AOI的原理及结构

AOI又叫自动光学检测仪，AOI系统的作用就是检测PCB在生产过程中有可能出现的上述不良缺陷，通过控制并及时调整工艺，从而提高产品的品质与生产产能。通常AOI系统检测系统用在内外层生产的关键工序控制点上，防止大批批量的报废。

AOI经过十几年的发展，技术水平仍处于高速发展阶段，如何实现最佳的检测效果，一直是各AOI厂商不断攻关的技术话题。目前国内市场上可见的AOI品牌众多，每种AOI各有所长;每个品牌的AOI优势主要体现于其不同的创新核心软件算法，通常采用的软件算法有:模板比较、边缘检查、灰度模型、特征提取、固态建模、矢量分析、图形配对和傅里叶氏分析等，但尽管算法各异，AOI的运作原理基本相同。

AOI照明系统给被检测的元器件以360度全方位照明，然后利用高清晰的CCD摄像机高速采集被检测元器件的图像并传输到电脑，专用的AOI软件根据已经编制的检测程序进行比较、分析;判断被检测元器件是否符合预订的工艺要求。简单来说AOI检测元器件的过程就是模拟人工目视检查SMT元器件，是将人工目视检测自动化、智能化、程序化。

图像获取就是用CCD摄像机把物体表面的光信号转换成为电信号送入图像采集卡。图像采集卡将图像数字化送入计算机，这个过程很直观，容易理解。图像送入计算机之后，AOI是如何检测元件的质量呢?

光学原理：

AOI采用环形塔状的三色LED光源照明，由不同的角度射出红(R)、绿(G)、蓝(B)以及三色光组合得到的白色(W)光分别投射到PCB上，对被测元器件予以360度全方位照明。AOI通过光的反射、斜面反射、漫反射分别得到元件本体、焊点、焊盘的不同颜色信息。

图像比对原理：

AOI是通过CCD摄像机抓取，再经过图像处理(即根据像素分布、亮度和颜色等信息转化成为我们所需要的数字信号)。AOI将这些数字信号通过某种数学计算方法得到一个标准的误差阀值，然后将每个被测试的图像得到的阀值与系统中已修正好的标准阀值进行比较，如果比较结果小于标准阀值则该图像通过检测，否则判别为不合格。

统计建模技术：

标准图像就是通过“统计建模”所得到的。通常，AOI经过学习一系列合格图像的模板，让计算机自动记忆所有OK图像的大致特征，得到图像的外形变化以及未来可能发生的变化方式特征，生成一副多元化的合格图像模型。

AOI系统是集精密机械、自动控制、光学图像处理、软件系统等多学科的自动化设备。具体分为四大精密机械驱动模块、电气控制模块、图像处理模块、软件系统。

1、精密机械系统

AOI的精密机械系统通常有交流伺服驱动电机、精密滚珠丝杆、精密直线导轨等组成。由系统驱动软件会准确通过这些精密机械的运动，使PCB板传送到CCD及光源下进行扫描。

2、自动控制系统

AOI的自动控制系统通常有光栅尺、运动控制驱动器、运动控制卡、图像采集卡、主控计算机、I/O卡等组成。它主要是完成XYZ轴的精密运动以及电磁阀自动控制真空系统。

主控计算机是整个系统的核心，实现整机数据的采集传送分析处理等，并发送各种指令控制，完成机械传动、图像处理及检测功能。运动控制卡完成XYZ轴运动信号的采集，传送各种运动数据，动作执行指令等功能。图像采集卡主要是完成PCB板的图像采集转化。

3、光学图像系统

AOI的光学图像系通常CCD线阵相机、聚集镜头、卤素或LED灯光源及图像采集卡等组成。根据所扫描的PCB板的线宽的不同，CCD线阵相机通常有4k、8k、12k等。CCD线阵相机所采集的视频图像信号传送到图像采集卡上，由图像采集卡进行采集，通过主控计算机将视频图像处理后，将结果返回给主控程序，通过显示器对图像进行观察比较从而达到相应的控制。

4、软件系统

AOI的软件系统系通常由运动控制、图像处理及算法三大部分组成。用户可以通过视窗界面可以控制XYZ轴运动，图像的识别及处理等。AOI通常算法有模板匹配、DRC设计规则检查、CMTS形态检查。