AOI自动光学检测仪学习培训笔记2016.doc

自动光学检测仪

学习培训资料

2016年4月3日

第一部分 AOI的简介
AOI(Automation Optical Inspection)中文名为自动光学检测仪，AOI是一种新型的测试技术，AOI的结构由工作台、CCD摄像系统、机电控制、系统软件4大部分构成，在进行检测时，首先将需要检测的线路板置于AOI机台的工作平台上，经过定位调出需要检测产品的检测程序，X/Y工作台将根据设定程序的命令将线路板送到镜头下面，在特殊的光源的协助下，镜头会捕捉AOI系统所需要的图像并进行分析处理，然后处理器会将X/Y平台移至下一位置对下一幅图像进行采集再进行分析处理，通过对图像进行连续的分析处理，来获得较高的检测速度。AOI图像处理的过程实质上就是将所摄取的图像进行数字化处理，然后与预存的“标准”进行比较，经过分析判断，发现缺陷并进行位置提示，同时生成图像文字，待操作者进一步的确认或送检修台检修。
1.2 AOI的实施生产线上主要有以下两类目标：
1.2.1 最终品质：即对产品走下生产线时的最终状态进行监控，此时AOI通常置于生产线的最末端，在这个位置，设备可以获取范围广泛的过程控制信息。
1.2.2过程跟踪：即使用检测设备来监视生产过程，经常要求把检测设备放置在生产线上的几个位置，在线监控具体的生产状况，并为生产工艺的调整提供必要的依据。
第二部分 设备的使用和操作
2.1 启动程序
确定面板上的急停未被按下，然后按下运行键，机器会全部接通电源，进行运行状态。
双击设备主程序的快捷图标启动AOI运行程序。

出现对话框提示｛移动到原点，请检查设备是否就绪…｝，点击［确认］，

回原点完成后，出现对话框提示｛移动到待作业位置｝，点击［确认］，

然后出现对话框提示｛已经移动到待作业的位置，请转移到需要的模式｝，点击［确认］，

如果出现提示｛要打开上一次使用的程序吗？｝，根据实际需要点击［是］或［否］，

2.2 新建模式

在顶部菜单栏点击［工作模式］-［新建模式］

如果出现［用户登陆］对话框，则输入密码，默认出厂密码为“123456”。

进入新建模式：

将PCB放在轨道进入端，点击底部的［操作］［进板］，PCB进入轨道中正常检测位置并被固定。
点击右下角的，让相机自动移动到PCB的右下角位置，从相机取回的图像上确认当前相机的十字中心点已处于PCB的右下角范围以外才为正常。
点击图像周围的箭头，使相机中心点移动到PCB的左上角范围以外，可以适当地向左上角以外多移动一点距离，确保左上角点已经完整地包括了整个PCB范围。然后点击［操作］-［设定左上角点］。会出现对话框：｛请提取整个PCB的图像！｝{Please scan the whole PCB Image}，点击［确认］。
注意：以上确定PCB右下角和左上角的过程，只适用于左边进板、轨道方向为从左到右的方向。如果是右边进板，轨道方向为从右到左的方向，则为确定PCB左下角和右上角。
接下来点击［操作］-［PCB扫描］[Operation] - [Scan]，出现对话框用于设置文件保存路径和文件名，先在左下框内输入机种名并点击［添加］，待机种名添加到上方列表以后，再点击选中列表里的机种名，在右下框内输入文件名并点击［添加］，表示在此机种名下面添加文件，完成后点击［确认］，

将会出现提示确认机种名和文件名信息的对话框，点击［是］。

相机开始扫描整个PCB的图像，完成后出现对话框提示｛请设定Mark点｝{Please teach Fiducial Mark}，点击［确认］，出现设定Mark点的对话框：

在Mark点#1里，用鼠标左键拖动框选出PCB斜角的其中一个Mark点，点击设定，并可配合调节亮度/对比度、颜色模式，让Mark点图像的轮廓清晰。点击Mark点#2，切换设置另一斜角的Mark点，最后如以下时点击右下角［关闭］。

2.3 编辑模式

点击菜单栏［工作模式］-［编辑模式］，首先会提示选择检测Mark点，点击［确认］，检测信息会显示当前Mark点偏移距离。再点击［确认］后就进入了编辑模式。

根据元件不同，选择相应的框选方法：

如果元件角度为非45度，勾选［角度注册］并拉动滑块，旋转图像角度后画框。
在画完框后，必要时要点击相应的元件框，然后点击图像右侧的工具栏，出现相应元件框的调试窗口，以便于修改元件框的标准。

点击，当鼠标移动到图像上时，就切换成相应的图标，此时用鼠标左键双击图像上某一点位置时，相机中心点即会自动移动到此点位置。要退出，只需单击右键。
在拖动画框时，尝试使用空格键、↑或↓键来调整框的角度、比例、位置。或者点击图像框外面八个方向箭头，用于移动相机中心点。
要退出［元件框］，只需单击右键。

无极性：单框，chip 0603或更小尺寸，无极性方向要求的图形

极性框：单框，有极性方向要求的图形；

短路框：单框，多个同样形状的元件脚间连锡或异物；

RC单框： 电阻或电容用一个框检查，包含本体和两端焊锡的范围；
电阻： 多框，chip0603或更大尺寸的电阻；

电容： 多框，chip0603或更大尺寸的电容；

钽电容、二极管：多框，有极性的元件；

三脚件：多框，常用于三极管；

单边脚：多框，多个同样形状的元件脚焊点；

SOP、QFP、排阻：各种对应的元件。

画出的元件框，可以直接调试标准值，用鼠标左键点击元件框使其处于选中状态，再点击图像右边的，出现对话框［元件注册信息］。

确定选择正确的算法：
区域法：适用于元件本体

焊点学习：适用于密集型IC引脚的焊点：
通过调整［误差修正］可改变基准值，向右调为降低基准值、偏宽松的检测标准，向左调为提高基准值、偏严格的检测标准。

IC短路：适用于如IC引脚等多个同样形状的元件脚间连锡或异物。
通过调整［面积阈值］和［分割阈值］，让每个IC引脚都被一个框完整地包围。

颜色提取：适用于多框的chip元件里专用的焊点检查框，或者稀疏型IC引脚的单个焊点。
调节［色调］的［下限］和［上限］，选定当前焊点上表示锡面的颜色分布范围，
同样，调节［亮度］和［饱和度］的值，使图像上有焊锡的区域以单一黑色直观显示出来，［检测值］的数据即表示单一黑色所占图像上的面积百分比值，处于［合格值］的正常范围内即可判定当前焊点合格。

OCV：适用于元件表面字符
调节［面积阈值］和［深度阈值］，让字符的痕迹较完整地显示出来，并最大可能让周围非字符范围不显示。

波峰焊点：适用于波峰焊自动上锡焊接的焊点

当一个元件画框完成，并已作正确设置算法标准后，就可以手工添加入元件库。点击元件框与外围灰色线之间的区域，选中整个元件，按下Ctrl + Q键，出现［元件库编辑］对话框，选择［类型］，输入［料号］值并确认后，右侧［元件库列表］中会添加进元件库信息，当前元件如果在中间有白色点，链接上元件库后就会显示绿色点。
点击元件框与外围灰色线之间的区域，选中整个元件：

按下Ctrl + Q键，出现［元件库编辑］对话框：

右侧［元件库列表］中会添加进元件库信息：

已经注册入元件库的框，点击元件框与外围灰色线之间的区域，选中整个元件，单击右键，点击［单点复制］，此时鼠标上附带着元件框，在下一个相同元件上点击左键，可见元件框已经自动粘贴于新的元件图像上，即可自动分配元件库的标准。

PCB上所有的元件全部画框完成后，点击［一键入库］或按下快捷键F1，无元件库标准的元件框会自动加入元件库。
如果PCB由多个同样的小板拼排而成，只需要将其中一块小板编辑元件框，进行了上述的步骤后，再在右侧［PCB图像］里框选中小板上的全部元件框，点击右键选择［复制元件（0度）］或者［复制元件（180度）］，然后粘贴到别的小板上，对正元件框的位置。

点击［路径优化(F2)］或按下快捷键F2,为整个PCB检查过程自动分配镜头路径。
点击菜单栏［文件管理］-［保存］

2.4 检测模式
点击［开始］或者按下面板按钮的［开始］键，

PCB从前一台机器进入AOI，自动检测完成后，流出到下一台机器。出现检测结果画面。

在检测结果画面，左上方是整个PCB的图像，右上方是当前NG所处的画面；
左下方是NG确认的列表，按键盘的↑↓键切换列表行，按键盘的←→键会跳入或退出当前NG元件的单框查看方式；
右下方是NG元件图像与注册元件图像相排列，以供人员确认。
当处于NG确认列表最下面一行时，再按↓键，或者在任意行时按Enter键，可以自动关闭检测结果画面。

2.5 调试程序
初步做成的PCB文件，注册元件只是提取一次元件的图像作为参考标准，有可能实际上同一PCB的其它引用该元件作为标准的位置、或者不同的PCB上同一位置都有可能存在较大图像差异，另外有可能SMT人员、设备、材料、工艺、环境（5M）的变化都会导致元件的图像差异较大，因此会使该PCB文件在检测过程中发生误判（将实际的良品判断为不良品）、漏检（将不良品判断为良品）。
根据实际使用情况，一般最初会将检验标准设定为偏向严格，即尽量不要产生漏检不良品流出到后面的工序去，相对应地就会产生较多的误判现象。然后通过调试程序来降低误判现象。
在检测模式下选中［调试模式］，并点击［设定］，在弹出的框里选中［NG时学习］，挑选正常生产的良品PCB投入检测。

检测完成后弹出检测结果，用键盘的→键选中到单个图像框，确认［NG元件图像］与［注册元件图像］略有差异，但也可作为良品标准图像，点击［添加组］在弹出的框内重新画好元件框并点击［确定］，此后［NG元件图像］处的这一个图像就添加为良品标准图像。

如果当前的图像不能作为良品标准图像，就不要进行［添加组］，例如以下图像上字符缺失的图像就不能作为良品标准图像。

点击［元件属性］，就会弹出注册元件时设置的信息，若经实际检测使用，认为有必要，才在此时修改当初的元件注册信息。一般出现的图像差异，只需通过［添加组］的方式添加较多的良品标准图像，来降低误判率。

因为各种原因导致元件框偏移，先点击［移动到当前元件］，再点击［进入编辑模式］，进入到编程模式中，

在编辑模式里选中偏移的元件框，再用鼠标左键移动到正确的元件位置上。

移动完成后，要点击一次［路径优化］或按下快捷键F2（每当有添加、删除、移动元件框后都要进行路径优化）。
完成调试程序后，再在检测模式下取消选中［调试模式］，并点击［设定］，在弹出的框里选中［全部不学习］。
第三部分 设备常见故障及排除方法

1．机器运行过程中晃动
原因及解决办法：机器水平未调好，使用水平仪将机器调好水平，拧紧固定脚杯的螺丝。调整机器水平步骤如下：
①将机器四脚悬空
②将机器左右调至水平
③将机器前后调至水平（只需调前方的一只地脚即可，三点可定一面），放下机器悬空的脚杯，拧紧固定脚杯的螺丝。
2．触摸机器遭电击
原因及解决办法：
机器地线接触不良或根本没有接地，机器运行过程中通过伺服驱动器会释放出一定电压的感应电。
通过接地保护可以解决这一问题，具体方法为，从机器的后盖螺丝上引一个线出去接到车间的专用地线上即可。（注意：切不可将静电线与地线混淆或接错）
3．机器长时间发出“嘀嘀……”的声音
原因及解决办法：
电脑硬件故障。检查内存条插入是否牢固，抽出后重新插入。或者由电脑维修人员检查有无其它故障。
4．运行程序时提示X或Y轴不能移动
原因一：运动控制卡的接口接触不良。
解决办法：关闭程序，拔出运动控制线的接口，检查接口处是否有堵塞或偏斜，排除问题后重新接上。
原因二：X或Y滤波器处接触不良或脱落。
解决办法：关闭电源，打开机器外壳确认是否有接触不良。
原因三：运动控制卡上的接线松动。
解决办法：打开机器后盖，使用万用表检测，锁紧松动处。
5．显示器黑屏
原因：显示器电源未开或其信号线没有接好导致接触不良
解决办法：检查显示器电源线和信号线。
6．左右或前后移动摄像头时元件框偏移
原因：镜头标定不准确。
解决办法：进行镜头标定。选取当前测试PCB板面上的一处清晰的字符或者定位孔进行镜头标定，标定区域附近要没有类似的图案，否则会导致标定结果不准确。
7．正常测试中误判过多
原因一：元件框偏移
解决办法：①检查PCB是否固定，固定好PCB板和固定夹具。
②先让机器回计算起点，看是否元件的坐标整体有偏移，重新定义坐标起点即可。
原因二：来料有更改（使用了待用料）
解决办法：再以新的元件重新注册一个标准，将原来的标准与新建的标准放在同一个组里面。
原因三：学习调试不充分导致误报。
解决办法：再多调试几块板。
8．元件漏判
原因一：元件未注册标准
解决办法：给该元件注册标准，并进行镜头优化。
原因二：增加元件后未进行镜头优化。
解决办法：优化镜头
原因三：与该元件相链接的标准误差范围过大。
解决办法：通过缩小误差倍数降低该元件标准的误差范围或者重新注册标准将原来的标准替换掉。
9．个别元件在测试过程中的常偏移或反向
原因一：元件框已偏。
解决方法：将镜头移到该元件位置将元件框拉正。
原因二：元件来料已变更或者丝印变化。
解决方法：将现在的元件在重新注册一个标准并和原来的标准放在同一个组中。
10．IC脚短路漏测
原因一：IC脚未画短路检测框。
解决方法：在标准图库中将该元件的标准进行短路检测。
原因二：短路检测阀值调得太大。
解决方法：在标准图库中将元件的短路检测阀值缩小。
11．MARK点识别不能通过导致无法测试
原因一：PCB板没有固定好。
解决方法：锁好固定PCB的夹具将板固定好。
原因二：PCB板没有按缩略图的方向放置。
解决方法：将PCB板按照缩略图的方向放置。
原因三：程序调试错误。
解决方法：去检查测试机种名称，调入正确的测试程序。
原因四：原来的MARK取点没有取好，或者PCB上是MARK已氧化，颜色差异过大。
解决方法：取消所有MARK，重新找点定义MARK点。
12．两台机器所做的程序互换后测试不能正常运行
原因：在机器制造过程中无法保证各个机器的机械原点处于同一位置，而我们做程序的坐标原点又是相对于机械原点的。
解决方法：两台机器互换程序后，重新定义坐标原点，然后将换过来的程序重新对正元件框位置。但是，两台机器互换程序，只适用于两台机器的进板和轨道方向相同、镜头固有分辨率相同的机器上可以互相共用PCB检测程序文件。
13．主机不通电
原因：电源插座故障。
解决办法：先用万用表打电源输入端是否有电压，如果没有就是无电源输入，需要更换电源。
第四部分 设备的维修和保养

4.1 为了设备正常运作及延长设备的使用寿命，请执行如下的定期保养工作：
1) 当天工作结束后，关掉电脑和设备的电源，对设备台面的灰尘用吸尘器吸干，如果没有吸尘器可用干毛巾将板屑灰尘等从台面上擦除。注意：千万不能用风枪吹，风枪会将灰尘、碎屑吹入设备台面内，附在丝杆、导轨或镜头上，影响设备的精度和寿命，如果有金属碎屑被吹入电器上还可能会有短路起火的危险。
2) 用毛巾擦净设备表面污垢。注意：不要用有机溶剂（如洗板水）来擦试设备表面，否则会损坏设备表面的油漆。
3) 每一个月对丝杆和导轨进行保养，先用干净的白布清除陈油，然后用10-11号油画笔将油脂均匀的涂刷到丝杆及导轨的表面。注意：润滑脂和润滑油一定要质量好的。否则会增加丝杆或导轨的表面摩擦，从而缩短丝杆和导轨的使用寿命，影响机器的准确定位等。推荐用：德国OKS特级油脂OKS422，或者参照保养贴片机使用的油脂.
4) 每1个月清洗一次工业电脑面板左侧的过滤棉。注意：过滤棉清洗后需晾干水分后再装回原位。
5) 每3个月对光源进行一次校验。因为LED灯使用半年后其亮度可能有轻微的变化，为了保证测试的正常，需对光源进行一次校验。
4.2每三个月对相机进行一次标定，因为相机经过每天不停地运动，要查看相机螺丝和镜头螺丝是否固定好，查看标定值是否在合格范围内。
各部件的详细检测过程
1) 确定各个槽形光电感应器是否正常工作
本设备上X轴和Y轴各有1个、轨道宽度方向上有2个槽形光电感应器，用纸片放入槽内或取出，其信号灯正常会有亮或灭的变化。

2) 确定PCB光电感应器是否正常工作
本设备在轨道进入端、左挡板气缸、右挡板气缸、出板端各装有一个光电感应器，正常情况时，有PCB从轨道上通过时，其信号灯会有颜色变化。
3) 确定机械限位开关是否正常工作
本设备的X轴和Y轴两端各有1个机械限位开关，可借助万用表检查确认，正常情况时连线的两端处于导通状态，当轴运行到末端时压住机械限位使连线两端断开。如果机械限位开关损坏，并排位置装有1个备用品可供更换。
4) 丝杆、导轨部位润滑保养
丝杆、导轨是设备运行的主要传动部件，保养方面最为重要，以保证设备的传动和定位精度。进行年度大保养时要注意清除陈油及灰尘，重新涂注新油，润滑脂推荐使用德国特级油脂OKS-422.具体操作步骤如下：
第一步：使用布条将丝杆/导轨上的陈油擦下来。

第二步：使用专用油枪将润滑脂均匀涂抹在丝杆表层，并通过推动X/Y轴来回移动，使其吸收。

第三步：如果导轨上滑块有注油嘴保护盖，注油前先取下来。

第四步：将注油枪头插入滑块注油嘴，并压紧，轻轻压注油枪压杆，让润滑脂均匀注入滑块之中，并让滑块在导轨上来回滑动，使润滑脂均匀涂入。