Složení AOI

Datum: 20.06.2017

Kategorie: Kontrolní systémy

Zařízení pro automatickou optickou kontrolu (AOI). Koncepce zařízení je stejná jak pro linkové provedení, tak pro stolní. Je kladen důraz na jednoduché ovládání, rychlost programování, přenos dat z osazovacích automatů a CAD. Jedinečný systém nasvícení dává systému vynikající výsledky v oblasti kontroly zapájených spojů.

V nabídce jsou stolní a linkové stroje. Software je většinou stejný, líše se pouze konstrukce. V základní výbavě jsou systémy jednokamerové – tj. barevná digitální kamera. Možností je použití dalších bočních kamer. V mnoha případech jedinečný systém nasvícení (třemi světly) dává takové výsledky kontroly, že boční kamery se používají na velmi náročné aplikace. Boční pohled dává možnost plné kontroly i součástek PLCC.

Základní charakteristika běžného kamerového AOI:

se speciální osvětlovacím systémem pro kontrolu kvality pájení SMD
konverze dat z osazovacích automatů a CAD
vysoká rychlost kontroly
kvalitní mechanické provedení
s výkonným software statistického řízení procesu (SPC)

Optický a osvětlovací systémy AOI

Kvalita AOI se vyznačuje především kvalitou a opakovatelnosti zjištění chyby pájeného spoje. Prezentace (přítomnost, otočení, absence) prvků na DPS je samozřejmostí takřka u všech AOI. AOI je stroj, který podle zadaných algoritmů odhalí chybu. Je třeba si uvědomit, že sledované prvky jsou vždy různé, AOI sleduje prvky a musí akceptovat tyto rozdíly – a vyhodnotit je správně. S tím souvisí tzv. falešné chyby. Snahou každého výrobce je, aby falešných chyb bylo co nejméně. Mirtec měl vždy malé procento falešných chyb oproti konkurenci ve své třídě. Kvalita vyhodnocení je dána perfektním systém nasvícení sledovaného obrazu na DPS.

Optické systémy AOI

Patentovaný 3-LED
Kvadrantní systém
Boční kamery
Laserové měření vzdálenosti
Barevné kamery vysokým rozlišením

3-LED zdroje světla (Obr. 1)

Pájený spoj se analyzuje pomocí různého nasvícení. Patentově chráněný systém kontroly - díky různému nasvícení lze velice snadno odhalit chyby pájení. Prezentace součástek, otočení, atd. je samozřejmostí. Unikátní systém je velmi jednoduchý a účinný.

koaxiální zdroj světla
svislý (vertikální) zdroj světla
vodorovný (horizontální) zdroj světla
samozřejmě pak jejich kombinace. Například 40% vertikálního světla a 60% horizontálního.

Koaxiální zdroj se využívá na naváděcí značky. Díky značce je navedení velice krátké. Vertikální a horizontální pak jako zdroj nasvícení součástek.

Snímané obrazy SMD pod různým zdrojem světla (svislé, vodorovné)

Obraz pod svislým osvětlením - rovné plochy, jako jsou elektrody, vývody a těla součástek, vypadají jasnější (Obr. 2)
Obraz pod vodorovným osvětlením - úhlové plochy, jako je kužel pájky a laserová značka, vypadají jasnější (Obr. 3)
Předběžně zpracovaný obraz - rychlé zpracování obrazu se provádí pro dva obrazy, snímané pod dvěma odlišnými světly, takže plocha kužele pájky je zvýrazněna a umožňuje kontrolu objemu a tvaru pájky (Obr. 4)

Kvadrantní systém nasvícení (Obr. 5)

Kvadrantní dělení 3-LED rozšiřuje možnosti nasvícení a tím zvyšuje prvky kontroly. Nasvícení z jedné strany může dát jednoznačný pohled – obraz SMD, pájeného spoje nebo jiného sledovaného prvku.

Obr. 6 - Příklad kontroly pájení součástky. Rozdíl v nasvícení je vidět na kontrole SOT. Boční nasvícení jednoznačně odhalilo chybu.

Boční kamery (Obr. 7)

V minulosti silný argument pro AOI. Systém 3-LED již dokázal plně zhodnotit jednokamerového systému. Jednokamerový systém s vynikajícím nasvícen může pokrýt vysoké procento závad. Bohužel vždy se najdou prvky, které je nutné sledovat ze strany. Jednokamerový systém je možné doplnit bočními kamerami. Vyšší zástavba, PLCC a jiné prvky mohou být pokryty právě boční kamerou.

Rozlišení kamery

Všechny kamery na AOI jsou barevné a digitální. Podle rozlišení se řídí schopnost rozeznat chyby součástek, resp. chyby pájení. Čím vyšší rozlišení, tím je schopnost pozorovat menší součástky vyšší. Rozlišením je dáno i pozorovací okno, resp. zorné pole AOI. Čím větší plocha zorného pole tím, vyšší rychlost systému.

Laserové měření vzdálenosti resp. výšky (Obr. 8)

Laserový systém měření vzdálenosti (výšky). Jednoduchý prostředek kontrolu zvednutých vývodů QFP. Kontrola rovinnosti položení BGA.Systém velmi rychle a jednoduše vyhodnotí vzdálenost respektive výšku sledovaného prvku.

Rychlost kontroly DPS

AOI zpracuje veškeré prvky, které jsou v zorném poli. Po té se kamera velkou rychlostí přesune na další zorné pole. Počtem zorných polí je dána výsledná rychlost testování. Velká rychlost testování společně s rychlostí a snadností programování poskytuje uživateli využití stroje v absolutní míře. Nejsou zde žádné velké prostoje či odstávky stroje.

Typické rychlosti kamerových modelů AOI

Model	Rychlost kontroly: kontrolvaná plocha za sekundu
AOI	až 1 600 mm²/s až 5 000 mm²/s

Upozornění! Platí, že rychlost kontroly nemusí být nejdůležitějším parametrem, zvláště pak u off-line systémů. Nejdůležitější je rychlost programování. Čas získaný na rychlosti se může velmi snadno ztratit na komplikovaném programování.

Konverze dat z osazovacích automatů a CAD

Konverze dat je možná jak CAD, tak z dat osazovacích automatů. Dnes jsou zpracovány převody dat veškerých CAD a typů osazovacích automatů. Použitím importovaných dat je programování otázkou několika minut.

Elementární vlastnosti AOI

kontrola zapájení SMD (až 0201, QFP 0,3 mm)
konverze dat z CAD a osazovacích automatů
kontrola soutisku pasty (standardně)
samoučící proces
knihovna pouzder SMD
žádná omezení počtu vzorů (pattern matching)
označení chybných SMD
rychlé programování
kvalitní statistika
možnost práce v síti

Obr. 9 - Blokové schéma řídicí částli AOI

Doplňkové vlastnosti AOI

Stejná kontrolní výkonnost na linkových i stolních AOI strojích.
Stabilní kontrola změn barvy součástek pomocí barevné kamery.
Snadná kontrola díky použití kamery s vysokou rozlišovací schopností pro čipy 0603 nebo integrované obvody s roztečí 0.4 (na přání). S kamerou s vyšším rozlišením je možné kontrolovat i 0201 a jejich zapájení.
Schopnost rozpoznávat fonty a redukovat počet falešných chyb díky použití prostředku optického rozpoznávání znaků (OCR). (Metoda extrakce charakteristických znaků, metoda statistického rozpoznávání, možnost registrace nebo rušení fontů operátorem.)
Vynikající rychlost a přesnost kontroly pomocí jediné kamery.
Vynikající kontrola pájky díky použití speciálního světelného systému.
Zdokonalená možnost kontroly přizpůsobením samostatných algoritmů pro každou součástku zvlášť.

Přínosy pro proces osazování SMD

Zkrácení doby učení a ladění díky využívání knihovny součástek.
Podpora jediného typu kontrolního okna pro osazování / můstky / pájení.
Podpora integrované správy databáze pro SPC/opravy prostřednictvím síťového serveru.
Zkrácení doby učení použitím plně vyzkoušené funkce ATT (nástroj automatického učení).
Podpora funkce digitálního přiblížení (zoom).
Značkovač NG (na přání).

Obr. 10 - Chyby, které lze zachytit.

Další vlastnosti a možné vybavení AOI

Software (Obr. 11)

Softwarový balík patří mezi silné stránky AOI. Konfigurací software, inteligentního nasvícení a jednoduchostí příkazů lze velmi rychle zařízení naprogramovat. Obvyklé časy jsou kolem 3 hodin a několika DPS určených pro odladění. Rovněž samoučící funkce usnadňující učení. Přenos dat s osazovacích automatů je samozřejmostí.
Obsáhlá knihovna typů pouzder umožňuje jednoduché programování součástek přetahováním myší („Drag and Drop“).
Software nástroje automatického učení (ATT) umožňuje automatické učení poloh součástky pomocí dat těžiště CAD.
„Zlatá deska“ je zbytečná.
Globální knihovna součástek umožňuje „automatické programování“ dříve naučených součástek.
Možnost volby softwaru pro nástroj učení off-line (OLTT).
Systém dálkové kontroly zobrazuje stav systému AOI v reálném čase.
Podporuje správu integrované databáze pro dálkové SPC/opravu prostřednictvím síťového serveru.
Obr. 12 Měření přířezů.

ATT (nástroj automatického učení) viz Obr. 13

Rychlé a přesné učení s využitím dat osazovacího zařízení (sekvenční osazování).
Možnost použití na téměř všechny soubory výstupních dat, generovanými osazovacím zařízením obecně.

Vestavěný systém statistického řízení procesu (SPC) viz Obr. 14

Asistenční způsob pro pochopení jevů a příčin vad získáváním různých statistických údajů z výrobního procesu.
Řízení integrovaných výsledných dat z výroby pro všechny modely DPS.

Vestavěný systém provádění oprav (Obr. 15)

Podpora oprav desek NG pomocí údajů o vadách, uložených po kontrole.
Řízení údajů o vadách všech modelů DPS v jediném databázovém serveru.

Systém knihoven (Obr. 16)

Zjednodušené učení a ladění díky registraci knihovny.
Automatické propojení mezi tabulkou knihovny a ATT.

Mechanický značkovač NG (Obr. 17)

Možnost potvrzení polohy vadné součástky.
Možnost okamžité opravy vadné součástky.
Není zapotřebí používat stlačený vzduch – motorem poháněný typ.
Na přání

Značkovač NG	Rychlost značení	0.9 s/bod
Značkovač NG	Max. označovaná plocha	450 × 400 mm
Značkovací pero	Barva	červaná
Značkovací pero	Velikost bodu	2 mm