AOI検出の動作原理
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- #1 AOI検出とは？
- #2 AOI検出の動作原理
- #3 2D AOIと3D AOIの違い
#1 AOI検出とは？
自動光学検査（AOI） は、光学原理と画像処理技術を利用して、PCBA基板上の部品のはんだ接合部を検査する技術です。はんだ接合部の微細な欠陥を迅速に特定でき、目視検査の限界を効果的に克服します。
(画像出典：インターネット)
#2 AOI検出の動作原理
AOI検出装置は、主に光の反射の原理を利用して、PCBA基板上の部品のはんだ接合部を識別し、検査します。検査中に得られた画像情報はデータに変換され、AOIデータベース内の合格パラメータと比較され、検査対象のはんだ接合部に欠陥があるかどうかを判断します。
(画像出典：インターネット)
AOI検出のワークフローに基づき、以下の4つの段階に分けられます。
画像取得段階
検査対象物をスキャンし、画像を収集する役割を担います。
AOI光源は、高角度と低角度のRGBリングライト（赤、緑、青）の組み合わせで構成されています。さまざまな角度と色の光で異なる層のはんだ接合部を照射し、はんだ接合部からの反射光をコンピュータに取り込みます。
(画像出典：インターネット)
カメラはPCBA基板の真上に垂直に配置され、部品のはんだ接合部の画像を撮影します。入射角と反射角が等しいという原理に従い、はんだ接合部の異なる角度や層で反射した光情報が、異なる色でカメラに捉えられます。
(AOI画像取得の原理)
データ処理段階
収集した画像データを分類・変換する役割を担います。
AOI装置のコンピュータは、収集した画像の特徴をアルゴリズムで処理し（ノイズ除去、補正、強調など）、その後の分析のために画質を向上させます。
(データ処理後の画像)
画像分析段階
処理された画像から特徴を抽出し、テンプレートマッチングや色抽出などの方法を用いてAOIデータベース内の合格パラメータと比較し、画像内の欠陥を特定する役割を担います。
色抽出比較：一般的に、はんだ接合部の赤色領域ははんだ接合部の平坦面からの反射、緑色領域は部品ピンのはんだの這い上がり角度が小さいこと、青色領域ははんだの這い上がり角度が大きいことを示します。画像内の各色の割合を抽出し、合格テンプレートの割合と比較することで、しきい値範囲内にあれば基板は合格、そうでなければ事前に定義された欠陥タイプに基づいて欠陥レポートを生成します。
(AOI色抽出比較：しきい値内 = 合格基板)
テンプレート比較： 通常、AOIデータベース内の合格パラメータは、インポートされた部品パッケージデータをテンプレートとして基づいています。AOI検出中、検査対象のPCBA基板の画像はAOIデータベース内の合格パラメータと比較され、はんだ接合部に欠陥があるかどうかを判断します。
(AOIテンプレート比較：はんだブリッジ)
報告段階
検査結果を報告する役割を担います。
画像分析後、AOIデータベース内の合格パラメータと一致しないPCBA基板はNG基板としてラベル付けされ、欠陥が自動的にマークされ、スタッフによるさらなる検査と修理が行われます。合格パラメータと一致する基板はOK基板としてラベル付けされ、自動的に次の工程のための受け取り機に搬送されます。
#3 2D AOIと3D AOIの違い
2D AOI検出
主にRGB平面照明を使用して、単一角度から部品の2D画像を取得します。はんだ接合部からの光の反射を処理し、画像分析段階で色の割合を分析して欠陥を検出します。
(2D AOIイメージング)
利点： 2D AOI装置は適用範囲が広く、コストが比較的低く、PCBA基板上の部品欠落、位置ずれ、銅箔露出、はんだブリッジなどのはんだ付け欠陥を迅速に検出できます。
(画像出典：インターネット)
欠点： 2D AOIは、ICピンの浮きや浮き上がりなどの欠陥を複数の角度から検査できず、エッジ測定は照明の変化に大きく影響されるため、その能力に限界があります。
3D AOI検出
2D AOIに加えて、3D AOIは構造化光イメージングを追加します。グレーティングを使用して2Dでは欠落していた高さ情報を復元することで、複数の角度から部品ピンのはんだ付け状態の検出を可能にし、2D AOIにおけるICピンの浮きや浮き上がりなどの限界に対処します。
(3D AOIイメージング)
欠点： 3D AOIの技術的な複雑さはより高く、専門的なメンテナンスが必要であり、そのコストは2D AOIと比較して高くなります。
AOI装置は物体の表面に基づいて画像を取得するため、大きなグランドパッドの下にある部品のはんだ接合部の欠陥はAOIでは検出できず、代わりにX線検査が必要です。
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