AOI基本知識(shí)介紹

AOI基本知識(shí)介紹題綱什么是AOI?為什么要引進(jìn)AOI?AOI的三個(gè)開(kāi)展階段AOI的工作原理AOI的制程位置AOI評(píng)估的三要素AOI優(yōu)缺點(diǎn)什么是AOI?AOI是英文AutomaticOpticalInspector的簡(jiǎn)寫(xiě),中文名為自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)儀。

為什么要引進(jìn)AOI？眾所周知，隨著LED產(chǎn)品越來(lái)越精細(xì)、效率要求越來(lái)越高，人工目檢顯然已經(jīng)適應(yīng)不了現(xiàn)代化工業(yè)要求，曾有研究說(shuō)明：當(dāng)兩個(gè)人檢測(cè)一樣的產(chǎn)品四次時(shí)，他們相互的認(rèn)同率只有50%，相信自己判斷的只有40%。且人容易疲勞和受情緒影響，一樣的產(chǎn)品周一的檢測(cè)效果和周六的檢測(cè)效果區(qū)別大相徑庭，白天和晚上的區(qū)別又不各有差異，戀愛(ài)階段和失戀階段的結(jié)果也截然不同。相對(duì)于人工目檢來(lái)說(shuō)：AOI具有更高的穩(wěn)定性、可重復(fù)性和更高的精準(zhǔn)度。而且一個(gè)普通10人的檢查崗位使用AOI后一個(gè)人就可以完成檢測(cè)工作，更重要的是，AOI可以生成一系列的測(cè)試數(shù)據(jù)反響給工藝工程師，做到防范于未然，及時(shí)發(fā)現(xiàn)前段制程出現(xiàn)的異常問(wèn)題。由此說(shuō)來(lái)使用AOI已成為L(zhǎng)ED行業(yè)檢測(cè)產(chǎn)品外觀的必然開(kāi)展趨勢(shì)。AOI的三個(gè)開(kāi)展階段：從國(guó)內(nèi)SMT引進(jìn)第一臺(tái)AOI到國(guó)內(nèi)自主研發(fā)生產(chǎn)AOI再到目前的AOI市場(chǎng)群雄逐鹿的現(xiàn)狀，AOI經(jīng)歷了三個(gè)開(kāi)展階段：一、被動(dòng)的承受AOI作為檢查裝置。〔對(duì)一個(gè)新鮮事物的好奇和認(rèn)知〕二、被客戶逼迫使用AOI?！步枰云焚|(zhì)保障設(shè)備取得更多訂單〕三、主動(dòng)要求使用AOI?！矊?duì)外交流更多，對(duì)自身期望更高〕AOI的工作原理：根本原理:用光學(xué)手段獲取被測(cè)物圖形，一般通過(guò)一傳感器〔攝像機(jī)〕獲得檢測(cè)物的照明圖象并數(shù)字化，然后以某種方法進(jìn)展比較，分析和判斷，相當(dāng)于將人工目檢自動(dòng)化，智能化。

AOI檢測(cè)分為兩局部：光學(xué)局部和圖像處理局部。通過(guò)光學(xué)局部獲得需要檢測(cè)的圖像；通過(guò)圖像處理局部來(lái)分析、處理和判斷。圖像處理局部需要很強(qiáng)的軟件支持，因?yàn)楦鞣N缺陷需要不同的計(jì)算方法用電腦進(jìn)展計(jì)算和判斷。人認(rèn)識(shí)物體是通過(guò)光線反射回來(lái)的量進(jìn)展判斷，反射量多為亮，反射量少為暗。AOI與人判斷原理一樣，以灰階值〔0~255〕來(lái)判斷瑕疵。AOI通過(guò)LED燈光代替自然光，光學(xué)透鏡和CCD代替人眼，把從光源反射回來(lái)的量與設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)展比較、分析和判斷。目前AOI共有四組光源，分別為同軸光、高環(huán)光、低環(huán)光和背光，打光效果如以下圖所示：

同軸光高環(huán)光背光低環(huán)光AOI可以檢測(cè)到的一些晶粒外觀不良，如以下圖所示：MESA線異常

探針痕跡過(guò)大發(fā)光區(qū)污染電極刮傷及污染PN電極色差多晶AOI的制程位置AOI在制程的位置是被安排在點(diǎn)測(cè)站和分類站之間，讀取點(diǎn)測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)檔后的Mapping圖，經(jīng)AOI掃描檢測(cè)后，在輸出的檔案中把外觀不良的晶粒修改成統(tǒng)一的外觀不良Bin。在分類作業(yè)時(shí)，就可以不用再挑揀該Bin的晶粒，到達(dá)把外觀不良晶粒剔除的功能。AOI評(píng)估的三要素：AOI作為一種檢測(cè)設(shè)備，擁有萬(wàn)變不離其宗的三個(gè)主要要素：快、準(zhǔn)、穩(wěn)！一、快，即檢測(cè)速度要快。AOI快速檢測(cè)的條件是什么？AOI的檢測(cè)速度分為兩個(gè)階段：1、拍攝圖像；2、處理圖像；因?yàn)橄鄼C(jī)的FOV〔視窗〕有限，所以就必須通過(guò)移動(dòng)X\Y平臺(tái)來(lái)拍攝完整個(gè)芯片的圖像，在X\Y平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程當(dāng)中又要考慮載臺(tái)什么時(shí)候開(kāi)場(chǎng)移動(dòng)、移動(dòng)到什么位子、什么時(shí)候開(kāi)場(chǎng)拍照，什么時(shí)候開(kāi)場(chǎng)進(jìn)展圖像處理和分析等等，也就是說(shuō)：AOI的檢測(cè)速度必須協(xié)調(diào)軟硬件同時(shí)工作，這里就牽涉到AOI使用什么樣的伺服系統(tǒng)、使用什么樣的相機(jī)、使用什么樣的絲桿、其核心算法又是什么？我們計(jì)算AOI的檢測(cè)速度是要從load到unload的整個(gè)時(shí)間，而不是單單從AOI本身提供的速度作為依據(jù)，因?yàn)橛泻芏郃OI的檢測(cè)速度只記錄了拍攝時(shí)間,而沒(méi)有記錄軟體處理分析時(shí)間，致使大家受蒙蔽。二、準(zhǔn)，即較高的檢出率和較低的誤判率。AOI的準(zhǔn)確判斷跟軟硬件都有密不可分的關(guān)系，當(dāng)然最主要的是軟件的核心算法，目前AOI種類繁多，算法也各不一樣，有使用邊緣檢測(cè)、法那么判斷、矢量分析、模板比較和統(tǒng)計(jì)建模等等，各有千秋，不能一言定論孰優(yōu)孰劣，除此之外，硬件的要求也是相比照較嚴(yán)格的，比方說(shuō)相機(jī)，相機(jī)是AOI眼睛，一個(gè)好的相機(jī)固然能夠捕捉到優(yōu)質(zhì)的圖像，這里不得不提到一個(gè)像素的問(wèn)題，經(jīng)常有朋友問(wèn)AOI的像素是多少，大家以為像素越高其檢測(cè)效果就更好，更準(zhǔn)確，其實(shí)不然，為什么呢？首先得明白幾個(gè)根本概念：1、相機(jī)像素.相機(jī)像素是指這個(gè)相機(jī)總共有多少個(gè)感光晶片，通常用萬(wàn)個(gè)為單位表示，以矩陣排列，百萬(wàn)像素相機(jī)的像素矩陣為W*H=1000*1000。2、相機(jī)分辨率.相機(jī)分辨率，指一個(gè)像素表示的實(shí)際物體的大小，用um*um表示，數(shù)值越小，分辨率越高。3、拍攝范圍〔FOV〕.FOV是指AOI相機(jī)實(shí)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。一樣的相機(jī)，分辨率越大，它的FOV就越大。例如：1K*1K的相機(jī)，分辨率為20um,那么它的FOV=1K*20×1k*20=20mm×20mm，如果用30um的分辨率，他的FOV=1K*30×1k*30=30mm×30mm。在圖像中，表現(xiàn)圖像細(xì)節(jié)不是由像素多少?zèng)Q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(duì)于1mm*0.5mm的零件，它總共占用像素1/0.02×0.5/0.02＝50×25個(gè)像素，如果采用30um的分辨率，表示同一個(gè)元件，那么有1/0.03×0.5/0.03=33×17個(gè)像素，顯然20um的分辨率表現(xiàn)圖像細(xì)節(jié)方面好過(guò)30um的分辨率。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(jī)有何好處呢？答案只有一個(gè)：減少拍攝次數(shù)，提高AOI的測(cè)試速度。一個(gè)是一百萬(wàn)像素，另一個(gè)是三百萬(wàn)像素，清晰度一樣〔分辨率均為20um),第一個(gè)相機(jī)的FOV是20mm×20mm＝400平方mm，第二個(gè)相機(jī)的FOV是1200平方mm,拍攝同一個(gè)物體，假設(shè)第一個(gè)相機(jī)要拍攝30個(gè)圖像，第二個(gè)相機(jī)那么只需拍攝10個(gè)圖像就可以了。三、穩(wěn)，即AOI的重復(fù)穩(wěn)定性?？赡茉谑褂弥邪l(fā)生這樣的情況：一個(gè)程序制作完投入測(cè)試后待到關(guān)機(jī)后第二天再進(jìn)展測(cè)試的時(shí)候誤判大大上升，甚至有漏測(cè)的情況，這跟AOI的光源、相機(jī)有很大關(guān)系，目前來(lái)說(shuō)：LED燈優(yōu)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(gè)的，每一個(gè)燈管的波長(zhǎng)亮度都存在一定的差異，如果一個(gè)光源沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)肅的燈管篩選，就必然產(chǎn)生光源預(yù)熱不一致、亮度不一致、波長(zhǎng)不一致等因素，從而影響測(cè)試效果，出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。其次是相機(jī)的鏡頭，一般的工業(yè)鏡頭容易受環(huán)境即溫度的影響，這些都是影響AOI穩(wěn)定的因素。我們?cè)谠u(píng)估中可以每天重復(fù)測(cè)試一樣的芯片10-20次，記錄其良率偏差，即可判斷AOI的重復(fù)穩(wěn)定性。AOI優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省人力，降低人工本錢。增加生產(chǎn)效率，提高生產(chǎn)產(chǎn)能。統(tǒng)一檢