AOI基本知识大全

　　什么是AOI?

 

　　AOI 是英文 Automatic Optical Inspector 的简写, 中文名为自动光学检测仪 。

 

　　为什么要引进AOI？

 

　　众所周知，随着 LED产品越来越精密、效率要求越来越高，人工目检显然已经适应不了现代化工业要求，曾有研究表明：当两个人检测相同的产品四次时，他们相互的认同率只有 50%，相信自己判断的只有 40%。且人容易疲劳和受情绪影响，相同的产品周一的检测效果和周六的检测效果区别大相径庭，白天和晚上的区别又不各有差异，恋爱阶段和失恋阶段的结果也截然不同。相对于人工目检来说：AOI具有更高的稳定性、可重复性和更高的精准度。而且一个普通 10人的检查岗位使用 AOI 后一个人就可以完成检测工作，更重要的是，AOI 可以生成一系列的测试数据反馈给工艺工程师，做到防范于未然，及时发现前段制程出现的异常问题。由此说来使用 AOI 已成为LED行业检测产品外观的必然发展趋势。

 

　　AOI的三个发展阶段：

 

　　从国内SMT引进第一台 AOI 到国内自主研发生产 AOI 再到目前的 AOI 市场群雄逐鹿的现状， AOI 经历了三个发展阶段：

 

　　一、被动的接受 AOI作为检查装置。（对一个新鲜事物的好奇和认知）

 

　　二、被客户逼迫使用 AOI。（借以品质保障设备取得更多订单）

 

　　三、主动要求使用 AOI。（对外交流更多，对自身期望更高）

 

　　AOI的工作原理：

 

　　基本原理:用光学手段获取被测物图形，一般通过一传感器（摄像机）获得检测物的照明图象并数字化，然后以某种方法进行比较，分析和判断，相当于将人工目检自动化，智能化。

 

　　AOI检测分为两部分：

 

　　光学部分和图像处理部分。

 

　　通过光学部分获得需要检测的图像；通过图像处理部分来分析、处理和判断。图像处理部分需要很强的软件支持，因为各种缺陷需要不同的计算方法用电脑进行计算和判断。

 

　　人认识物体是通过光线反射回来的量进行判断，反射量多为亮，反射量少为暗。AOI与人判断原理相同，以灰阶值（0~255）来判断瑕疵。AOI通过LED灯光代替自然光，光学透镜和CCD代替人眼，把从光源反射回来的量与设定标准值进行比较、分析和判断。

 

　　目前AOI共有四组光源，分别为同轴光、高环光、低环光和背光。

 

　　AOI的制程位置

 

　　AOI在制程的位置是被安排在点测站和分类站之间，读取点测数据转档后的Mapping图，经AOI扫描检测后，在输出的档案中把外观不良的晶粒修改成统一的外观不良Bin。在分类作业时，就可以不用再挑拣该Bin的晶粒，达到把外观不良晶粒剔除的功能。

 

　　AOI评估的三要素：AOI作为一种检测设备，拥有万变不离其宗的三个主要要素：快、准、稳！

 

　　一、快，即检测速度要快。

 

　　AOI快速检测的条件是什么？

 

　　AOI的检测速度分为两个阶段：

 

　　1、拍摄图像；2、处理图像；

 

　　因为相机的 FOV（视窗）有限，所以就必须通过移动X\Y平台来拍摄完整个芯片的图像，在X\Y平台的运动过程当中又要考虑载台什么时候开始移动、移动到什么位子、什么时候开始拍照，什么时候开始进行图像处理和分析等 等，也就是说：AOI的检测速度必须协调软硬件同时工作，这里就牵涉到 AOI使用什么样的伺服系统、使用什么样的相机、使用什么样的丝杆、其核心算法又是什么？我们计算 AOI的检测速度是要从load到unload的整个时间，而不是单单从 AOI 本身提供的速度作为依据，因为有很多AOI的检测速度只记录了拍摄时间,而没有记录软体处理分析时间，致使大家受蒙蔽。

 

　　二、准，即较高的检出率和较低的误判率。AOI的准确判断跟软硬件都有密不可分的关系，当然最主要的是软件的核心算法，目前AOI种类繁多，算法也各不相同，有使用边缘检测、法则判断、矢量分析、模板比较和统计建模等等，各有千秋，不能一言定论孰优孰劣，除此之外，硬件的要求也是相对比较严格的，比如说相机，相机是AOI眼睛，一个好的相机固然能够捕捉到优质的图像，这里不得不提到一个像素的问题，经常有朋友问AOI的像素是多少，大家以为像素越高其检测效果就更好，更准确，其实不然，为什么呢？首先得明白几个基本概念：

 

　　1、相机像素.

 

　　相机像素是指这个相机总共有多少个感光晶片，通常用万个为单位表示，以矩阵排列，百万像素相机的像素矩阵为W*H=1000*1000。

 

　　2、相机分辨率.

 

　　相机分辨率，指一个像素表示的实际物体的大小，用um*um表示，数值越小，分辨率越高。

 

　　3、拍摄范围（FOV）

 

　　FOV是指AOI相机实际拍摄的面积，以毫米×毫米表示。FOV是由像素多少和分辨率决定的。相同的相机，分辨率越大，它的FOV就越大。例如：1K*1K的相机，分辨率为 20um,则它的 FOV=1K*20×1k*20=20mm×20mm，如果用30um的分辨率，他的FOV=1K*30×1k*30=30mm×30mm。在图像中，表现图像细节不是由像素多少决定的，而是由分辨率决定的。分辨率是由厂商选择的镜头焦距决定的。如果一家AOI采用 20um分辨率，对于 1mm*0.5mm的零件，它总共占用像素1/0.02×0.5/0.02＝50×25个像素，如果采用30um的分辨率，表示同一个元件，则有1/0.03×0.5/0.03=33×17个像素，显然20um的分辨率表现图像细节方面好过 30um的分辨率。

 

　　既然像素的多少不决定图像的分辨率（清晰度），那么大像素相机有何好处呢？答案只有一个：减少拍摄次数，提高AOI的测试速度。一个是一百万像素，另一个是三百万像素，清晰度相同（分辨率均为20um),第一个相机的FOV是20mm×20mm＝400平方mm，第二个相机的FOV是1200平方mm,拍摄同一个物体，假设第一个相机要拍摄30个图像，第二个相机则只需拍摄10个图像就可以了。

 

　　三、稳，即AOI的重复稳定性。可能在使用中发生这样的情况：一个程序制作完投入测试后待到关机后第二天再进行测试的时候误判大大回升，甚至有漏测的情况，这跟AOI的光源、相机有很大关系，目前来说：LED灯优于白炽灯和荧光灯、但同样的LED灯管有几分钱几毛钱和几块钱一个的，每一个灯管的波长亮度都存在一定的差异，如果一个光源没有经过严肃的灯管筛选，就必然产生光源预热不一致、亮度不一致、波长不一致等因素，从而影响测试效果，出现不稳定的情况。其次是相机的镜头，一般的工业镜头容易受环境即温度的影响，这些都是影响AOI稳定的因素。我们在评估中可以每天重复测试相同的芯片10-20次，记录其良率偏差，即可判断AOI的重复稳定性。

 

　　AOI优缺点

 

　　优点：

 

　　节省人力，降低人工成本。

 

　　增加生产效率，提高生产产能。

 

　　统一检测标准，不因线别不同而有差异。

 

　　及时回馈生产问题点。

 

　　收集检测数据，提供制程分析，加强制程能力。

 

　　提高入库良率。

 

　　缺点：

 

　　初期程式设计建立产品档比较耗时。

 

　　软体设计还不够完善，例如：AOI无法明确区别出电极针痕、刮伤和污染。

 

　　AOI只是用来减少目检的工作量,还不能够完全取代人工目检。