AOI检测工作原理

#1 什么是AOI检测？

自动光学检测（AOI）是一种利用光学原理和图像处理技术，对PCBA板上元件焊点进行检测的技术。它能够快速识别焊点的细微缺陷，有效弥补人工目视检测的局限性。

（参考图片源自：互联网）

#2 AOI检测的工作原理

AOI检测设备主要依靠光源反射的原理对PCBA板上的元件焊点进行辨识和检测，并将检测过程中所获取的图像信息转化为数据，与AOI数据库中的合格参数进行比对，以此判断被检测焊点是否存在缺陷。

（参考图片源自：互联网）

根据AOI检测的工作逻辑，可将其分为以下四个阶段：

图像采集阶段

负责扫描被检测物体，采集图像。

AOI检测的光源是由RGB三原色（红、绿、蓝）的环形高角度光和低角度光组合而成的。通过对不同层面的元件焊点进行不同角度、不同颜色的打光，可将焊点反射的光采集进计算机。

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相机位于PCBA板所在水平面的垂直位置，对元件焊点进行图像采集。根据照射光线入射角等于折射角的原理，器件焊点从不同层面、不同角度反射给相机的光信息为不同的颜色。

AOI图像采集原理

数据处理阶段

负责将采集到的图像数据进行分类与转化。

AOI设备的计算机根据所采集的图像特征，结合算法对图像进行去噪、校正、增强等处理，提升图像的质量，以便后续图像分析。

经过AOI数据处理后的图像

图像分析阶段

负责提取经过数据处理后的图像特征，并利用模板比对、抽色比对等方式，与AOI数据库中的合格参数进行比对，分析图像中的缺陷。

01 抽色比对：一般情况下，焊点处的红色区域为焊点平面的折射区域，绿色为元件引脚爬锡角度较小区域，蓝色为元件引脚爬锡角度较大区域。提取图像中各颜色占比值之后，与合格模板中颜色占比值进行比对，在阈值范围内就是合格板，超出阈值就会按照预定的不良类型进行缺陷报告。

AOI抽色比对：阈值范围内为合格板

02 模板比对：一般情况下，AOI数据库中的合格参数以导入的元器件封装库数据作为比对模板。在进行AOI检测时，只需要将待检测PCBA板的图像与AOI数据库中的合格参数进行比对，以此来判断焊点是否有缺陷。

AOI模板比对：连锡

报告阶段

主要负责报告检测的结果。

图像分析之后，与AOI数据库合格参数不相符的PCBA板为NG板，并自动将缺陷处标记出来供后续工作人员检测和修整；与AOI数据库合格参数相符的PCBA板为OK板，会自动传输至收板机等待后续工序。

#3 2D AOI与3D AOI的区别

2D AOI检测

主要利用RGB面阵光照从单一的角度采集元件的2D图像。通过对元件焊点的光照反射进行抽色处理，在图像分析阶段通过分析焊点图像的颜色占比值进行缺陷判断。

2D AOI成像

01 优势：2D AOI设备的应用范围广，成本相对较低， 能够快速识别和检测PCBA板上如缺件、偏移、露铜和焊锡短路等焊接不良。

（参考图片源自：互联网）

02 劣势：2D AOI无法从多角度检测如IC器件引脚翘脚、浮高等缺陷，边缘测量受照明变化影响较大，具有一定的局限性。

3D AOI检测

在2D AOI的基础上，3D AOI增加了结构光的拍摄。它利用光栅还原了2D维度没有的焊点高度信息，能够从多个方位及时检测元器件引脚的上锡情况，弥补了2D AOI对IC引脚翘脚、浮高等测量的局限性。

3D AOI成像

01 劣势：3D AOI的技术难度较大，需要专业人员维护，成本相较于2D AOI较高。

AOI设备获取的图像信息是基于物体表面的图像采集。因此，有大面积接地焊盘元件底部的焊点缺陷并不能通过AOl检测获取，需要采用X-Ray检测。

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