視覺技術,3D AOI 檢測原理簡介

2021-01-15 機械工程文萃

AOI（Automated Optical Inspection縮寫），中文全稱是自動光學檢測，基於光學原理來對焊接生產中遇到的常見缺陷進行檢測的設備。在如今的電子製造業中AOI設備如同其他工藝站位一樣有著重要的作用，傳統AOI由於2D成像原理上的一些缺陷，無法做到「既準又快」的檢出所有不良點同時又能兼顧設備產能，但是如何改進設備的性能以滿足各大電子廠對質量和產能的雙重要求呢？各大廠家開始在檢測方法上下功夫了，於是3D AOI設備就應運而生了。

說到3D測試就不得不說一下3D成像及其測試原理了：

1.雷射輪廓測量系統：使用線雷射器和面陣相機組合，在這種方法中，樣品或雷射束必須移動以完成輪廓掃描。這種成像速度相對較慢，比較適合對單一物體進行測試。COGNEX等光學設備廠家都推出了此類測試方法的儀器。

2.立體相機系統：需要將兩臺面陣相機呈不同角度放置，如同人眼一樣.這種成像方法有點是對相機硬體要求低，成本也低。但是相應缺點卻很讓人無奈：對環境光照非常敏感，由於光照角度變化、光照強度變化等環境因素的影響，相機拍攝的兩組圖片亮度差別會比較大，這會對匹配算法提出很大的挑戰。計算複雜度高。該方法是純視覺的方法，需要逐像素計算匹配；又因為上述多種因素的影響，需要保證匹配結果比較難，所以算法中會增加大量的錯誤剔除策略，因此對算法要求較高，也使得很多AOI廠家放棄了此種方法。但是很多民用相機廠家都很早推出了可以拍照的立體相機.


3.相移投影系統：包括一個投影儀、標準遠心鏡頭和一臺面陣相機。通常，以不同角度放置的多投影儀可以減少投影陰影。



你沒猜錯，介紹了這麼多厲害的3D成像方法，更多的AOI廠家選擇了這個成像測試系統。

這裡引用一片學術論文的內容[1]來對原理進行概述：

下圖就是互相間隔了1/4個周期的條紋光圖像



或許有人還沒看到這裡已經選擇的左上角的退出鍵了，但是我相信還是有很多小夥伴會堅持看完的，我會留在文章名稱，有興趣的同學可以到「知網」下載研究一下，還是很有意思的。


當然經過上邊這一套「驚天動地」的數模計算後，還是需要將結果信息通過3D建模還原成人類能能夠看懂的3D圖像的。下面來幾張OMRON比較成熟的3D AOI設備S730生成的測試結果圖：

2D                          3D



可以看到通過3D 的測試，可以很直觀的將原件或插針的高度和體積信息反饋出來，讓人能夠準確判定其質量狀態，這彌補了2D測試中對於元件焊接的狀態檢測或相鄰元件會帶來的幹擾因素等不足之處。

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