自动光学检测设备重复定位精度测试与分析

　　1 引言

　　随着SMT 产业突飞猛进地发展，特种元器件不断推出，PCB(电路板)产品也向着超薄型、小元件、高密度、细间距的方向快速发展。采用基于机器视觉技术的自动光学检 测设备(AOI)对电路板制造和装配过程进行高速高精度质量检查，已成为PCB 制造业的必然需求[1]。

　　自动光学检测设备的重复定位精度是指在相同条件下，操作方法不变，相机多次运动到既定点上的一致性程度[2~3]。其对作为自动光学检测设备最重要的性能指标之一的检测精度起着至关重要的影响。

　　目前自动光学检测设备的重复定位精度的主要测试方法是采用激光干涉仪进行测试[3~4]，该方法具有测试精度高的优点，但由于激光干涉仪价格昂 贵、操作复杂，不易安装，对操作者相关技术水平要求较高，加之其需要被测物有便于安放镜头的支架或空间，使得该方法存在很多局限性，甚至在很多场合难以实 施测试。

　　迄今为止，许多研究者相继对重复定位精度的测试和分析进行了长期的研究。如冷汹涛[3]提出了一种在生产实际中应用方便而且能够完全满足检验要 求的重复定位精度检验方法;史长虹等[5]结合变轴数控机床的特点拟定了重复定位精度的评定策略，为基于并联机构的机床性能评定方法研究提供了参考;科研 工作者介绍了如何使用激光多普勒位移测量仪测量数控机床的定位误差，并根据标准确定数控机床的定位精度和重复定位精度，为进一步进行误差补偿提供了基础。 但这些研究几乎都是针对数控机床的，目前还没有针对自动光学检测设备重复定位精度测试和分析的文献，利用正交试验设计方法来寻求重复定位精度的实验研究也 尚无系统的研究报道。

　　利用自动光学检测设备的功能结构和工作原理，设计了针对其重复定位精度的简便有效的测试和分析方法，并将正交试验设计方法引入到重复定位精度研 究中，利用正交试验法安排实验，借助极差分析法和方差分析法对实验结果进行了分析，确定了所选因子对重复精度影响的显著性及在试验范围内的最优组合。

　　2 试验原理与装置

　　2.1AOI 功能结构和工作原理

　　AOI 作为现代制造业的一种PCB 质量检测系统设备，在SMT 生产线上应用广泛，其主要作用是检测PCB 在制造和装配过程中的缺陷，并提供过程依据信息，以便通过调整或改正工艺来减少或消除缺陷[1]。

　　如图1 所示，典型的自动光学检测设备由CCD 相机、镜头、光源、传送导轨及顶板装置、运动定位装置、摄像控制器、图像采集卡、运动控制器、图像处理软件、显示器、存储器与通用计算机(CPU)等组 成。运动控制器与传送导轨6 连接，控制传送导轨6的调宽和PCB 的传送;运动控制器同时与运动定位装置1 连接，通过控制运动定位装置1 的运动以实现将相机2 送入到PCB 上的指定位置;图像采集卡控制相机2 采集PCB 的图像并把图像传回计算机;图像处理软件对采集的图像进行处理分析。