AOI 檢測運作原理
1 分鐘
- #1. 什麼是 AOI 檢測？
- #2. AOI 檢測運作原理
- #3. 2D AOI 與 3D AOI 的差異
#1. 什麼是 AOI 檢測？
自動光學檢測（Automated Optical Inspection，AOI）是一種運用光學原理與影像處理技術，對 PCBA（印刷電路板組裝）上的元件焊點／焊錫接點進行檢查的技術。
它能快速辨識焊點中的細微缺陷，有效彌補人工目視檢查的限制。
（圖片來源：網路）
#2. AOI 檢測運作原理
AOI 檢測設備主要利用光線反射原理，對 PCBA 電路板上的元件焊點進行辨識與檢查。
檢測過程取得的影像資訊會被轉換為資料，並與 AOI 資料庫中的合格參數進行比對，以判定受測焊點是否存在缺陷。
（圖片來源：網路）
依據 AOI 檢測流程，可分為以下四個階段：
影像擷取階段
負責掃描受測物並蒐集影像。
AOI 光源通常由高角度與低角度的 RGB 環形光（紅、綠、藍）組合而成，透過不同角度與顏色照射不同層級的焊點，並將焊點反射光蒐集至電腦。
（圖片來源：網路）
相機垂直架設於 PCBA 電路板上方以拍攝元件焊點影像；依「入射角等於反射角」的原理，焊點於不同角度與不同層級的反射光會以不同顏色被相機擷取。
（AOI 影像擷取原理）
(2) 資料處理階段
負責對蒐集到的影像資料進行分類與轉換。
AOI 設備的電腦會以演算法處理已擷取的影像特徵，例如去雜訊、校正與增強，以提升影像品質，供後續分析使用。
（資料處理後影像）
影像分析階段
負責從處理後影像中擷取特徵，並透過樣板比對、色彩擷取等方法與 AOI 資料庫中的合格參數比對，以辨識影像中的缺陷。
色彩擷取比對：一般而言，焊點影像中的紅色區域多代表焊點平坦面的反射；綠色區域代表元件腳位的焊錫爬升角較小；藍色區域代表焊錫爬升角較大。透過擷取影像中各顏色比例並與合格樣板的比例比對：若落在門檻值範圍內則判定為合格板；否則依預先定義的不良類型產生缺陷報告。
（AOI 色彩擷取比對：在門檻值內＝合格板）
樣板比對：AOI 資料庫中的合格參數通常以匯入的元件封裝資料建立為樣板。AOI 檢測時，將受測 PCBA 電路板影像與 AOI 資料庫中的合格參數進行比對，以判定焊點是否存在缺陷。
（AOI 樣板比對：焊錫短路／錫橋）
報告階段
負責輸出檢測結果。
影像分析後，凡與 AOI 資料庫合格參數不符者會被標示為 NG 板，缺陷位置會自動標記，供人員後續檢查與返修。
符合合格參數者會被標示為 OK 板，並自動送往收板機進入下一製程。
#3. 2D AOI 與 3D AOI 的差異
2D AOI 檢測
主要使用 RGB 平面打光，從單一角度取得元件的 2D 影像。透過處理焊點反射光，在影像分析階段分析影像中的色彩比例以偵測缺陷。
（2D AOI 成像）
優點：2D AOI 應用範圍廣、成本相對較低，可快速偵測 PCBA 上的缺件、偏移、露銅、焊錫短路（錫橋）等焊接缺陷。
（圖片來源：網路）
缺點：2D AOI 無法從多角度檢查 IC 腳翹起／浮腳等缺陷，且邊緣量測容易受照明變化影響，導致能力受限。
3D AOI 檢測
在 2D AOI 的基礎上加入結構光成像。透過光柵等方式重建 2D 影像缺乏的高度資訊，使其能從多角度檢測元件腳位的焊接狀態，改善 2D AOI 對 IC 腳翹起／浮腳等情況的限制。
（3D AOI 成像）
缺點：3D AOI 技術複雜度較高，需專業維護，且成本相較 2D AOI 更高。由於 AOI 以物體表面成像為主，對於具有大面積接地焊盤且缺陷位於元件底部的焊點，AOI 難以檢出，通常需改用 X 光檢查。
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