鲜度识别
方法研究
说明：智能气体传感器
检测系统如图2所示。
气敏传感器阵列由3个
敏感不同气体(味) 的气
敏传感器组成, 可用于对
多种气体(味) 的测量。
标题：图3微缺陷非垂
直向散射激光检测系统
仿真模型 Fig.3
Simulative model of
laserscattering
detection sys-tem for
micro defect
innon-vertical direction
篇名：MEMS 器件中的
微体缺陷检测研究
说明：为进行散射光光
强分布的模拟, 建立如图
3所示的模型,I0为入射
激光光束,O 点为散射体
(缺陷), 位于激光束束腰
中心, 平面O’PA为散射
光分布接收平测中的AOI 技术与系统 说明：焊膏印刷AOI 系统基本构成与原理如图6所示。主要组成部分为摄像机与光纤维x-y 工作台系统。在x-y 桌面安 装摄像机, 环状光纤维在x-y 方向移动, 睠JFD2002
标题：图3 AT 89C 52控制的感应同步器位移检测系统原理框图 篇名：用AT89C52和感应同步器实现高精度测量 说明：如图3所示为AT 89C 52控制的感应同步器位移检测系统原理框图, 该系统采用感应同步 器的产生的相位变化与电子电路配合, 并经单片机对信号进行CJFD2002
标题：图1改进后的检测系统结构 Fig 1 Construction of upgraded testing system 篇名：模仿人体的智能传感器设想 说明：3.1检测系统的结构整个检测系统的结构如图1所示。温度、压 力、湿度等环境因素被老鼠感知, 老鼠感知这些信号后, 会在心率上有所反应, 这就相礐JFD2002
CJFD2002
标题：图3微型手术器顶端位置和姿态的磁检测系统 Fig 3 Magnetic sensor system for detecting position andorientation of a micro surgical tool tip 篇名：基于MEMS 的微型手术器中的传感器 说明：在微创手术过程中, 医生需要知道手术器在人体内的确切位置, 以
便通过计算机屏幕从外部对手术器进行导航和操作。设计中采用了一套磁定位系统CJFD2002
标题：图1自动检测系统原理框图
篇名：智能接口在飞机电源自动测试系统中的应用
说明：面对系统进行原位在线检测。2测试系统的硬件方案选用VXI 总线系统作为测试平台, 该测试系统的原理图如图1所示。
标题：图1计算机控制检测系统原理图 Fig 1 Principle of computer control detection system
篇名：传感器输出信号谐波分量的虚拟仪器测量
说明：以计算机硬件和软件平台为基础的现代检测系统基本原理见图1[1,2]。
标题：图1神经模糊入侵检测系统(NF IDS)结构图
篇名：模糊神经网络在入侵检测中的应用 说明：NF IDS的C/S体系结构如图1所示. 它使用了两个不同的模糊神经网络(FNN):一个用于误用检测(M-FNN),另一个用于异常检测(A-FNN),它们被离线进蠧JFD2002
AOI 的基本原理
自动光学检测的光源分为两类：可见光检测(用LED 光源) 和X 光检测。
此处介绍可见光检测)AOI 检测分为两部分：光学部分和图像处理部分。通过光学部分获得需要检测的图像；通过图像处理部分来分析、处理和判断。图像处理部分需要很强的软件支持，因为各种缺陷需要不同的计算方法用电脑进行计算和判断。有的AOI 软件有几十种计算方法， 检测方法
1. 首先调出需要检测产品的检测程序。
2. 将需要检测的印制板放在AOI 中进行扫描。
3.AOI 自动将扫描并计算，将计算结果与检测程序比较，并把计算结果显示出来。
4. 连续检测时，机器自动与标准检测程序进行比较，并把不合格的部分记录下来，(做标记或打印出来) 。
5. 将有缺陷的板送返修站返修。
四.AOI 的应用
AOI 可放置在印刷后、焊前、焊后不同位置。
1.AOI 放置在印刷后——可对焊膏的印刷质量作工序检测。可检测焊膏量过多、过少，焊膏图形的位置有无偏移、焊膏图形之间有无粘连。
2.AOl 放置在贴装机后、焊接前——可对贴片质量作工序检测。可检测元件贴错、元件移位、元件贴反(如电阻翻面) 、元件侧立、元件丢失、极性错误、以及贴片压力过大造成焊膏图形之间粘连等。
3.AOl 放置在再流焊炉后——可作焊接质量检测。可检测元件贴错、元件移位、元件贴反(如电阻翻面) 、元件丢失、极性错误、焊点润湿度、焊锡量过多、焊锡量过少、漏焊、虚焊、桥接、焊球(引脚之间的焊球) 、元件翘起(竖碑) 等焊接缺陷。
五、AOI 有待改进的问题
1. 只能作对外观检测，不能完全代替在线测（ICT ）。
2. 如无法对BGA 等不可见的焊点进行检测。
六.X 光检测
BGA 的焊点在器件的底部，用肉眼和AOl 都不能检测，因此，X 光检测就成了BGA 器件的主要检测设备。
目前x 光检测设备大致有三种档次：
1. 传输X 射线测试系统——适用于单面贴装BGA 的板以及SOJ 、PLCC 的检测。缺点是对垂直重叠的焊点不能区分。
2. 断面x 射线、或三维X 射线测试系统——克服了传输x 射线测试系统的缺点，该系统可以做分层断面检测，相当于工业CT 。
3. 目前又推出X 光ICT 结合的检测设备——用ICT 可以补偿x 光检测的不足。适用于高密度、双面贴装BGA 的板
AOI 误差
人所周知AOI 能完成PCBA 的定性检测。作为定性检测主要检测漏件、错件、错位、反贴、立碑、侧立、空焊、短接等。作为高性能的AOI 还能完成PCBA 的定量检测，例如检测元件位移量、焊点润湿角等。如果某品牌AOI 只提供良或不良（Good or Not Good）报告，那么那AOI 只进行定性检测。也许有人以为如果AOI 给出某些测量数据，就算进行定量检测。其实给出测量数据只是定量检测设备的必要条件，作为充分条件是说明检测数据的有效性。检测设备制造商必须让用户知道其设备的系统误差。
AOI 误差由三大部分组成，运动误差、图像采集误差、图像处理误差。 运动误差或者说机械误差包括：电机误差、传动误差、控制误差、定位误差等。电机误差比较容易理解，以步进电机为例，步进电机由冲压的带齿硅钢片堆叠组成转子和定子，在冲压和堆叠过程均存在误差，一般步进电机在堆叠完成后需要进一步加工，消除（减小）误差。不管怎样处理步进电机的齿的大小和等角分布总存在误差。同步带传
动误差主要是同步带的柔性产生误差；丝杆传动误差包括：连轴器弹性误差、丝杆线形误差、支撑轴承轴向误差。虽然丝杆传动误差包括多种因素，但总体说来丝杆传动误差一般比同步带传动误差较小。步进电机控制误差在细分技术上包括：步进电机驱动器输出电流的线形误差、失步等。伺服电机的控制误差主要编码器的误差。定位误差主要指原点定位误差，一般使用光电位置传感器指示原点参考位置，原点定位误差与定位信号的硬件设施和定位过程有关。
图像采集误差或者说光学误差包括：光学镜头误差、摄像头误差、模数转换量化误差、光学系统安装误差。光学系统安装有固定安装和可调安装方式，不管哪一种安装都存在一定的误差，不能准确保证每像素20微米或每像素25微米的设计值。固定安装的放大倍数基本固定，设备一致性较好，可调整安装比较灵活，但同时调整比较费时。 图像处理误差或者说软件误差包括编程误差和检测误差。由于图像存在一定的噪声，如果算法收敛性、稳定性欠佳可能出现较大误差。软件误差比较复杂，必须通过对软件评价才可能确
.1PCB 定位
在AOI 软件中有Mark 的功能，其功能主要是修正PCB 的放置误差。由于每块PCB 切割或每次PCB 放置都存在差异，AOI 软件通过Mark 功能对上述误差进行修正。Mark 是成对使用，在编程时设置两个Mark 点，两个Mark 点尽可能相隔远些，一般在PCB 的对角线上选择两个Mark ，而且尽可能选择敷铜板的图案作为Mark 。AOI 软件能测量编程用PCB 的Mark 参考位置，在检测时检测Mark 的
位置，根据Mark 对的x 、y 误差对其后的各检测点的位置进行修正。当Mark 点找不到时或检测PCB 转动过严重时AOI 软件均能报错。 一般AOI 软件已考虑到连板的贴片情况，因此有两种Mark 功能一种是PCB 的Mark 功能，另一种是模块Mark 功能。使用PCB Mark功能时只有两个Mark ，使用模块Mark 功能时Mark 点数是模块数的两倍。人所周知检测Mark 点需要化额外的检测时间，应根据需要合理选用Mark 功能. 如果连板是固定的即焊接完成后才割开一般选用PCB 的Mark 功能，如果连板是贴片前一块块拼接那应该使用模块Mark 功能。
具有模块Mark 功能的AOI 在编程时模块拷贝操作会自动识别模块Mark 是否合理，而且在Mark 进入检测范围能智能移动模块位置。 自动光学检测仪（AOI ）硬件主要包括：图像采集系统、运动控制系统、计算机。
图像采集系统由摄像头、图像采集卡、镜头、光源等三部分组成。 摄像头主要特性有：CCD 像素、CCD 尺寸、扫描方式、颜色、传输方式等等。
目前AOI 中使用的摄像头的CCD 像素从几十万到几百万，在相同分辨率的条件下，像素越高视场范围越大。PAL 标准为752X582像素，约43万像素，是目前AOI 使用的最低标准，一般使用较低CCD 像素的AOI 生产商不提供这一重要参数指标。CCD 尺寸一般有1/3”、1/2”、2/3”等，CCD 尺寸越大图像越清晰。1/2”CCD大小为
6.4mmX4.8mm ，2/3”CCD大小为8.8mmX6.6mm 。扫描方式
有一维扫描（线阵CCD ）和二维扫描（面阵CCD ）之分，一维扫描速度比较快，但扫描控制要求比较高，二维扫描对机械要求较低，但整体扫描速度较慢，目前大部分AOI 使用面阵CCD 。颜色方面有黑白、彩色之分，彩色图像感觉比较直观，实际上在AOI 图像处理中大部分使用灰度图象处理，CCD 颜色对AOI 性能影响较小。目前使用单摄像头的AOI 一般使用彩色摄像头，使用多摄像头的AOI 使用单色摄像头。在传输方面有模拟和数字之分，模拟传输摄像头噪声较大，对工作环境要求较高。数字传输摄像头在传输过程不会引入噪声，图像比较清晰，尤其在工作环境比较恶劣的条件下优点更为突出。 镜头
镜头的基本参数包括：焦距、光圈；质量参数包括：像差、色差；
口径比（aperture ratio）一般用Ｆ表示，其取值为镜头焦距与镜头通光口径之比，也就是平常所说的光圈， Ｆ＝f （焦距）／Ｄ（镜头实际有效口径），Ｆ值越小，则光圈越大。
Distortion ：像差，一条直线经过镜头成像，出现弯曲的现象，称为像差。直线往外弯的是「枕状变形」（Pincushion ），向内弯的是「桶状变形」（Barrel ）。由于在镜头研磨过程难以准确成球面，工业级镜头像差一般为0.1%以内。
由于镜头材料折射率与波长有关，因而形成色差。在图像边缘看到彩虹现象。
C 与CS 接口的区别在于镜头与摄像机接触面至镜头焦平面（摄像机 CCD 光电感应器应处的位置）的距离不同，C 型接口此距离为17.5mm., CS 型接口此距离为12.5mm. 。 C 型镜头与C 型摄像机，CS 型镜头与CS 型摄像机可以配合使用。C 型镜头与CS 型摄像机之间增加一个 5mm 的C/CS转接环可以配合使用。CS 型镜头与C 型摄像机无法配合使用。
知名镜头生产商在镜头外刻有型号和基本参数。
光源
在单摄像头的AOI 中，通过CCD 照明光源的投射角度改变获取膺三维图象。目前AOI 光源主要使用LED 作为发光体，按光源颜色区分有白色光源和多色光源。光源的性能指标包括：光源结构、光源光强、控制范围、光强稳定性、光强均匀度、光源直径。光源直径对焊点检测和引脚翘起检测能力有直接的影响。
运动系统
运动系统包括运动执行结构和运动控制。运动执行机构包括电机、传动部件，运动控制包括运动控制卡、电机驱动器。目前AOI 使用的扫描电机有两种，一种为伺服电机，另一种为步进电机，伺服电机多用于线阵扫描，步进电机多用于面阵扫描。伺服电机运动速度快，控制精度高，步进电机稳定，锁定能力强，速度过快容易出现失步。在AOI 中由于使用多线程工作，而且采用最优扫描路径算法，因此扫描运动时间对整体时间影响不大。
常用的传动部件有丝杆传动和同步带传动，丝杆传动精度高，同步带传动噪声低。在丝杆传动中由于全部刚性连接，AOI 频频对电机启动和停止，形成较大噪声而且容易造成强烈振动。为减
小振动一种办法是对设备精确调整，另一种办法加大机体质量，降低振动幅度和振动频率。在同步带传动中各部件柔性连接，虽然AOI 电机频频启动和停止，由于柔性连接对振动起到阻尼作用，振动明显减弱，因此使用同步带传动的AOI 具有轻巧的特点。由于AOI 的精度主要取决于图像分辨率，运动重复控制精度在一定范围内不会对AOI 精度造成影响
计算机
目前AOI 使用的计算机有商用计算机和工业控制计算机，一般人们认为两者的差别在于抗*****能力。在一般非强电磁场*****的环境，两者的差别不明显。当然使用模拟摄像头的AOI 多使用工业控制计算机，减小计算机对模拟摄像头在传输过程产生的*****。
在AOI 中计算机的指标主要是CPU 、内存、硬盘等配置。当然CPU 速度越快越检测时间越短。由于AOI 属于图像处理系统在工作过程需要占用大量内存，简单估算假如彩色CCD 像素为100万，一幅彩色图像就要占用3M 内存，一个视场以三个不同的光源照明拍照，就需要近10M 内存。AOI 软件在多线程方式工作，一块PCB 通常要同时存放几十个视场的图像在计算机内存，即需要几百兆内存，为防止计算机工作时使用硬盘作为虚拟内存，一般计算机的内存配置高达1G 。硬盘用来保存标准PCB 的数据和检测数据，硬盘容量越大能保存PCB 数据越多，使用更方便 一、AOI 的组成
要选择一台适合自已的AOI 产品, 我们首先了解AOI 的基本架构和组成。
AOI 是由视觉系统、机械系统、软件系统和操作平台组成. 视觉系统主要是执行图像采集功能；机械系统主要是将所检测物体传送到指定的检测点的功能；软件系统主要是将所采集的图像进行分析和处理的功能。这几大系统的整合是由软件系统来完成，因此软件的优劣，是AOI 的检测能力强弱的重要因素。
二、视觉系统的选择
AOI 的视觉系统是由相机和光源组成。
1. 相机的选择
AOI 的相机按摄取图像的模式分为面阵相机和线阵相机。面阵相机是采用拍摄一幅一幅的图片方式取像；线阵相机是逐行扫描方式取像, 面阵相机的优点是图像的还原性较好，打光角度容易调整，容易得到较清晰的图像，因而市面上的AOI 绝大多数厂商使用这类相机。线阵相机的图像还原性较差，打光的角度难以调整，是目前误判率最高的AOI ，采用这类相机的AOI 的唯一优点是检测的速度相对快一点，但检测小板时它的检测速度又要相对而言慢一些，因此，对相机的选择应该最好选择面阵相机。
面阵相机又分模拟相机和数字相机（CCD ）两类。模拟相机目前在AOI 的市面上应用最多。因为模拟相机在对图像处理时，要经过多次A/D、D/A转换，因而图像容易失帧，从而造成图像处理障碍，导致误差。但模拟相机的价格较便宜。大量使用数字相机是AOI 发展的必然趋势，数字相机最大优点在于图像的还原性好，便于软件对图像的分析和处理，但价格较高。
判别模拟相机和数字相机的主要方法是看这一相机在对图像采集时是否需要图像采集卡。需要图像采集卡的相机是模拟相机，另外，模拟相机的外形尺寸也比数字相机大得多。
2. 光源的选择
光源是AOI 的眼睛，光源的好坏是决定AOI 检测能力强弱的第一步。现在流行的AOI 一般光源分为普通荧光灯和同轴光源两种。使用普通荧光灯光源的AOI 一般为采用线阵相机的AOI ，这类AOI 目前在逐步淘汰。
同轴光源又分彩色同轴光源和单色同轴光源。相对而言，彩色同轴光源要好一些，因为采用彩色同轴光源所得到的图像比较逼真。
同轴光源还可分塔状同轴光源和碗状同轴光源。相对而言碗关同轴光源的光线较柔和均匀一些，因而不会产生晕光现象。
三、机械系统的选择
机械系统是由马达和传动装置构成。
1. 马达的选择
AOI 目前使用的马达分线性马达、伺服马达和步进马达三种，市面上以伺服马达和步进马达为主。
线性马达精确度高，但价格昂贵。伺服马达的精确度仅次于线性马达。步进马达的精确度较低，但价格十分便宜，采用步进电机作为驱动装置的AOI ，检测的质量是不可信的，但打价格战是有效的。因此对马达的选择要按性价比来进行考量的话，应选择伺服马达作为驱动装置的AOI 。
2. 传动装置的选择
用伺服马达作为AOI 传动装置一般由丝杆和导轨组成。好的丝杆的精度较高，能满足AOI 检测的精度要求。
四、软件系统
软件系统是AOI 的灵魂。软件算法的优劣直接影响检测效果。软件考量的标准大至有以下几点：
1. 软件的开发环境
软件的开发环境对AOI 程序控制非常重要。根据实际工作经验来看，用VC++语言开发的AOI 应用软件，程序稳定可靠，其它语言开发的AOI 应用程序，其稳定性要差很多。
2. 软件的运算法则
软件运算法则很多，有灰度相关法（又叫灰度提取法）、边缘识别法、固态建模法、统计外形建模法和拓扑法等等。
灰度相关法的缺点在于受光线明暗度的影响较大，容易产生误判。但随着光源设计的日益完善，这一影响现在较小。
边缘识别法的缺点在于被检测物的边缘往往不是一条标准的直线，只有通过降低像元尺寸来达到提高检测效果的目的，但其效果也不十分理想。
固态建模法是将几个二维图像合并成一个三维图像。但拼接的部分往往出现重叠，因而对软件分析会造成干扰，从而影响检测效果。
统计外形建模法是采用学习统计的方法，从而发现被检物的规律，来建成一个标准的数学模型，借以实现其检测的目的的方法。这种方法的缺点在于在统计学习过程中，人的干扰因素太多，因而存在一定的不确定因素，从而影响检测的质量。
拓扑法是一种前沿的研究物体的点、线、面和体积的多维动态图像变化规律的方法，这一算法代表着AOI 的发展方向。苏州德天自动化科技有限公司已经申请了著作权。
总之软件的运算法则是多种多样的，每一种法则既有优点也有缺点，关键看检测效果。
3. 软件的稳定性
软件的稳定性是AOI 的核心。软件的稳定性包括:检测时会不会发生死机；检测框是否会发生不明真相的偏移；检测时是否发生系统崩溃；检测过程中系统是否会出现文件丢失；随着检测时间越长, 误判是否会相应增多等等, 这些都是软件不稳定的重要标志。
检测AOI 程序是否稳定的最简单而又有效的方法是：将一块问题PCBA 板反复检测，看每次检测出的NG 数的振幅是否过大，其一致性是否良好，也就是AOI 的可重复性是多少。一般来讲AOI 的可重复性越高，AOI 的软件分析处理能力也就越强，软件的稳定性也就越高。
可重复性是软件优劣的重要指标。
4. 软件操作的便利性：
软件操作的便利性分为制程的便利性和人工确定的便利性。好的AOI 软件系统，它的制程相当人性化，且易学易用。
六、功能选择
AOI 的功能现一般都比较全，也没有多大的差别。下面就一些常见的工用作一些简要的说明。
1. 分辨率的选择
AOI 的分辨率应以像元的尺寸大小作为判别的条件，也就是空间分辨率来衡量。像素的大小不是判别AOI 的检出能力的标准，准确地讲，像素大是决定单位面积的像元尺寸大小的因素。如果单位面积不同，像素再高也没有可比性。比如一台AOI 的FOV 为12*16毫米，如果这台AOI 采用的是30万像素的相机，那么这台AOI 的分辨率只有25微米，它只能检测0402以上封装尺寸的元件。但如果这台AOI 采用的是200万像素的相机，那么这台AOI 的分辨率就变为10微米，就可以检测01005以上封装尺寸的元件。反之，如果这台AOI 使用的是200万像素的相机，如果它的FOV 为24*32微米，那么它的分辨率只有20微米，这样它虽然像素较高但只能检测0402以上封装尺寸的元件。
一般来讲，对元件是0402以上封装尺寸的PCBA 板，所需AOI 的分辨率最少要为20微米。对元件是0201以上封装尺寸的PCBA 板的检测，所需AOI 的分辨率至少要为15微米，对元件是01005以上封装尺寸的PCBA 的检测，所需的AOI 的分辨率至少要为10微米。
2. 特殊功能的选择
如果你要对多连板的PCBA 进行检测，就一定要选择有跳板功能的AOI ，也就是有区域选择功能的AOI 。
如果你将AOI 用作质量的过程控制，那么，你在选择AOI 时，一定要选择具有RPC 功能的AOI ，也就是具有实时工艺过程控制的AOI 。
3.CAD 的选择
现在大多数AOI 都有CAD 数据导入功能，但这一功能的使用，对器件较少的PCBA 板的使用效率不是很好，而对元器件较多的PCBA 板的使用则能起到事半功倍的效果。
4.SPC 的选择
SPC 是过程统计控制。统计控制没有实时工艺控制（RPC ）重要，RPC 不但能进行实时的统计分析，还可以进行预警，这样能使生产线长期保持正常工作状态。
5. 可重复性、误判率和漏判率的选择
可重复性越高AOI 的性能越稳定，但由于AOI 技术还不十分成熟，市面上的AOI 的可重复性一般为20-30%。
误判率是越低越好，最好的AOI 的误判率只有0.5%左右（按点算）。
漏判率也是越低越好，最好的AOI 的漏判率只有0.5%左右（按不良点算）。
题：图1 PCB检测系统原理图
篇名：SMT 组装质量检测中的AOI 技术与系统
说明：图1所示为一典型PCB 检验系统原理框图。标题：图6焊膏印刷检测系统组成与原理 篇名：SMT 组装质量检它以AOI 设计规则法为基础, 又附加了比较检测功
能, 设备采用了两个摄像镜头。检测子系统用一维图
像传窩JFD2002
标题：图2智能气体传
感器检测系统框图
篇名：基于气敏传感器
阵列的牛肉新鲜度识别
方法研究
说明：智能气体传感器
检测系统如图2所示。
气敏传感器阵列由3个
敏感不同气体(味) 的气
敏传感器组成, 可用于对
多种气体(味) 的测量。
标题：图3微缺陷非垂
直向散射激光检测系统
仿真模型 Fig.3
Simulative model of
laserscattering
detection sys-tem for
micro defect
innon-vertical direction
篇名：MEMS 器件中的
微体缺陷检测研究
说明：为进行散射光光
强分布的模拟, 建立如图
3所示的模型,I0为入射
激光光束,O 点为散射体
(缺陷), 位于激光束束腰
中心, 平面O’PA为散射
光分布接收平测中的AOI 技术与系统 说明：焊膏印刷AOI 系统基本构成与原理如图6所示。主要组成部分为摄像机与光纤维x-y 工作台系统。在x-y 桌面安 装摄像机, 环状光纤维在x-y 方向移动, 睠JFD2002
标题：图3 AT 89C 52控制的感应同步器位移检测系统原理框图 篇名：用AT89C52和感应同步器实现高精度测量 说明：如图3所示为AT 89C 52控制的感应同步器位移检测系统原理框图, 该系统采用感应同步 器的产生的相位变化与电子电路配合, 并经单片机对信号进行CJFD2002
标题：图1改进后的检测系统结构 Fig 1 Construction of upgraded testing system 篇名：模仿人体的智能传感器设想 说明：3.1检测系统的结构整个检测系统的结构如图1所示。温度、压 力、湿度等环境因素被老鼠感知, 老鼠感知这些信号后, 会在心率上有所反应, 这就相礐JFD2002
CJFD2002
标题：图3微型手术器顶端位置和姿态的磁检测系统 Fig 3 Magnetic sensor system for detecting position andorientation of a micro surgical tool tip 篇名：基于MEMS 的微型手术器中的传感器 说明：在微创手术过程中, 医生需要知道手术器在人体内的确切位置, 以
便通过计算机屏幕从外部对手术器进行导航和操作。设计中采用了一套磁定位系统CJFD2002
标题：图1自动检测系统原理框图
篇名：智能接口在飞机电源自动测试系统中的应用
说明：面对系统进行原位在线检测。2测试系统的硬件方案选用VXI 总线系统作为测试平台, 该测试系统的原理图如图1所示。
标题：图1计算机控制检测系统原理图 Fig 1 Principle of computer control detection system
篇名：传感器输出信号谐波分量的虚拟仪器测量
说明：以计算机硬件和软件平台为基础的现代检测系统基本原理见图1[1,2]。
标题：图1神经模糊入侵检测系统(NF IDS)结构图
篇名：模糊神经网络在入侵检测中的应用 说明：NF IDS的C/S体系结构如图1所示. 它使用了两个不同的模糊神经网络(FNN):一个用于误用检测(M-FNN),另一个用于异常检测(A-FNN),它们被离线进蠧JFD2002