基于機(jī)器視覺的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI）概述

印制電路板（PCB）是當(dāng)今世界最重要的行業(yè)之一。我們身邊的電子產(chǎn)品無處不在，所以對(duì)于其制造效率的要求都在與日俱增。什么是自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI）？AOI是一種自動(dòng)化視覺檢測(cè)方法，主要用于測(cè)試印刷電路板組件（PCBA）中的缺陷。AOI使用相機(jī)自動(dòng)掃描PCBA并檢測(cè)兩種類型的故障：1、災(zāi)難性故障，例如缺少組件；2、質(zhì)量故障，例如畸形的圓角或者傾斜的組件。AOI在具有非常高的產(chǎn)量和非常低的組件可變性的生產(chǎn)環(huán)境中效果最佳，因?yàn)閷?shí)施既耗時(shí)又復(fù)雜，并且必須針對(duì)特定的設(shè)計(jì)或零件配置進(jìn)行設(shè)置。什么時(shí)候應(yīng)該使用自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)(AOI)?自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)是生產(chǎn)中PCBA檢測(cè)的理想選擇，放置在焊料回流焊之后。AOI是一種生產(chǎn)技術(shù)，由于設(shè)置它所涉及的時(shí)間和費(fèi)用，不適合產(chǎn)品開發(fā)或小批量生產(chǎn)（低于5000單位運(yùn)行）。AOI的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？?jī)?yōu)點(diǎn)非接觸式測(cè)試方法。AOI可準(zhǔn)確檢測(cè)PCB上特定類別的編程缺陷（焊點(diǎn)不良和缺失部件）。缺點(diǎn)AOI僅捕獲PCB缺陷，而不捕獲難以分類的故障模式（如膠水或密封缺陷）的缺陷。缺陷檢測(cè)功能不靈活，每個(gè)更改都必須編程。AOI不會(huì)發(fā)現(xiàn)新的缺陷，只會(huì)檢測(cè)預(yù)先編程的缺陷。通常無法將新的缺陷識(shí)別遠(yuǎn)程編程到AOI系統(tǒng)中適用自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)(AOI)的相機(jī)考慮標(biāo)準(zhǔn)高分辨率隨著元件的微小化和PCBA的密集化，為準(zhǔn)確檢測(cè)問題并最大限度地減少“誤報(bào)”，AOI系統(tǒng)能否清楚地“看到”微小細(xì)節(jié)變得至關(guān)重要?，F(xiàn)階段，即使是入門型AOI系統(tǒng)也要包含一臺(tái)至少500萬像素的相機(jī)。先進(jìn)的系統(tǒng)更是擁有高達(dá)2000萬像素分辨率的相機(jī)，以更好地對(duì)應(yīng)當(dāng)今PCBA的密度和復(fù)雜度。2500萬像素或更高分辨率的相機(jī)可以為有章可循的AOI系統(tǒng)提供其所需的高精度，更好地適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的密度。同時(shí)為基于人工智能（AI）的系統(tǒng)提供更多的數(shù)據(jù)，將圖像與訓(xùn)練集進(jìn)行對(duì)比并得出更智能的結(jié)論。此外，越來越多的AOI系統(tǒng)需要通過色彩信息來尋找并分析某些特定類型的缺陷，更高的分辨率可以避免在插值運(yùn)算（debayering）過程中圖像細(xì)節(jié)的損失。高速盡管高像素有上述種種好處，如果影響到了系統(tǒng)的吞吐量，設(shè)計(jì)師是不會(huì)以此為代價(jià)去提高AOI系統(tǒng)分辨率的。隨著電路板越來越復(fù)雜，PCB制造商和組裝商也知悉必須維持（或提高）產(chǎn)量，否則可能導(dǎo)致客戶流失。因此速度成為AOI系統(tǒng)成功的關(guān)鍵因素。盡管高像素有上述種種好處，如果影響到了系統(tǒng)的吞吐量，設(shè)計(jì)師是不會(huì)以此為代價(jià)去提高AOI系統(tǒng)分辨率的。隨著電路板越來越復(fù)雜，PCB制造商和組裝商也知悉必須維持（或提高）產(chǎn)量，否則可能導(dǎo)致客戶流失。因此速度成為AOI系統(tǒng)成功的關(guān)鍵因素。高速接口為了同時(shí)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)速度與目標(biāo)分辨率，相機(jī)需要做到如下兩點(diǎn)：高速的傳感器以及足夠傳輸所有圖像數(shù)據(jù)的接口。例如，CoaXPress標(biāo)準(zhǔn)接口的最近版本(v2.0)支持高達(dá)12.5Gbps/通道的傳輸速率，并且可以將四個(gè)并行通道配置為一個(gè)數(shù)據(jù)接口。因此50Gbps的帶寬足以將2600萬像素以及8-bit圖像以高達(dá)150fps的速率從相機(jī)傳輸至處理器。雖然并非所有的CoaXPress相機(jī)都支持“CXP-12”鏈路，但即使相機(jī)以6.25Gpbs/通道（CXP-6）運(yùn)行時(shí)，四通道接口也能保證25Gbps的帶寬，輕松實(shí)現(xiàn)高分辨率圖像60-100fps的目標(biāo)。最佳的快門方式在AOI系統(tǒng)中維持高吞吐量意味著電路板快速通過影像系統(tǒng)的視場(chǎng)，而系統(tǒng)需要捕捉每一個(gè)電路板的圖像。有兩種快門類型的相機(jī)能以最佳方式處理這類應(yīng)用。一種是選擇帶有全局快門的相機(jī)。這類相機(jī)同時(shí)對(duì)整個(gè)畫面（每個(gè)像素）進(jìn)行曝光。這意味著只要有足夠快的幀率和曝光設(shè)置（快門速度），即可“定格”快速移動(dòng)的物體，最大程度的降低了模糊或失真的可能性，這與“卷簾快門”式相機(jī)形成了鮮明對(duì)比。在通常情況下卷簾快門相機(jī)的每百萬像素成本比全局快門相機(jī)更低，因此對(duì)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)更具吸引力。但是卷簾快門的逐行式曝光將導(dǎo)致快速移動(dòng)的物體呈現(xiàn)“果凍效應(yīng)”，很多類型的缺陷檢測(cè)無法接受這樣的圖像。第二種選擇是使用某些帶有“全局重置”模式的卷簾快門相機(jī)，盡管像素行是逐行結(jié)束曝光，但所有像素行可以同時(shí)開始曝光。在開始曝光時(shí)使用閃光燈定格運(yùn)動(dòng)，然后在剩余曝光期間內(nèi)遮擋外部光線，卷簾快門相機(jī)便可以用于高速AOI。但是該方式要