印制電路板（PCB）是當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，所以對于其制造效率的要求都在與日俱增。

AOI是一種自動化視覺檢測方法，主要用于測試印刷電路板組件（PCBA）中的缺陷。AOI使用相機自動掃描PCBA并檢測兩種類型的故障：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，因為實施既耗時又復(fù)雜，并且必須針對特定的設(shè)計或零件配置進行設(shè)置。

自動光學檢測是生產(chǎn)中PCBA檢測的理想選擇，放置在焊料回流焊之后。AOI是一種生產(chǎn)技術(shù)，由于設(shè)置它所涉及的時間和費用，不適合產(chǎn)品開發(fā)或小批量生產(chǎn)（低于5000單位運行）。

優(yōu)點

• 非接觸式測試方法。

• AOI可準確檢測PCB上特定類別的編程缺陷（焊點不良和缺失部件）。

缺點

• 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。

• 缺陷檢測功能不靈活，每個更改都必須編程。

• AOI不會發(fā)現(xiàn)新的缺陷，只會檢測預(yù)先編程的缺陷。

• 通常無法將新的缺陷識別遠程編程到AOI系統(tǒng)中

高分辨率

隨著元件的微小化和PCBA的密集化，為準確檢測問題并最大限度地減少“誤報”，AOI系統(tǒng)能否清楚地“看到”微小細節(jié)變得至關(guān)重要。

現(xiàn)階段，即使是入門型AOI系統(tǒng)也要包含一臺至少500萬像素的相機。先進的系統(tǒng)更是擁有高達2000萬像素分辨率的相機，以更好地對應(yīng)當今PCBA的密度和復(fù)雜度。2500萬像素或更高分辨率的相機可以為有章可循的AOI系統(tǒng)提供其所需的高精度，更好地適應(yīng)不斷增長的密度。同時為基于人工智能（AI）的系統(tǒng)提供更多的數(shù)據(jù)，將圖像與訓練集進行對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算（debayering）過程中圖像細節(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)計師是不會以此為代價去提高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

為了同時實現(xiàn)目標速度與目標分辨率，相機需要做到如下兩點：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標準接口的最近版本(v2.0)支持高達12.5 Gbps/通道的傳輸速率，并且可以將四個并行通道配置為一個數(shù)據(jù)接口。因此50 Gbps的帶寬足以將2600萬像素以及8-bit圖像以高達150fps的速率從相機傳輸至處理器。

雖然并非所有的CoaXPress相機都支持“CXP-12”鏈路，但即使相機以6.25 Gpbs/通道（CXP-6）運行時，四通道接口也能保證25 Gbps的帶寬，輕松實現(xiàn)高分辨率圖像60-100 fps的目標。

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，而系統(tǒng)需要捕捉每一個電路板的圖像。有兩種快門類型的相機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。這類相機同時對整個畫面（每個像素）進行曝光。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”式相機形成了鮮明對比。在通常情況下卷簾快門相機的每百萬像素成本比全局快門相機更低，因此對設(shè)計團隊更具吸引力。但是卷簾快門的逐行式曝光將導致快速移動的物體呈現(xiàn)“果凍效應(yīng)”，很多類型的缺陷檢測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，盡管像素行是逐行結(jié)束曝光，但所有像素行可以同時開始曝光。在開始曝光時使用閃光燈定格運動，然后在剩余曝光期間內(nèi)遮擋外部光線，卷簾快門相機便可以用于高速AOI。但是該方式要求卷簾快門相機滿足以下所有前提條件：高分辨率、高幀率以及高速接口，同時需要AOI系統(tǒng)能夠控制視野內(nèi)的環(huán)境光，例如“遮擋”輸送PCB的傳送帶。只有滿足這些要求時才能考慮使用卷簾快門相機。

【來源：光虎光學內(nèi)部培訓資料】