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AOI的正確挑選與合理應用

論文神州視覺2011年11月10日次瀏覽

  一、快,AOI快速檢測的條件是什么?

  AOI的檢測速度分為兩個階段,1、拍攝圖像;2、處理圖像;因為相機的FOV有限,所以就必須通過移動X\Y平臺來拍攝完整個PCB的圖像,在X\Y平臺的運動過程當中又要考慮攝像機什么時候開始移動、移動到什么位子、什么時候開始拍照,什么時候開始進行圖像處理和分析等等,也就是說:AOI的檢測速度必須協調軟硬件同時工作,這里就牽涉到AOI使用什么樣的伺服系統、使用什么樣的相機、使用什么樣的絲桿、其核心算法又是什么?我們計算AOI的檢測速度是要從進板到出板的整個時間,而不是單單從AOI本身提供的速度作為依據,因為有很多AOI的檢測速度只記錄了拍攝時間或者只記錄了處理時間,以此使大家受蒙蔽。

  二、準,AOI的準指的是有較高的檢出率和較低的誤判率。

  也就是說AOI相當于一架天枰,必須準確的衡量誤判和檢出率。AOI的準確判斷跟軟硬件都有密不可分的關系,當然最主要的是軟件的核心算法,目前AOI種類繁多,算法也各不相同,有使用該邊緣檢測、法則判斷、矢量分析、模板比較和統計建模等等,雖然不能一言定論孰優孰劣,但從實際應用比較中可以知道,統計建模更加靈活、操作更加簡單,基于數學運算方式更加準確。統計建模必將是未來AOI發展的一個趨勢。初次之外,硬件的要求也是相對比較嚴格的,比如說相機,相機是AOI眼睛,一個好的相機固然能夠捕捉到優質的圖像,這里不得不提到一個像素的問題,經常有朋友問AOI的像素是多少,大家以為像素越高其檢測效果就更高好,更準確,其實不然,為什么呢?首先得明白幾個基本概念:相機像素、相機的分辨率和拍攝范圍FOV。相機像素 是指這個相機總共有多少個感光晶片,通常用萬個為單位表示,以矩陣排列,例如3百萬像素、2百萬像素、百萬像素、40萬像素。百萬像素相機的像素矩陣為W*H=1000*1000.相機分辨率,指一個像素表示實際物體的大小,用um*um表示,AOI常用的分辨率有30um,25um,20um,18um,15um等。數值越小,分辨率越高。FOV是指AOI相機實際拍攝的面積,以毫米×毫米表示。FOV是由像素多少和分辨率決定的。相同的相機,分辨率越大,它的FOV就越小。例如1K*1K的相機,分辨率為20um,則他的FOV=1K*20 × 1k*20=20mm ×20mm,如果用30um的分辨率,他的FOV=1K*30×1k*30=30mm×30mm。

  Z 在圖像中,表現圖像細節不是由像素多少決定的,而是由分辨率決定的。分辨率是由廠商選擇的鏡頭焦距決定的。如果一家AOI采用20um分辨率,對于1mm*0.5mm的零件,它總共占用像素1/0.02 ×0.5/0.02=50×25個像素,如果采用30um的分辨率,表示同一個元件,則有1/0.03×0.5/0.03=33×17個像素,顯然20um的分辨率表現圖像細節方面好過30um的分辨率。

  o蓕既然像素的多少不決定圖像的分辨率(清晰度),那么大像素相機有何好處呢?答案只有一個:減少拍攝次數,提高AOI的測試速度。1個是1百萬像素,另1個是3百萬像素,清晰度相同(分辨率均為20um),第1個相機的FOV是20mm×20mm=400平方mm,第二個相機的FOV是1200平方mm,拍攝同一個PCB,假設第1個相機要拍攝30個圖像,第2個相機則只需拍攝10個圖像就可以了。顯然,我們用戶沒必要太深入全面了解AOI的相機,但相機作為AOI的一個重要部件,我個人認為,從以下幾個方面簡單評價就已經足夠了:

  1、了解相機的分辨率,例如要測試英制0402元件,至少需要25um的分辨率。

  2、看圖像質量是否清晰,對比度是否好,是否能將我們關心的特征部分表現出來。

  因為圖像質量不僅決定于相機,還決定于鏡頭、采集卡和光源等。

  3、要關注AOI的整體測試速度,而不是關注像素多少。像素多固然對速度有

  好處,但AOI的測試速度是由XY平臺的移動、相機的拍攝性能、圖像處理速度、整個系統的優化等綜合因素決定,作為用戶來講,我們考慮的是最終的測試速度.

  有些商家強調是多少多少像素,可能給我們用戶一個誤解,認為像素多的相機就好,就貴,就高檔。其實,還有許多其它參數來衡量一個相機的綜合價值,例如數字相機好過模擬相機,CCD的好過CMOS的,3CCD相機好過單CCD彩色相機,單CCD彩色相機貴過黑白相機,飛行拍攝相機好過逐行掃描相機,逐行掃描相機好過隔行掃描相機,幀率快的相機好過幀率慢的相機,還有不同的接口方式,不同廠家的晶片,等等等等......我本人見過一款3百萬像素的AOI,采用CMOS晶片,1394傳輸,市場價格低于4千人民幣。也見過1款1百萬像素的相機,3CCD的,網上報價為9萬人民幣。雖然這個價格不能說明一切,但一分價格一分貨,至少對我們理解相機的優劣上有點參考,事實上這兩種相機的圖像質量差別非常大。

  像素多固然有他的好處,但也有他的一些不足,例如可能圖像變形大、FOV內照明不均勻、有較大的視場差等,需要用其它辦法去彌補和克服,也可能相應增加一些成本。但這是開發商的事情,我們關心的是圖像質量、分辨率、AOI整體的測試速度以及AOI性能方面的東西,正如我們關心的是雞蛋的味道和品質,而無需關心下蛋的母雞一樣。

  三、穩,顧名思義,指AOI的穩定性,即故障的發生率,可重復性等,如果大家已經使用了AOI,肯定有這樣的情況發生過:即一個程序制作完投入測試后待到關機后第二天再進行測試的時候誤判大大回升,甚至有漏測的情況,這跟AOI的光源、相機有很大關系,目前來說:LED燈優于白熾燈和熒光燈、但同樣的LED燈管有幾分錢幾毛錢和幾塊錢一個的,每一個燈管的波長亮度都存在一定的差異,如果一個光源沒有經過嚴肅的燈管篩選,就必然產生光源預熱不一致、亮度不一致、波長不一致等因素,從而影響測試效果,出現不穩定的情況。其次,如果絲桿導軌的精密度不夠高,就很容易經常發生偏移等現象,目前來說研磨絲桿好過普通絲桿,其次是相機的鏡頭,一般的工業鏡頭容易受環境即溫度的影響,還有受周圍設備的磁場*****,這些都是影響AOI穩定的因素。

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