自动光学检测设备程序编写

前言

AOI全名称为全自动光学检测设备，他的主要作用是代替人工查找PCB的各种外观缺陷，能够起到高效、准确、省时、节约成本等作用。神州视觉科技阿立得品牌AOI是国内首家从事AOI研发、生产、销售及售后服务为一体的综合性AOI制造产家，产品已遍及全国各个省市自治区，远销欧美、日本、中AOI全名称为全自动光学检测设备东以及澳大利亚，

神州视觉科技阿立得品牌AOI的基本原理是：在光学原理的基础上，采用统计建模原理，通过图像比对，排除OK图样，剔选出错误图片。从而达到检测错误的能力。我们在镜头图下所看到的图像就是通过光学原理呈现出来的特征，红光是从上往下照，所以表面光滑能够垂直反射光线的铜铂就显示红色，蓝色从侧面照，反射焊点的光，所以蓝色为焊点图像，绿光为补偿光。当我们选取一些特征点做标准后，就需要对这些标准进行分析他的像素分布以及变化规律，这就用到了统计学原理，通过对大量的OK图片加以统计，对图片中三种光亮度以及分布范围分析，建立起一套数据库信息模型，每一个标准框都是一个模型，通过这个模型来比对待测图像，如果待测图片与标准图差异很大，大于设定的允许误差范围值，电脑则自动剔出为NG。如此达到检测错误的能力。只要程序统计够全面，设定的允许误差范围值合理，检出率高误判率低不难实现，关键在于编程人员对程序的控制能力。

程序编写一共有六个步骤：1、新建程序2、程序面设置3、MARK设置4、程序编写5、学习调试6、检测。在这六个步骤当中，前三个步骤是用来确定PCB板基本信息。第一个步骤是给程序取个名称，第二个步骤是确定PCB的大小。第三个步骤是选特征性点做标致。前三个步骤很简单，对于一般熟练的编程员来说，这三个步骤三分钟之内可以完成。相对而言，第四步程序编写与第五步学习调试是整个编程过程中的难点与重点，这两步骤要多练习才能达到熟练。尽可能一步到位，尽量避免重复操作和无效操作，提高编程效率。在此要说明的是编程主要可分为两种方法，手动编程和CAD数据编程，这两种方法都需要对PCB板上所有的元器件进行标准注册，手动编程是一个一个将PCB板上的元件注册或者链接标准，灵活度不高，做完程序后还要对程序进行仔细检查，是否存在漏掉的元件未注册，相对而言CAD数据画框就具备无需耽心有未注册的元件，除非手贴件，而非贴片机贴上去，他只需要根据元件料号将对应的元件注册即可，更具编程的傻瓜式。但是CAD数据编程在做程序前要取CAD数据，在做程序的过程中还需要将所画出的元件框删除，效率被降低，手动编程则没这些麻烦。在此建议，如果PCB板上的元件在50个以下建议使用手动编程，50个元件以上就可以考虑CAD数据了。另外一个，调试方面，调试程的方法很多，我们必须找准一个合适本公司PCB板质量的一种方式来编程，调试的方法可从速度以及效果上分为：1、要求快速达到检测。此方法选全部学习和限量100来完成，能够学习五六块板即可达到检测，但是这就要求PCB板品质本身很好，错误很少，学习的时候没学习错误。2、要求程序稳定。误判一直保持在同一水平，检出率稳定。此方法适用于大部分的PCB产品，对产品本身要求不高，只要求程序在测试过程中能够稳定，不容易发生误判一下猛增。此方法就是本教程所重点介绍的方法。3、要求检出率高，误判低。这种方法采用的是一直错误暂停的模式进行学习调试，需要大量的时间对程序中的标准进行一个一个学习修改，需要调试的PCB板也用得很多，这种方法主要针对于错误大量而且极不稳定，PCB质量很差才使用这种方法，但是他的优点在于，每一个点都是经过人工确认后学习，大量派生标准核对，一旦学习足够，程序相当稳定，检出率非常高。

在程序编写中，我们会面对很多不同种类的电子原器件，有很多原器件可能你从来没有碰到过，有时不知如何下手，在AOI可以总结为四种框，丝印框、短路框、本体框、焊点

框。不管哪一种原件必由这四种框中一部分或全部组合而成，我们只需要掌握好这四种框的正确画法，所有的元件都可以组合起来检测。针对调试部分，方法很多，这么多调试方法怎么得来的呢，又如何去理解这些方法呢？其实调试很简单，只要掌握好四种调试模式，批量学习模式、错误暂停模式、自动定位模式、测试模式。再针对不同的情况加以组合，就形成了不同的调试方法。

最后，针对于AOI的整个编程，其实只需要很好地掌握好程序的六个步骤，重点钻研第四个步骤的四种编程框，第五个步骤的四种模式，做到灵活运用，多做几个程序就熟悉了整个操作。

编程步骤：

第一步：新建程序

?新建程序是确定程序机种名称，以及所属类型

文件菜单选择新建程序

输入机种名称

点确定，就完成了第一步新建程序

第二步：程序面设置

?程序面设置主要是设置PCB板的大小尺寸，让电脑确定需要检测的PCB板大小，另一方面能够让操作人员直观地查看PCB全图。

进入编辑菜单选择程序面设置项

点击之后会出现以下对话框：

点回面原点，机器开始运动，夹具将会移动到设定的原点位置。我们可以看到下图，此时

十字的中心位置位于PCB板的左下角，接下来我们要找到PCB的右上角，将十字中心位置位于PCB的右上角上，确保PCB上右两板边与十字左下重合。

PCB 原点位置回面原点后点对角找到PCB最大尺寸位置。

PCB最大尺寸位置

点击PCB尺寸位置下的当前位置，则会记录下十字中心位置点的坐标，即PCB最大尺寸位置的坐标，点击保存，电脑将自动完成缩略图的制作。程序面设置完成。

第三步：MARK设置

?MARK设置主要是用于检测之前或者是编程前校正确认当前加载的PCB板是不是当前对应的PCB板程序的一项设置。

MARK主要有四个作用：1、检测加载的PCB板是否为对应的程序；2、校正AB双面，自动调出对应面的程序；3、校正PCB板是否位置正确；4、校正PCB板在过回流焊炉时有没有发生变形。

点击编辑菜单项的MARK设置

将会弹出下面对话框，在镜头图下还会发现一个正方形的小框，找到PCB板的一个角，确

定一个圆形图案，用正方形小框将圆形图案完整包住，形成一个外切圆。如图

用正方形小框将圆形图案包住如下图

点击菜单项内的定义MARK1，第一个MARK点的特征图片出现在左下框内。

先选择调整图像类型为最大值，适当修改亮度与对比度，直致特征图片清晰明亮，容易分辨，这样MARK1就设置好了。设置如下图所示：

选择MARK2按扭选项，重复MARK1设置操作。

MARK2设置好了，点击保存，MARK设置就完成了。

第四步：程序编写

?重点掌握四种元件框的画法，了解特殊元件单独画法，

?手动画框与CAD数据画框

?如何处理好CAD数据以及CAD数据编程步骤

手动画框：

首先选择一块OK的PCB样板，此样板上所有的原元件最好没有明显的错误，因为做程序的样板是提供标准的元件图的模板，如果标准图有错误，或者标准图不是很标准，这样就很

容易将错误学习进去，导致错误无法检测出来。

1)丝印框的画法

?丝印框主要是用来检测元件表面的文字是否正确，用来检测错料、极性、污染、偏移等。丝印检测框分两种类型，一种为SILK，另一种为OCV，可以简单理解为：SILK为模拟图片，OCV为数字化图片。相对而言OCV的检测精度高于SILK。所以大部分有丝印的元件，我们一般采用OCV检测类型。

在上图右上角标准图框内，黑白图片为SILK类型标准图框，红色字体图片为OCV类型标准图框，当我们在注册标准的时候，丝印框只需要将需要检测的丝印全部显示出来，适当地调整一下亮度与对比度，使SILK清晰明亮容易分辨，如果在调整过程当中出现了OCV图片有很多杂质，相应地调整参数系数，确保OCV图片清晰。

颜色设置区域为调整SILK区域，如果图片不清晰不明亮可调整亮度对比度，其他选项默认参数设置区域为调整OCV区域，范围是用来调整背景颜色与丝印的差异；大小为组成线条相素点的多少，如果实测OCV图片中有线条相素点低于设定值，则被滤掉；滤波为滤掉噪声。

由上图我们可以看到，当调整增大SILK的亮度与对比度的时候，SILK清晰了，但OCV图片很杂乱，这个时候就需要对OCV图片进行清晰调整，首先选择滤波，这种清晰丝印一般选择2级滤波就可以了，特别杂乱的丝印采用3级滤波，如果还是有一些杂乱的丝印出来，可相应地选择调整范围与大小进行调整。调整OK图片如下。

2)本体框的画法

?本体框的主要作用是定位，在检测这前首先将元件框定位好，以保证最佳的检测效果，一般来说，如果电脑要清晰地定位准确，就必须要让本体框内的图片颜色差异明显，方便电脑自动识别。所以，本体框如果本身差异较大，将本体全部框住即可，如电阻、电

容、排阻，但如果本体上都只有一种颜色或者颜色差异不大，则需要相应地增大或选择性画框，以保证其颜色差异明显，方便定位。

电阻的本体框电容的本体框

大功率管本体SOP元件本体

3)短路框的画法

?短路框的原理是基于三基色成像原理的一种失真检测方式，在短路框内，滤掉了红光和绿光，只留下蓝色光，然后检查蓝光的相素点连起来的线条有没有超过两个IC脚的宽度（IC脚宽度电脑能够自动计算得来），如果短路框内有超过规定的IC脚的宽度线条则报NG。短路框的画法是将可能出现短路的地方框起来。

上下两边包住IC脚及焊盘及可，左右两边则摆在最边上两个IC脚的中间，因为有一些特别的IC元件最边上的两个脚焊盘相对较大，如果全部框起来可能出现宽于IC脚的宽度，出现误报。框好之后注册标准。

短路框在外围就已经画好，进入注册标准界面只需IC脚分析定义就行了。

选择IC脚注册框，选取一个标准IC脚，从元件本体的内部向外画，使得注册框的极性三角箭头指向元件本体。画好后选择按钮用选中检测点自动添加，完成注册标准。

4)焊点框的画法

?焊点框主要是用来检测焊点的上锡情况是否良好，我们应当在画框时注意画框时候大部分框住焊盘位置，理想来说75%的上锡才算OK所以在画框的时候我们的焊点框75%为焊盘大小，另外还需要清楚地看到上锡点的位置。

电容的焊点电阻的焊点三极管的焊点

SOP元件的焊点

QFP元件的焊点

对于SOP与QFP元件的IC脚，尽可能地画长一些，IC脚与焊盘各占一半，宽度刚好比IC 脚多出一点点，这种做法的目的是更方便检测出IC脚翘脚，在视觉效果下，如果IC脚翘起，就会产生一个远近的大小差异，IC脚会变短变粗，同时，最明显的变化还在于焊盘的变化，如果是正常上锡，焊锡会均匀地往上爬，如果IC翘脚，IC脚下面会出现小山丘的焊点，会呈现出红黄的颜色分布，这样通过图像对比就会很容易区别出来。

接下来就常用的元件画框举例：

（1）电容

选择元件功能框中的电容栏。

从元件本体的左上角画起，拉到右下角，刚好红色本体框将电容本体框完全框住。

右键点击元件框（或者使用快捷键ALT+R）进行注册标准。

在以上对话框内我们可以看到，电容类元件框有三个框，两个焊点框加一个本体框，焊点框摆放的位置位于本体框上下略窄的住置，左右宽度为焊点部分要占到总框的75%以上，在

焊点的一端必须要看到清晰的上锡点。如下图

本体框在画框时就自动拉好，就不用再调整了，选择画好的焊点框，选对话框中的自动链接自动定位，然后完成注册标准，这样一个电容就完成了。

（2）电阻

电阻与电容一样，只是比电容多了一个丝印框

选择元件工具栏的电阻类，从元件本体的左上角斜拉对角，将元件本体框刚好框住本体，

点击注册标准，本体框与焊点框同电容画法一致，适当调整丝印框直至清楚即可。

（3）极性二脚件

极性二脚件的画法与电阻的画法完全一样，只是选择画框的类型上比电阻多了一个方向检测选择元件工具栏的极性二脚件框，因极性二脚件有方向，在画框时从没有极性标致一端的角上拉向对角，让本体框框住元件本体，此时可以看到元件框的极性标致的红三角箭头与元件本身的极性标致在同一方向，方便测试时观查，也有利于程序修改。

接下来的画框就与电阻完全一样

（4）三极管

选择元件工具栏的三极管框，在想像元件摆正时的左上角拉到右下角，这样画框的目的是为了一次性将元件框对好方向而不需要旋转，一般情况下，如果三极管是正立摆放，我们只需要从它本体的左上角拉到右下角，但如果有元件倒贴或者横贴，那么我们画的时候就要想像它摆正，从摆正位置的左边画到右边，比如下列元件是倒贴着的，画框的时候需要从它的右下角拉到左上角，这样一拉便可一次性拉正。

三极管因本体颜色差异不是很明显，所以本体框在画框的时候需要框住上下脚的颜色，以保证明显的颜色差异，三极管的焊点框一般都比较大，画框的时候只需要在框内明显地看到上锡脚与焊盘有明显的均匀蓝色连接在一起就OK了，没必要将焊盘全部包住，那样误判会比较多。

（5）大功率管

选择对应的大功率管注册模块，从元件正立状态下的左上角拉到右下角，丝印框与本体框的作法如三极管，焊点框调整的时候先选取下面的小脚做标准，完成好一个脚后再自动链接自动定位，这样一来，所有的焊点框都会链接成同一个标准，再选择顶上那个大焊点，修改注册类型为单独的标准，适当调整大小保存即可。