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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(shuō)聲謝謝了!

人認(rèn)識(shí)物體是通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(kāi)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(guò)采用專(zhuān)門(mén)為多媒體應(yīng)用所開(kāi)發(fā)的專(zhuān)門(mén)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(wèn) 提問(wèn)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(guò)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(guò)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(pán)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(guò)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(guò)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(lèi)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(lèi)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(guò)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(wèn)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(kāi)，通過(guò)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(chēng)模型產(chǎn)生元件在板表面的坐標(biāo)，但是用視覺(jué)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(wèn)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(jué)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(lèi)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(guò)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(guò)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(jué)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(guò)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(guò)將SAM技術(shù)與兩排攝像機(jī)的立體視覺(jué)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P(pán)CB，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(guò)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(guò)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(jué)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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