smt电路板生产的光学测试过程分析
【摘要】本文主要对电路板的光学测试过程进行分析，采用的是自动光学检测AOI技术对SMT电路板进行测试。AOI技术是基于机器视觉理论进行开发，结合CCD和CMOS图像传感器进行利用，将图像信息转换为数字信息的同时也实现光电之间的相互转换。在AOI技术检测的过程中要先对图像信息进行采集，然后对其图像信息进行处理，再从处理后的信息传至处理系统，借由电脑软件通过对其亮度以及其他内容分析对其进行下一步的处理，进而得到最后的半段结果，并最终对现有设备机器进行操作，对PCB板上的缺陷内容进行修理。全文详细描述了AOI在PCB板缺陷检测中的检测原理及应用。
目录
引言 1
一、AOI工作原理 2
（一）概述 2
（二）分析算法 2
（三）图像识别 3
二、AOI设备在各工序中的应用 3
（一）在电路光板检测方面 4
（二）焊膏印刷检测 4
（三）贴装检测 5
三、AOI系统中的各项技术 6
（一）光源和镜头 6
（二）AOI与SPC 6
四、 AOI的优化利用 7
（一）程序编辑及管理 7
（二）正确使用设备 9
（三）完善的数据统计分析 9
（四）测试策略 10
五、AOI在生产车间中的实际应用 10
（一）电路板生产流水线 10
（二）电路板检测与误判 11
（三）AOI检测流程 11
（四）电路板零件参数设置 12
（五）电路板不良图示 14
总结 15
谢辞 16
参考文献 17
引言
SMT，即表面贴装技术，是指利用焊锡帖将元件贴在印刷电路板上的技术，与传统利用插孔技术所制成元件相比，贴装元件体积很小，在使贴装速度提高的同时也节省了大量空间。
SMT产品具有可靠性高、抗振动能力强、抗电磁干扰能力强、抗射频干扰能力强等优点。然而，在这种条件下，如何对利用SMT技术所生产的电路板进行检测则较为困难。当今生产条件下，保证贴装元件具有良好的性能主要从高精度贴片设备和完
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备的检测技术两个方面来进行。主要需要检查PCB是否有烂板现象，检查板上元件是否都在正确的位置，检查是否有其他各种缺陷等内容。
AOI为自动光学检测机，SMT表面贴装技术所做成的产品会有许多的贴装和焊接不良，比如缺件、偏移、多件、立碑、侧立、少锡、翻身、漏刷、极反、错件等不良现象，如果单靠人力去检查这些不良会造成很多的漏失，再加上现在的零件越来越小，只有通 过AOI的自动光学检测技术才能使得SMT生产的利益最大化。AOI技术是利用图像对比度通过良好的图片与坏图片找出哪里坏，快速，高效率。SMT的发展离不开AOI技术。
一、AOI工作原理
（一）概述
通过自动光学检测仪元件能够有效完成对生产流水线上的SMT板上的焊点质量以及贴装质量进行有效分析检测，这样一来，在装配早期便能对错误及时查找，从而进一步消除错误，使得控制过程更加精确。在装配的一开始便发现不合格的电路板能够避免不良工序进入到下一个环节，避免了因加工报废电路板而带来的成本损失。
利用AOI对SMT电路板进行光学检测主要有以下几个特点：
第一，AOI检测过程不会受到电路板上元件贴装密度大小的影响，是一个告诉检测系统。
第二，AOI检测技术能够将产品信息直观的展示给开发人员，编程系统简捷方便。
第三，不同检测项目之间的检测方法也不一样。
第四，AOI技术检测精度高，当对一个元件进行检测时，如若发现其位置有所偏移，那么检测窗口便能对其进行自动定位，进一步完成检测。
第五，能够将产片的错误信息直观的展现给开发人员，工人利用肉眼便能对其中的信息进行了解。
在实际应用中，AOI技术具有不同的表现形式，但其中的原理却是相同的，那便是利用光学手段得到对被测图形的检测，现是利用摄像机获取电路板的信息，然后将图像内容进行数字化，其基本原理示意图如图11所示：
图11 检测基本原理示意图
（二）分析算法
AOI技术根据其软硬件之间的不同特点，其算法可以分为两种，一种为设计规则检验算法，另一种为图形识别算法。
其中，设计规则检验算法又名为DRC法，它在对图形检测时是根据给定的规则来进行完成，比如要以焊点作为连线的端点等。用DRC方法对电路板进行检测时，检测结果从算法上保证是正确的，相比而言，其相应的AOI系统也更容易被制造。但利用该算法对电路板的边界进行确定时又十分不方便，需要选用其他的方法来对其边界位置进行确定。
第二种方法是图形识别法，在这种检测方法中主要是将检测到的内容与应有的数字化信息进行对比，进一步得到检测结果。利用这种方法进行检测时对图像的标准程度具有较高的要求，然后再利用较强的分辨力和运用合理的检测程序，所得到的检测精度也会因此而得到提高，然而，如果利用这种方法进行检测则需要采集大量数据，对数据的实时处理要求也很高。不过，由于图形识别法用设计数据代替DRC中的设计原则，具有明显的实用优越性。
（三）图像识别
1. 图像分析技术
在计算机技术迅猛发展的前提下，模版匹配法、二值图法以及傅里叶分析法等方法对其进行识别而每一种方法都有其各自的优缺点。
例如，模板比较法获取图像的方式是使用比较法，例如，当电容作为模板时，可以先用传感器来识别同一物体，首先在各点的面积进行评估，从而得出模版与图像之间差别最小点，进而停止搜寻。系统在进行检测时将每个位置点的内容都与该点进行比较，从而对整个板的检查程序进行辨别，谨儿找到所要求的元件。
而缘于所需要检测的图像并不能找到理想中的匹配模版，所以在使用该方法的时候都需要会存在一定的误差。而不管模版松散或者是僵硬都会很容易产生误报。
2. 运算法则
运算法则是指将一些图形分析技术结合在一起，从而成为一个有关适用于特殊元件的运算法则。当一个电路板上具有很多种元件时，其形成的运算法则也会有很多，这就对工程师在对法则进行调整编程时提出了较高的要求。
3. 统计建模技术
AOI系统所采用的软件技术具有自调性，这样就避免了一些传统图像处理中的问题。统计建模技术，即SAM，可以自动计算的方法来识别合理的图像，并避免了分析的基础上的算法的方法。SAM采用自整定，以知识为基础的软件来计算变量，同时节省时间，减少误报率低至10倍。
目录
引言 1
一、AOI工作原理 2
（一）概述 2
（二）分析算法 2
（三）图像识别 3
二、AOI设备在各工序中的应用 3
（一）在电路光板检测方面 4
（二）焊膏印刷检测 4
（三）贴装检测 5
三、AOI系统中的各项技术 6
（一）光源和镜头 6
（二）AOI与SPC 6
四、 AOI的优化利用 7
（一）程序编辑及管理 7
（二）正确使用设备 9
（三）完善的数据统计分析 9
（四）测试策略 10
五、AOI在生产车间中的实际应用 10
（一）电路板生产流水线 10
（二）电路板检测与误判 11
（三）AOI检测流程 11
（四）电路板零件参数设置 12
（五）电路板不良图示 14
总结 15
谢辞 16
参考文献 17
引言
SMT，即表面贴装技术，是指利用焊锡帖将元件贴在印刷电路板上的技术，与传统利用插孔技术所制成元件相比，贴装元件体积很小，在使贴装速度提高的同时也节省了大量空间。
SMT产品具有可靠性高、抗振动能力强、抗电磁干扰能力强、抗射频干扰能力强等优点。然而，在这种条件下，如何对利用SMT技术所生产的电路板进行检测则较为困难。当今生产条件下，保证贴装元件具有良好的性能主要从高精度贴片设备和完
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
备的检测技术两个方面来进行。主要需要检查PCB是否有烂板现象，检查板上元件是否都在正确的位置，检查是否有其他各种缺陷等内容。
AOI为自动光学检测机，SMT表面贴装技术所做成的产品会有许多的贴装和焊接不良，比如缺件、偏移、多件、立碑、侧立、少锡、翻身、漏刷、极反、错件等不良现象，如果单靠人力去检查这些不良会造成很多的漏失，再加上现在的零件越来越小，只有通 过AOI的自动光学检测技术才能使得SMT生产的利益最大化。AOI技术是利用图像对比度通过良好的图片与坏图片找出哪里坏，快速，高效率。SMT的发展离不开AOI技术。
一、AOI工作原理
（一）概述
通过自动光学检测仪元件能够有效完成对生产流水线上的SMT板上的焊点质量以及贴装质量进行有效分析检测，这样一来，在装配早期便能对错误及时查找，从而进一步消除错误，使得控制过程更加精确。在装配的一开始便发现不合格的电路板能够避免不良工序进入到下一个环节，避免了因加工报废电路板而带来的成本损失。
利用AOI对SMT电路板进行光学检测主要有以下几个特点：
第一，AOI检测过程不会受到电路板上元件贴装密度大小的影响，是一个告诉检测系统。
第二，AOI检测技术能够将产品信息直观的展示给开发人员，编程系统简捷方便。
第三，不同检测项目之间的检测方法也不一样。
第四，AOI技术检测精度高，当对一个元件进行检测时，如若发现其位置有所偏移，那么检测窗口便能对其进行自动定位，进一步完成检测。
第五，能够将产片的错误信息直观的展现给开发人员，工人利用肉眼便能对其中的信息进行了解。
在实际应用中，AOI技术具有不同的表现形式，但其中的原理却是相同的，那便是利用光学手段得到对被测图形的检测，现是利用摄像机获取电路板的信息，然后将图像内容进行数字化，其基本原理示意图如图11所示：
图11 检测基本原理示意图
（二）分析算法
AOI技术根据其软硬件之间的不同特点，其算法可以分为两种，一种为设计规则检验算法，另一种为图形识别算法。
其中，设计规则检验算法又名为DRC法，它在对图形检测时是根据给定的规则来进行完成，比如要以焊点作为连线的端点等。用DRC方法对电路板进行检测时，检测结果从算法上保证是正确的，相比而言，其相应的AOI系统也更容易被制造。但利用该算法对电路板的边界进行确定时又十分不方便，需要选用其他的方法来对其边界位置进行确定。
第二种方法是图形识别法，在这种检测方法中主要是将检测到的内容与应有的数字化信息进行对比，进一步得到检测结果。利用这种方法进行检测时对图像的标准程度具有较高的要求，然后再利用较强的分辨力和运用合理的检测程序，所得到的检测精度也会因此而得到提高，然而，如果利用这种方法进行检测则需要采集大量数据，对数据的实时处理要求也很高。不过，由于图形识别法用设计数据代替DRC中的设计原则，具有明显的实用优越性。
（三）图像识别
1. 图像分析技术
在计算机技术迅猛发展的前提下，模版匹配法、二值图法以及傅里叶分析法等方法对其进行识别而每一种方法都有其各自的优缺点。
例如，模板比较法获取图像的方式是使用比较法，例如，当电容作为模板时，可以先用传感器来识别同一物体，首先在各点的面积进行评估，从而得出模版与图像之间差别最小点，进而停止搜寻。系统在进行检测时将每个位置点的内容都与该点进行比较，从而对整个板的检查程序进行辨别，谨儿找到所要求的元件。
而缘于所需要检测的图像并不能找到理想中的匹配模版，所以在使用该方法的时候都需要会存在一定的误差。而不管模版松散或者是僵硬都会很容易产生误报。
2. 运算法则
运算法则是指将一些图形分析技术结合在一起，从而成为一个有关适用于特殊元件的运算法则。当一个电路板上具有很多种元件时，其形成的运算法则也会有很多，这就对工程师在对法则进行调整编程时提出了较高的要求。
3. 统计建模技术
AOI系统所采用的软件技术具有自调性，这样就避免了一些传统图像处理中的问题。统计建模技术，即SAM，可以自动计算的方法来识别合理的图像，并避免了分析的基础上的算法的方法。SAM采用自整定，以知识为基础的软件来计算变量，同时节省时间，减少误报率低至10倍。
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