炉前AOI检测设备
对无缺陷生产来讲,自动光学检查(AOI)是必不可少的。在转到使用无铅工艺时,制造商将面临新的挑战,在生产中会出现其他的问题,引起了人们的关注。本文分析转到无铅工艺的整个过程,特别是在大规模生产中引进了0402无铅元件。由于缺乏无铅元件,转到使用无铅元件是分阶段进行的。在2004年,由于要求电子产品的体积越来越小,迫使制造商较大范围地用0402元件来取代0603元件和0805元件。工艺条件除了普遍使用的0402元件,印刷电路板的较好次合格率(FPY)必须达到95%,而且必须根据印刷电路协会(IPC)的2级标准来检测缺陷。例如,在有608个焊点的168元件的情况下,相当于要求误报率是百万分之65。为了达到FPY的要求,在检测缺陷时必须考虑以下条件:元件长度的公差、元件供应商、贴片公差、在25个AOI系统上的全球检测数据库、有80个独特产品的全球检测数据库、无铅焊料、不同的电路板供应商以及检测质量要达到IPC的2级标准。 用计算机处理系统代替人脑执行数据处理,让AOI检测系统可以取产制造中的人工目检环节。炉前AOI检测设备
AOI系统集成技术牵涉到关键器件、系统设计、整机集成、软件开发等。AOI系统中必不可少的关键器件有图像传感器(相机)、镜头、光源、采集与预处理卡、计算机(工控机、服务器)等。图像传感器常用的是各种型号的CMOS/CCD相机,图像传感器、镜头、光源三者组合构成了大多数自动光学检测系统中感知单元,器件的选择与配置需要根据检测要求进行合计设计与选型。光源的选择(颜色、波长、功率、照明方式等)除了分辨与增强特征外,还需考虑图像传感器对光源光谱的灵敏度范围。镜头的选择需要考虑视场角、景深、分辨率等光学参数,镜头的光学分辨率要和图像传感器的空间分辨率匹配才能达到比较好的性价比。一般情况下,镜头的光学分辨率略高于图像传感器的空间分辨率为宜,尽可能采用黑白相机成像,提高成像分辨能力。图像传感器(相机)采用面阵或线阵需根据具体情况而定,选型时需要考虑的因素有成像视场、空间分辨率、小曝光时间、帧率、数据带宽等。 江苏离线AOI检测可重复性是判断AOI软件优劣的重要指标。
AOI检测原理是采用摄像技术将被检测物体的反射光强以定量化的灰阶值输出,通过与标准图像的灰阶值进行比较,分析判定缺陷并进行分类的过程。与人工检查做一个形象的比喻,AOI采用的普通LED或特殊光源相当于人工检查时的自然光,AOI采用的光学传感器和光学透镜相当于人眼,AOI的图像处理与分析系统就相当于人脑,即“看”与“判”两个环节。因此,AOI检测的工作逻辑可以简单地分为图像采集阶段(光学扫描和数据收集),数据处理阶段(数据分类与转换),图像分析段(特征提取与模板比对)和缺陷报告阶段四个阶段(缺陷大小类型分类等)。为了支持和实现AOI检测的上述四个功能,AOI设备的硬件系统也就包括工作平台,成像系统,图像处理系统和电气系统四个部分,是一个集成了机械,自动化,光学和软件等多学科的自动化设备。
对于运动物体的检测,要考虑图像运动模糊带来的不利影响,准确计算导致运动模糊的小曝光时间,确定图像传感器的型号。图像传感器的曝光时间应小于导致运动模糊的小曝光时间,快速曝光选择全局快门模式为宜,高速情况下不易采用卷帘式曝光模式;为了获得比较好的信噪比,图像传感器的增益尽可能为1,图像亮度的提升尽可能用光源的能量(功率)来弥补,或者在不影响可用的成像景深情况下,增大镜头的孔径光阑。在系统集成中,被测件的支撑方式、精密传输与定位装置也必须精心设计,这牵涉到精密机械设计技术,这对平板显示、硅片、半导体和MEMS等精密制造与组装产业中的自动光学检测系统非常重要。在这些领域,制造过程通常在超净间进行,要求自动光学检测系统具有很高的自洁能力,对系统构件的材料选型、气动及自动化装置选型、运动导轨的设计与器件选型都有严格要求,不能给生产环境尤其是被测工件本身带来二次污染。尤其是用于表面缺陷检测的AOI系统不能在检测过程中,给被测件表面带来缺陷(如粉尘、划伤、静电等)。 AOI目前使用的电动机分线性电动机、伺服电动机和步进电动机3种。
AOI检测主要应用领域包括PCB、半导体和FPD面板。因AOI检测主要应用于PCB、半导体及FPD等电子元器件生产过程中的检测环节,几乎每一个电子元器件都需要进行瑕疵检测,因此这些电子元器件的产量与AOI检测的应用结构息息相关。因此,AOI检测行业应用需求结构主要通过PCB、半导体和FPD的产量比例来进行测算得到。经初步测算,PCB是目前我国主要的AOI应用领域,大概占AOI检测总规模的。对于产品检测来说,利用AOI技术能够有效提升产品检测分析的准确性和完整性。随着电子制造产业链的进一步整合,检测市场将不断扩容,AOI技术在终端应用将持续得到突破,应用领域拓展将为AOI检测服务和设备的需求增长增添动力,市场规模存在较大成长空间。 伴随着元器件的微型化、细间距化等密度特征越来越明显,生产品质以及产能的需求不断扩增。上海插件AOI
存在的主要问题是,当一些检查对象是不可见的,或是在PCB上存在一些干扰使得图像变得模糊或隐藏起来了。炉前AOI检测设备
光电转化器可以分为CCD(chargeCouplingdiode)和CMOS(complementarymetaloxidesemiconductor)两种。因为制作工艺与设计不同,CCD与CMOS传感器工作原理主要表现为数字电荷传送的方式的不同,工作原理如下图所示,CCD采用硅基半导体加工工艺,并设置了垂直和水平移位寄存器,电极所产生的电场推动电荷链接方式传输到中间模数转换器。这样的结构与设计很难集成很多的感光单元,制造成本高且功耗大;而CMOS采用无机半导体加工工艺,每像素设计了额外的电子电路,每个像素都可以被定位,而无需CCD中那样的电荷移位设计,对图像信息的读取速度远远高于CCD芯片,因光晕和拖尾等过度曝光而产生的非自然现象的发生频率要低得多,价格和功耗比CCD光电转化器也低,但其缺点是半导体工艺制作的像素单元缺陷多,灵敏度会有一些问题,同时,为每个像素电子电路提供所需的额外空间不会作为光敏区域。芯片表面上的光敏区域部分(定义为填充因子)小于CCD芯片。从理论上讲,这个原因导致可以收集的图像信息光子数会有所减少,所以,CMOS光电转化元件一般需要搭配高亮度光源,噪音也比较大。 炉前AOI检测设备
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