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由于對(duì)AOI光學(xué)檢測(cè)儀的原理不是很理解,有哪位高手幫忙翻譯一下以下的原理與簡(jiǎn)介?在這里先說聲謝謝了!

人認(rèn)識(shí)物體是通過光線反射回來(lái)的量進(jìn)行判斷，反射量多為亮，反射量少為暗。AOI與人判斷原理相同。 AOI通過人工光源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)的量與已經(jīng)編好程的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較、分析和判斷。目前最常用的圖像識(shí)別算法為灰度相關(guān)算法，通過計(jì)算歸一化的灰度相關(guān)(normalized greyscale correlation)來(lái)量化檢測(cè)圖像和標(biāo)準(zhǔn)圖像之間的相似程度?；叶认嚓P(guān)的取值介于“0”和“1000”之間，“1000”代表圖像完全相同，“0”代表圖像完全不同，一般通過設(shè)定一個(gè)臨界相關(guān)值(如650)來(lái)判斷檢測(cè)圖像是否發(fā)生變化。相關(guān)值大于或等于臨界相關(guān)值的為正常圖像(元件或焊點(diǎn)正常)，而小于臨界相關(guān)值的為異常圖像(元件或焊點(diǎn)異常)本社導(dǎo)入的AOI設(shè)備采用歸一化的彩色相關(guān)算法(normalized color correlation)，以RGB三基色的階調(diào)度進(jìn)行計(jì)算相似度。AOI簡(jiǎn)介( 1)強(qiáng)大的檢測(cè)功能 Otek 自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)儀采用自主開發(fā)的歸一化的彩色相關(guān)算法(normalized color correlation)來(lái)代替一般使用的灰度相關(guān)算法。由于彩色相關(guān)算法充分利用彩色圖像中的紅綠蘭(RGB)三基色的全部信息，所以比灰度相關(guān)算法具有更高的識(shí)別準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。彩色相關(guān)算法所利用的信息量比灰度相關(guān)算法多2倍，所以彩色相關(guān)的運(yùn)算速度也減慢2倍，但是通過采用專門為多媒體應(yīng)用所開發(fā)的專門運(yùn)算指令集(MMX)技術(shù)使得Otek自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)儀可以在同樣或者更短的時(shí)間內(nèi)搜索更多的圖像信息。該設(shè)備依靠特殊的光源設(shè)置，可以使焊點(diǎn)在少錫和多錫時(shí)的圖像與正常情況時(shí)圖像的明暗程度發(fā)生明顯變化，從而可以檢測(cè)出焊錫錯(cuò)誤。Otek的焊錫檢測(cè)算法具有檢測(cè)準(zhǔn)確度高、誤檢低的特點(diǎn)。: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-10-01

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1 引言在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，電子產(chǎn)品制造廠商必須確保產(chǎn)品的質(zhì)量，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，在產(chǎn)品制造過程中對(duì)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)半成品或成品進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測(cè)尤為重要，隨著表面組裝技術(shù)(SMT)中使用的印制電路板線路圖形精細(xì)化、SMD元件微型化及SMT組件高密度組裝、快速組裝的發(fā)展趨勢(shì)，采用目檢或人工光學(xué)檢測(cè)的方式檢測(cè)已不能適應(yīng)，自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)(AOI)技術(shù)作為質(zhì)量檢測(cè)的技術(shù)手段已是大勢(shì)所趨。2 AOI工作原理SMT中應(yīng)用AOI技術(shù)的形式多種多樣，但其基本原理是相同的(如圖1所示)，即用光學(xué)手段獲取被測(cè)物圖形，一般通過一傳感器(攝像機(jī))獲得檢測(cè)物的照明圖像并數(shù)字化，然后以某種方法進(jìn)行比較、分析、檢驗(yàn)和判斷，相當(dāng)于將人工目視檢測(cè)自動(dòng)化、智能化。2.1 分析算法不同AOI軟、硬件設(shè)計(jì)各有特點(diǎn)，總體來(lái)看，其分析、判斷算法可分為2種，即設(shè)計(jì)規(guī)則檢驗(yàn)(DRC)和圖形識(shí)別檢驗(yàn)。(1) DRC法是按照一些給定的規(guī)則檢測(cè)圖形。如以所有連線應(yīng)以焊點(diǎn)為端點(diǎn)，所有引線寬度、間隔不小于某一規(guī)定值等規(guī)則檢測(cè)PCB電路圖形。圖2是一種基于該方法的焊膏橋連檢測(cè)圖像，在提取PCB上焊膏的數(shù)字圖像后，根據(jù)其焊盤間隔區(qū)域中焊膏形態(tài)來(lái)判斷其是否為橋連，如果按某一敏感度測(cè)得的焊膏外形逾越了預(yù)設(shè)警戒線，即被認(rèn)定為橋連[1]，DRC方法具有可以從算法上保證被檢驗(yàn)的圖形的正確性，相應(yīng)的AOI系統(tǒng)制造容易，算法邏輯容易實(shí)現(xiàn)高速處理，程序編輯量小，數(shù)據(jù)占用空間小等特點(diǎn)，但該方法確定邊界能力較差，往往需要設(shè)計(jì)特定方法來(lái)確定邊界位置。(2)圖形識(shí)別法是將AOI系統(tǒng)中存儲(chǔ)的數(shù)字化圖形與實(shí)驗(yàn)檢測(cè)圖像比較，從而獲得檢測(cè)結(jié)果，如檢測(cè)PCB電路時(shí)，首先按照一塊完好的PCB或根據(jù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)模型建立起檢測(cè)文件(標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化圖像)與檢測(cè)文件(實(shí)際數(shù)字化圖像)進(jìn)行比較，圖3為采用該原理對(duì)組裝后的PCB進(jìn)行的質(zhì)量檢測(cè)，這種方式的檢測(cè)精度取決于標(biāo)準(zhǔn)圖像、分辨力和所用檢測(cè)程序，可取得較高的檢測(cè)精度，但具有采集數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理要求高等特點(diǎn)，由于圖形識(shí)別法用設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)代替DRC中的設(shè)計(jì)原則，具有明顯的使用優(yōu)越性。2.2 圖象識(shí)別(1)圖像分析技術(shù)，隨著計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，目前有許多成熟的圖像分析技術(shù)，包括模板匹配法(或自動(dòng)對(duì)比)、邊緣檢測(cè)法、特征提取法(二值圖)、灰度直方圖法、傅里葉分析法、光學(xué)特征識(shí)別法等，每個(gè)技術(shù)都有優(yōu)勢(shì)和局限。模板比較法通過獲得一物體圖像，如片狀電容或QFP，并用該信息產(chǎn)生一個(gè)剛性的基于象素的模板，在檢測(cè)位置的附近，傳感器找出相同的物體，當(dāng)相關(guān)區(qū)域中所有點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估之后，找出模板與圖像之間有最小差別的位置停止搜尋，系統(tǒng)為每個(gè)要檢查的物體產(chǎn)生這種模板，通過在不同位置使用相應(yīng)模塊，建立對(duì)整個(gè)板的檢查程序，來(lái)檢查所有要求的元件。由于元件檢測(cè)圖像很少完全匹配模板，所以模板是用一定數(shù)量的容許誤差來(lái)確認(rèn)匹配的，如果模板太僵硬，可能產(chǎn)生對(duì)元件的"誤報(bào)";如果模板松散到接受大范圍的可能變量，也會(huì)導(dǎo)致誤報(bào)。(2)運(yùn)算法則。幾種流行的圖像分析技術(shù)結(jié)合在一個(gè)"處方"內(nèi)，希望一個(gè)運(yùn)算法則，特別適合于特殊元件類型，在有許多元件的復(fù)雜板上，可能形成眾多的不同運(yùn)算法則，要求工程師在需要改變或調(diào)整時(shí)做大量的重新編程。例如當(dāng)一個(gè)供應(yīng)商修改一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)元件時(shí)，對(duì)該元件的運(yùn)算法就可能需要調(diào)整，新的變化出現(xiàn)，用戶必須調(diào)整或"扭轉(zhuǎn)"運(yùn)算法則來(lái)接納所有可能的變化，例如一個(gè)0805片式電容，可以分類為具有一定尺寸和矩形形狀、兩條亮邊中間包圍較黑色的區(qū)域，然后這個(gè)外部簡(jiǎn)單的元件外形可能變化很大，傳統(tǒng)的、基于運(yùn)算法則的AOI方法經(jīng)常太過嚴(yán)格，以至于不能接納對(duì)比度、尺寸、形狀和陰影合理的變化，甚至不重要的元件也可能難以可靠地查找和檢查，造成有元件而系統(tǒng)不能發(fā)現(xiàn)的"錯(cuò)誤拒絕"。還有就是由于可接受與不可接受圖像的差別細(xì)小，運(yùn)算法則不能區(qū)分，引起"錯(cuò)誤接收"，真正缺陷不能發(fā)現(xiàn)，為了解決一些問題，用戶在圖像分析領(lǐng)域中要有適當(dāng)?shù)闹R(shí)，其次是傳統(tǒng)的AOI要不斷廣泛地再編程，調(diào)整AOI方法以接納合理的變化，對(duì)一個(gè)新版設(shè)計(jì)或優(yōu)化一個(gè)檢查程序時(shí)，可能花上1-2天，甚至幾周作細(xì)小的扭轉(zhuǎn)。(3)統(tǒng)計(jì)建模技術(shù)。為克服傳統(tǒng)圖象處理方法的缺點(diǎn)，AOI采用自調(diào)性的軟件技術(shù)，其設(shè)計(jì)將用戶從運(yùn)算法則的復(fù)雜性中分開，通過顯示一系列要確認(rèn)為物體的例子，使用一種數(shù)學(xué)技術(shù)，即統(tǒng)計(jì)外形建模技術(shù)(SAM)來(lái)自動(dòng)計(jì)算怎樣識(shí)別合理的圖像變化，不同于基于運(yùn)算法則的方法，SAM使用自調(diào)性、基于知識(shí)的軟件來(lái)計(jì)算變量。這樣可減少編程時(shí)間，消除每天的調(diào)整，而且誤報(bào)率比現(xiàn)有的AOI方法低10-20倍。(4)柔性化技術(shù)，傳統(tǒng)的AOI系統(tǒng)主要依靠識(shí)別元件邊緣來(lái)達(dá)到準(zhǔn)確和可重復(fù)性測(cè)量，一旦邊緣找到，通常利用這些邊緣的對(duì)稱模型產(chǎn)生元件在板表面的坐標(biāo)，但是用視覺技術(shù)很難找到邊緣，因?yàn)樵吘壊皇峭耆本€，用一條直線去配合這種邊緣的企圖都是有問題的，此外，邊緣傾向于黑色背景上的黑色區(qū)域，要準(zhǔn)確地確認(rèn)就會(huì)產(chǎn)生象素噪音變量，因?yàn)橄笏夭荒茏銐蛐?，否則容易產(chǎn)生一些象素分割的影響。基于邊緣識(shí)別的方法，一個(gè)好的視覺系統(tǒng)常會(huì)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)偏差大約為1-/10象素的可重復(fù)性，而SAM技術(shù)能提供標(biāo)準(zhǔn)偏差相當(dāng)于1/20象素的可重復(fù)性元件。元件位置上的總變量小于1個(gè)象素的各3/10，因此要匹配到3個(gè)元件時(shí)，應(yīng)改進(jìn)精度和可重復(fù)性。檢查個(gè)1特定元件類型時(shí)，SAM是內(nèi)在靈活的，當(dāng)吻合1個(gè)外形大不相同的合法元件時(shí)，它會(huì)在x和y軸上移動(dòng)，企圖通過位置調(diào)節(jié)達(dá)到最佳吻合，當(dāng)用一適當(dāng)?shù)腟AM模型吻合元件時(shí)，只允許實(shí)際上可發(fā)生的那些外形，而不要妥協(xié)x和y的位置，比如某些可允許的元件顏色變量是由于遮蔽或過渡曝光臨近較大元件所引起的，傳統(tǒng)運(yùn)算法則是不可能接納的，但由于SAM計(jì)算出所允許的圖像變更，使用者無(wú)需依靠大量編程的運(yùn)算法則或供應(yīng)商供應(yīng)的運(yùn)算法則庫(kù)就可以接納。(5)立體視覺成像技術(shù)。傳統(tǒng)AOI系統(tǒng)不能完全接納PCB外形，是由于局部彎曲產(chǎn)生的自然三維變化，現(xiàn)有AOI系統(tǒng)通常使用遠(yuǎn)心透鏡來(lái)從光學(xué)上去掉視差與透視的效果，因?yàn)楦叨壬系耐敢曅Ч蝗サ?，在圖像邊緣上的物體看上去與中間的物體在同一平面。這消除了光學(xué)視差錯(cuò)誤，但是應(yīng)該跟隨板表面弧形的點(diǎn)與點(diǎn)之間的測(cè)量成為跨過平面弦的直線距離，造成重要的測(cè)量誤差且自動(dòng)去掉有關(guān)板表面形狀的有價(jià)值信息。通過將SAM技術(shù)與兩排攝像機(jī)的立體視覺安排相結(jié)合，此AOI系統(tǒng)可測(cè)量和接納物體與表面高度，而結(jié)果在數(shù)學(xué)上呈現(xiàn)平直PCB，呈一定角度的攝像機(jī)提供物體的兩個(gè)透視，然后計(jì)算PCB的高度圖形和三維表面拓?fù)鋱D形，在板上任何元件的精確位置也通過計(jì)入其在板表面的高度來(lái)進(jìn)行計(jì)算，工作時(shí)AOI設(shè)備使用一標(biāo)準(zhǔn)板傳送帶在攝像機(jī)下面按刻度移動(dòng)PCB通過攝像機(jī)排列，將圖像的立體象對(duì)排列構(gòu)成一副照相鑲嵌圖，然后對(duì)此照相鑲嵌圖進(jìn)行合成變平或?qū)崟r(shí)分析，SAM技術(shù)與立體視覺成像技術(shù)的結(jié)合具有高的精度和可重復(fù)性，可用于重要元件確認(rèn)和PCB檢查。: 回答者：網(wǎng)友

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