利用Z轴测量和三维AOI确定翘起的组件和引脚

有一种自动光学检查（AOI），它与现有视觉技术的根本区别在于，除了X/Y二维平面图像，它还感知并测量沿Z轴的高度，把两者结合起来。三维和二维AOI合在一起，改进了缺陷的检测，减少了漏报和误报。


Kwangill Koh博士，Koh Young技术公司
 

至今，所有自动光学检查（AO I）系统基本上是黑白二维图像，根据这些图像进行系统分析并确定缺陷。例如，通过检查焊盘来识别或确定引脚是否翘起（导致开路）。不过，对于比较小的细间距器件，这种检查并不可靠，因为这种组件的焊盘面积可能太小，AOI机器无法检查和测量。同样，AOI机器很难确定翘起的组件和翘起的焊盘，因为机器没有测量这些被测对象高度的能力。AOI机器在这方面的不足经常导致漏报，或者根本没有发现缺陷，影响成品率，加重返修负担，成为影响制造过程和成品可靠性的决定性因素。

要优化制造过程，提高成品率，首先要求AOI机器能找出所有焊接缺陷。对于AOI，找出多少缺陷并不是问题，问题是那些AOI没有发现的缺陷。检查出来的缺陷可以在制造过程的适当阶段处理并解决。那些AOI机器没有检查出来的缺陷才是正在进行的工艺较为头疼的问题，会危及产品的可靠性。由于检查缺陷时有许多可疑情况，对这些可疑情况没有明确的是或者不是缺陷的标准，致使AOI系统产生许多误报。这些误报需要由熟练的操作人员紧急处理，导致生产延误，增加成本，并影响产品的长期可靠性。


二维和三维的比较

二维AOI检测就像用一只眼睛看风景，没有景深感觉。新开发的三维AOI技术能够对组件、引脚作Z轴测量，还能对组装好的PCB进行表面状况特征测量，清楚地确定组装中不符合设计的问题，弥补二维AOI成像在这方面的不足。如果一个引脚或者一个组件的一边比另一边高，也就是说和电路板表面不共面，三维AOI测量可以立刻显示出来。这对检查引脚翘起特别有效。三维AOI还能更加精确地测量焊点的外形，在许多情况下起到关键作用。三维AOI测量可以发现许多原来二维AOI很难发现的各种缺陷。这些缺陷包括组件缺失、翻转、歪斜、翘起，或者组件一端立起、悬空、桥连或短路、开路、焊点不良、共面性问题，组件尺寸、组件的标记，以及和引脚或组件翘起有关的其他问题。

直到现在，人们还不能对焊点进行真正的三维测量。与三维测量有关的问题包括阴影、测量范围，以及由于PCB变形造成数据出错。此外，所有光学测量系统都有反射镜、参考平面阴影，以及方向问题，这些问题都必须在切实有用的光学测量系统投产之前解决。

有一个解决这些问题方法，它与现有AOI视觉技术的根本区别在于，除了X/Y二维平面图像，它还感知并测量沿垂直方向或者沿Z轴的高度，把两者结合起来（图1）。这种方法增加一个Z轴方向测量，解决许多二维AOI解决不了的问题。它能够检查PCB组件上的所有焊接缺陷，防止漏报。三维AOI技术基于这样一个概念，AOI摄像头使用一组八个按圆环形安装的移相Moiré照明器，从器件或组件的各个侧面及顶部获取高度数据。AOI的摄像头还包含多排列成几个圆环形的发光二极管（LED），这些LED的高度不同，和组件形成各种角度。每个圆环上的LED按一定顺序发出不同颜色的光。这样，摄像机取得不同图案的图像，投射在组件上的光的颜色、投射角度也不一样，就构成一个精确的可以测量高度的三维图像。这样就能形成没有阴影的图像，显示组件的精确位置、形状，并能测量被检查组件的高度。

全文请查阅《SMT China》杂志：“利用Z轴测量和三维AOI确定翘起的组件和引脚”
 

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