PCB图像采集系统研究背景意义及国内外现状

PCB图像采集系统研究背景意义及国内外现状

1 研究背景

2 AOI系统的研究和国内现状

3 研究意义

1 研究背景

印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)又称为印刷线路板或印制电路板。印刷电路板是各种电子产品的主要部件，有“电子产品之母”之称，它是任何电子设备及产品均需配备的，其性能的好坏在很大程度上影响到电子产品的质量。几乎每一种电子设备都离不开PCB，小到电子手表、计算器，大到航空航天、军用武器系统等，都包含各式各样，大小各异的PCB板。近年来，随着生产工艺的不断提高，PCB正在向超薄型、小元件、高密度、细间距方向快速发展。这种趋势必然给质量检测工作带来了很多挑战和困难。因此PCB故障的检测已经成为PCB制造过程中的一个核心问题，是电子产品制造厂商非常关注的问题。在生产线上，厂家为保证PCB板的质量，就得要求100％的合格率，对所有的部件、子过程和成品都是如此。在过去靠人工对其进行检测的过程中，存在以下几个不可避免的缺点：

(1)容易漏检。由于是人眼检测，眼睛容易疲劳，会造成故障不能被发现的问题。并且人工检测主观性大，判断标准不统一，使检测质量变得不稳定。

(2)检测速度慢，检测时间长。比如对于图形复杂的印刷电路板，人工很难实现快速高效的检测，因此人工检测不能满足高速的生产效率。

(3)随着技术的发展，设备的成本降低，人工费用增加，仍然由人工进行产品质量控制，将难于实现优质高效，而且还会增加生产成本。

(4)在信息技术如此发达的今天人工检测有不可克服的劣势，例如：对检测结果实时地保存和远距离传输，对原始图像的保存和远距离传输等。

(5)有些在线检测系统是接触式检测，需要与产品进行接触测量，因此，有可能会损伤产品。

因此，人工检测的精确性和可靠性大打折扣，传统意义上的检测方法不再能适应现代电路板检测的要求。如果漏检的有错误的电路板进入下一道工序，随着每一项工艺步骤的增加，到最终经过贴装阶段后，仍然会被检测出来是有故障的，那时，制造厂商与其花费大量的人力和成本来检测、返修这块电路板，还不如选

择丢弃这块已经追加成本的电路板，这样就造成了浪费。此外，电路板作为电子工业中最基础和最活跃的产业之一，发展迅速，并且随着半导体和制造技术的日益发展，印刷电路板也朝着高密度、多层数、高性能等方向发展，其复杂的程度印制电路板是应用于电子产品中的重要器件，随着电子工业的发展，电子线路的集成化成都不断提高，布线越来越密，对印制板加工质量的检测已经成为生产的基础，对印制板质量检测最初是由人工来完成的，人工检查劳动强度大，劳动效率低，于是用设备代替人进行质量检查的技术在PCB加工业中发展起来，并进入实用化阶段。已经达到肉眼难以分辨的地步。因此，单靠人工检测已无法适应现代印刷电路板生产的需要，必须研制出一套高性能的自动检测设备取代。研究PCB缺陷检测技术的意义在于，它用自动检测代替人工检测的方式，在PCB进行后续加工前及时发现错误，降低返修率，达到提高生产效率和产品质量、降低成本的目的。这不仅具有很好的经济价值，更是促进电子工业发展的关键。

自动光学检测系统(Automatic optical inspect，简称AOI)是一种新型的PCB质量检测技术，它通过计算机视觉系统将印制板成品的表面图像信息送入计算机，运用图像处理和模式识别技术，对表面图像进行处理、分析并将其与标准图像进行比较，从而对印制板加工的表面质量问题进行检查，AOI技术是一种新型的检测技术，是PCB加工业中更高的质量控制手段，在多面板的生产的质量检测中显得日益重要。本文主要的任务是完成AOI系统的预研，主要是完成AOI 系统中采集印制板成品的表面图像信息。采集图像是通过线阵CCD图像采集卡来完成的

2 AOI系统的研究和国内现状

AOI(光电自动检测系统)综合运用了电子学、光电探测、图像处理和计算机技术，是精密测试技术领域内最具有发展潜力的新技术。将机器视觉引入到工业检测中，实现对物体(产品或零件)三维维尺寸或位置的快速测量，具有非接触、速度快、柔性好等突出优点，在现代制造业中有着重要的应用前景。光学自动检测系统(Automatic Optical Inspection System，简称AOI)的核心是一套CCD 摄像系统、交流伺服控制工作台及图像处理系统，在进行检测时，首先将需要检测的印制板电路置于AOI系统的工作台上，经过定位，调出需要检测产品的检测程序，工作台将线路板送到镜头下面，镜头捕捉到线路板的图像后，处理器将会在工作台移动至先一个位置时候对捕捉到的图像分析处理，通过对图像进行处理，获得较高的检测速度。

当前国内的PCB生产厂家在生产线上仍大量采用功能测试和人工目视检查，这远远跟不上PCB制造技术的步伐。AOI能较好地承担PCB生产中的质量控制任务。证1目前国内市场上常见的AOI系统仍是国外品牌的天下，如英国DiagnoSYS 公司的VisionPoint型、美国Teradyne公司的5500型和Angilent公司的5DX(带x射线)型等。这些国外的AOI产品，由于采用了多摄像头技术，因此对于很多平常难以检测到的缺陷都可以发现，功能十分强大。但是，它们都有一个弱点：价格昂贵。由于进口设备价格昂贵，给国内印制电路板厂家带来了巨大的经济压力，而且这些设备往往不适合国内操作人员的习惯，在使用过程中不能充分利用其功能，造成了资源的极大浪费。目前虽然国内也研制和生产了一些自动化光学检测系统，但国内对印刷电路板自动检测系统的研究仍处于起步阶段，从事这方断研究的科研院所也不多。而且因为受到各种因素的影响，对于印刷电路板缺陷自动视觉检测系统的研究仍然停留在一个相对初期的水平。正因为国外的印刷电路板自动检测系统价格太贵，而国内还没有研制出真正意义上的印刷电路板自动光学检测设备，所以国内绝大部分电路板生产厂家还是采用人工检测或者电测试等方法进行检测。’枪测手段的落后，导致目前国内多层板的产品合格率仅为50—60％。为此，现在各印制电路板厂家都迫切需要采用先进技术的检测设备，以改变目前PCB检测的落后局面。就国家而言，国内急需仃自主知识产权的、性能优越、价格较低的PCB检测系统，与国外著名公司进行竞争。

3 研究意义

通过对PCB缺陷检测方法、检测现状以及PCB检测软件的应用情况分析，作者认为PCB缺陷检测在长期的生产应用过程中，建直起了各具特色的检测产品设计和检测技术等资源，而充分发挥这些资源的优辨和作用的重要途径之一是开发功能强大、性价比更高的自动光学检测系统，从而提高PCB检测的整体技术水平和市场竞争能力。首先，国内对印刷电路板的自动检测系统的研究仍处于起步阶段，从事这方面研究的科研院所不多，而且受到各种因素的影响，对于印刷电路板缺陷的自动检测系统的研究任然停留在一个相对初期的水平。目前国内使用的AOI大多是进口的，这些产品价格昂贵，一般企业负担不起，研究和开发有自主产权、价格合理的PCB检测系统很有应用前景。

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