隨著目前線路板密度不斷增高以及封裝不斷縮小，過(guò)去的檢測(cè)方法已不能滿足高速生產(chǎn)的要求，一種新的矢量檢測(cè)法應(yīng)運(yùn)而生。在PCB裝配過(guò)程中采用矢量成像技術(shù)來(lái)識(shí)別和放置元件，可以提高檢測(cè)的精度、速度和可靠性。

PCB裝配生產(chǎn)線上的每臺(tái)設(shè)備其性能都因需求而異，生產(chǎn)廠商對(duì)產(chǎn)量的要求加上線路板上更高的密度、更復(fù)雜的排板技術(shù)及更小的元件等等，都給錫膏涂覆、元件貼放、回流焊以及對(duì)這些過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)帶來(lái)了極大的困難。

產(chǎn)量提高和封裝減小增加了檢測(cè)難度，使得現(xiàn)在的檢測(cè)和分析方法已跟不上業(yè)界發(fā)展的需求。過(guò)去幾年里人們開(kāi)發(fā)出多種不同類型的方法對(duì)印刷電路板裝配進(jìn)行檢測(cè)，如X射線檢測(cè)、激光掃描、自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)(AOI)及X射線/AOI混合檢測(cè)等，這些方法中只有AOI具有在線檢測(cè)能力，而其他方法只能在較小范圍內(nèi)使用，如激光掃描用于錫膏檢測(cè)，二維或三維X射線則用于檢測(cè)面陣列器件內(nèi)的錫球互聯(lián)情況。

自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)的基本原理是使用軟件工具使操作人員找到并確定元件的位置，可檢測(cè)出有引腳器件、芯片級(jí)封裝(CSP)及球柵陣列(BGA)封裝器件等。傳統(tǒng)AOI依靠對(duì)像素網(wǎng)格值進(jìn)行分析來(lái)確認(rèn)線路板上元件的位置，這種方法又稱為灰度相關(guān)法，它將元件灰度模型或參考圖與板上實(shí)際元件相比較，一旦選準(zhǔn)要搜索的模型，圖像處理系統(tǒng)就通過(guò)計(jì)算像素?cái)?shù)目找尋一個(gè)與之精確匹配的元件，如果找到了，元件的位置也就知道了。由于系統(tǒng)不斷會(huì)檢測(cè)到一些新元件，因此為適應(yīng)這些新的元件形狀參考圖形可能經(jīng)常發(fā)生變化。

當(dāng)元件相對(duì)參考模型旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度或者大小不太一致時(shí)，像素網(wǎng)格分析方法就會(huì)出問(wèn)題。同樣，產(chǎn)品的顏色、光照及背景情況也很重要，如果變化很大，可能很難或者根本就找不到相匹配的模型。

矢量成像技術(shù)

矢量成像技術(shù)采用合成圖像作為示教參考模型，以確保不產(chǎn)生錯(cuò)誤。矢量成像不需要像素分析，它靠的是定義元件形狀的交點(diǎn)矢量，矢量由方向和傾斜度確定，在矢量成像技術(shù)里一個(gè)正方形相當(dāng)于四條線段，一個(gè)足球則相當(dāng)于兩個(gè)弧形。

矢量成像技術(shù)采用視窗操作系統(tǒng)，使用一種高分辨率數(shù)字相機(jī)，系統(tǒng)采用統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制(SPC)軟件和一個(gè)根據(jù)線路板上所裝配并需要進(jìn)行檢查測(cè)量分析元件所作的綜合元件圖形庫(kù)，它能將Gerber、CAD或ASCII/Centrid數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成機(jī)器代碼。

為得到最佳對(duì)比度和成像清晰度，需要用到幾種光源，檢查時(shí)由程序來(lái)選擇光源、顏色組合和光強(qiáng)，以達(dá)到最佳視覺(jué)效果。為了確保識(shí)別的正確性，元件的高度必須小于8mm(從PCB板表面到元件頂端)。

由于矢量成像技術(shù)用到的是幾何信息，所以元件是否旋轉(zhuǎn)、得到的圖形與參考模型大小是否一致都沒(méi)有影響，而且也和產(chǎn)品顏色、光照和背景等的變化無(wú)關(guān)。矢量成像檢查分三部進(jìn)行：

矢量成像系統(tǒng)在元件影像圖上找出主要特征并將其分離出來(lái)(圖1)，然后對(duì)這些顯著特征進(jìn)行測(cè)量，包括形狀、尺寸、角度、弧度和明暗度等；

檢查合成圖象和被測(cè)元件圖像主要特征的空間關(guān)系；

最后，不論元件旋轉(zhuǎn)角度、大小或相對(duì)其背景的總體外觀如何，它在線路板上的x、y和θ值都可通過(guò)計(jì)算確定下來(lái)。

和其他檢測(cè)方法不同，矢量成像技術(shù)只要?jiǎng)?chuàng)建了參考模型，就能適應(yīng)線路板上的每一個(gè)元件，而不管其形狀、大小和方向。當(dāng)把元件模型從一臺(tái)視像檢查設(shè)備轉(zhuǎn)移到另一臺(tái)光學(xué)系統(tǒng)不同的設(shè)備上時(shí)，所得到的圖像大小會(huì)發(fā)生改變，但此時(shí)系統(tǒng)能自動(dòng)對(duì)變化進(jìn)行處理。

此外，矢量成像技術(shù)還能適應(yīng)元件外觀變化(圖2)、元件上附加的其它特性或由于重疊造成某個(gè)元件部分被隱藏遮擋，傳統(tǒng)的像素網(wǎng)格系統(tǒng)一般無(wú)法分析出被遮擋元件的位置。

矢量成像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

除了能適應(yīng)板上元件輪廓和位置的變化外，矢量成像與像素網(wǎng)格技術(shù)相比還有其它一些優(yōu)點(diǎn)：

這種方式比傳統(tǒng)檢測(cè)方法準(zhǔn)確10倍以上，如角度測(cè)量值可達(dá)±0.02°精度范圍。

使用合成圖形庫(kù)，檢測(cè)系統(tǒng)完全可以直接從一個(gè)制造工廠移到另一個(gè)制造工廠。

由于它能適應(yīng)多種不同的角度、大小和外觀，所以光學(xué)設(shè)備的設(shè)置更加簡(jiǎn)單，即使由于相機(jī)移動(dòng)和光源變化導(dǎo)致焦點(diǎn)和照度改變也能保持同樣的精度。

在基板對(duì)位方面，傳統(tǒng)的AOI系統(tǒng)對(duì)同一元件通常需要多個(gè)圖像，而矢量成像技術(shù)一次測(cè)量就能完成。

當(dāng)把設(shè)備從一條生產(chǎn)線移到別的生產(chǎn)線的時(shí)候，矢量成像不需要重新進(jìn)行校準(zhǔn)或做其他設(shè)置測(cè)量。

本文結(jié)論

矢量成像技術(shù)是一種圖形位置搜索技術(shù)，它可以在PCB板裝配過(guò)程中提高元件識(shí)別定位的精度、速度和可靠性。矢量成像技術(shù)可以很方便地用于專用生產(chǎn)環(huán)境下。對(duì)OEM廠商和電子制造服務(wù)(EMS)供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵是要提高元件的檢測(cè)能力并降低整體制造費(fèi)用。