有一種自動光學檢查（AOI），它與現有視覺技術的根本區別在于，除了X/Y二維平面圖像，它還感知并測量沿Z軸的高度，把兩者結合起來。三維和二維AOI合在一起，改進了缺陷的檢測，減少了漏報和誤報。


Kwangill Koh博士，Koh Young技術公司
 

至今，所有自動光學檢查（AO I）系統基本上是黑白二維圖像，根據這些圖像進行系統分析并確定缺陷。例如，通過檢查焊盤來識別或確定引腳是否翹起（導致開路）。不過，對于比較小的細間距器件，這種檢查并不可靠，因為這種組件的焊盤面積可能太小，AOI機器無法檢查和測量。同樣，AOI機器很難確定翹起的組件和翹起的焊盤，因為機器沒有測量這些被測對象高度的能力。AOI機器在這方面的不足經常導致漏報，或者根本沒有發現缺陷，影響成品率，加重返修負擔，成為影響制造過程和成品可靠性的決定性因素。

要優化制造過程，提高成品率，首先要求AOI機器能找出所有焊接缺陷。對于AOI，找出多少缺陷并不是問題，問題是那些AOI沒有發現的缺陷。檢查出來的缺陷可以在制造過程的適當階段處理并解決。那些AOI機器沒有檢查出來的缺陷才是正在進行的工藝較為頭疼的問題，會危及產品的可靠性。由于檢查缺陷時有許多可疑情況，對這些可疑情況沒有明確的是或者不是缺陷的標準，致使AOI系統產生許多誤報。這些誤報需要由熟練的操作人員緊急處理，導致生產延誤，增加成本，并影響產品的長期可靠性。


二維和三維的比較

二維AOI檢測就像用一只眼睛看風景，沒有景深感覺。新開發的三維AOI技術能夠對組件、引腳作Z軸測量，還能對組裝好的PCB進行表面狀況特征測量，清楚地確定組裝中不符合設計的問題，彌補二維AOI成像在這方面的不足。如果一個引腳或者一個組件的一邊比另一邊高，也就是說和電路板表面不共面，三維AOI測量可以立刻顯示出來。這對檢查引腳翹起特別有效。三維AOI還能更加精確地測量焊點的外形，在許多情況下起到關鍵作用。三維AOI測量可以發現許多原來二維AOI很難發現的各種缺陷。這些缺陷包括組件缺失、翻轉、歪斜、翹起，或者組件一端立起、懸空、橋連或短路、開路、焊點不良、共面性問題，組件尺寸、組件的標記，以及和引腳或組件翹起有關的其他問題。

直到現在，人們還不能對焊點進行真正的三維測量。與三維測量有關的問題包括陰影、測量范圍，以及由于PCB變形造成數據出錯。此外，所有光學測量系統都有反射鏡、參考平面陰影，以及方向問題，這些問題都必須在切實有用的光學測量系統投產之前解決。

有一個解決這些問題方法，它與現有AOI視覺技術的根本區別在于，除了X/Y二維平面圖像，它還感知并測量沿垂直方向或者沿Z軸的高度，把兩者結合起來（圖1）。這種方法增加一個Z軸方向測量，解決許多二維AOI解決不了的問題。它能夠檢查PCB組件上的所有焊接缺陷，防止漏報。三維AOI技術基于這樣一個概念，AOI攝像頭使用一組八個按圓環形安裝的移相Moiré照明器，從器件或組件的各個側面及頂部獲取高度數據。AOI的攝像頭還包含多排列成幾個圓環形的發光二極管（LED），這些LED的高度不同，和組件形成各種角度。每個圓環上的LED按一定順序發出不同顏色的光。這樣，攝像機取得不同圖案的圖像，投射在組件上的光的顏色、投射角度也不一樣，就構成一個精確的可以測量高度的三維圖像。這樣就能形成沒有陰影的圖像，顯示組件的精確位置、形狀，并能測量被檢查組件的高度。

全文請查閱《SMT China》雜志：“利用Z軸測量和三維AOI確定翹起的組件和引腳”