文/刘冶，Active Silicon亚太地区销售经理
PCB印刷电路板是所有电子电路的关键基础。随着科学技术的进步以及各种高端应用需求，迫使工程师需要设计并开发更复杂的PCB，以满足不断发展的技术应用要求。现代PCB设计在从大变小、从简单到复杂、从单一功能到多合一高度集成等方面齐头并进，这些进步意味着PCB的生产规模已经达到了空前水平。
在PCB生产制造过程中，随着表面贴片技术（SMT）的发展， PCB板载电子元件的精细化/微型化，导致所需焊点数量呈几何级数增加，加之PCB板设计日趋复杂化/多样化，传统的人工目测（利用操作人员目测检查来确定电路板是否合格，包括焊料检测、电子元件安装位置/偏移/损坏检测等）已经无法满足现代化生产的需求。
自动化光学检测（AOI）是基于光学原理，综合采用被检测产品的图像采集分析、计算机软件和自动控制等多种技术相结合，对生产中遇到的缺陷进行实时检测和处理，是目前比较先进的产品缺陷检测方式。AOI技术可以在PCB完成元件焊接（例如SMT等）环节后、电气测试之前使用，从而提高电气处理或者功能测试阶段的合格率。经过不断的摸索与论证，此时纠正缺陷的成本远远低于最终测试之后进行检测的成本。
AOI系统的构成
AOI适合大多数工业生产环境，AOI系统主要由图像采集单元（相机）、光源、系统主机等部分构成。现今工业生产环境可以通过适当的改建升级，来控制AOI所需的光源设置，而且整个系统对硬件的要求也不是非常苛刻。
图像采集单元可以使用一台或多台高清相机。当然，在同一个AOI系统中使用的相机数量越多，目标物体被检测的角度也就越多，进而所生成的图像就会更全面和详细。
伴随着产品组件的微型化，为了提高产品检测速度，更高精度相机的使用成了AOI系统的关键所在。现在的机器视觉产品应用中，现代化生产线大都具备采集2D/3D图像的能力，由于处理2D/3D图像需要的平均时间远大于普通平面图像的处理时间，这就需要AOI系统协同工作，尤其是在图像数据传输方面，更要求图像数据传输的高速、高带宽。CoaXPress图像采集卡正是凭借着高速、高带宽的特点，而正在逐渐被广大厂商接受及采用的。
AOI系统中的另一个重要环节是图像处理/分析软件，软件需要支持高速实时图像处理（与图像采集速度一致）功能，并且可以与存储的标准图像做比对。此类图像处理/分析软件可以集成到相机中，也可以安装在检测的电脑主机中。随着技术的发展，有些AOI方案商也会导入机器学习（Machina Learning）来提高产品的检测精度与速度。机器学习可以不断训练AOI系统，并使AOI系统具备一定的智能化——AOI系统可以决定以前未知的产品缺陷是否为关键缺陷，并通知给现场工程师。
AOI检测图像对比实现原理
目前比较流行的图像对比方式有三种。
第一种：模板匹配（或母版比对）方式。这种方式预先采集一块标准产品（无缺陷）的图像并确定为参考图像，后续所有检测时所采集的图像，都需要与这个参考图像做比较。
第二种：模式匹配方式。在这种方式中，AOI系统中会存储无缺陷以及多种有缺陷的PCB组件图像信息，所有检测时所采集的图像与这些组件信息做匹配，然后判断是否合格。
第三种：统计模式匹配。这种方式利用统计学方式，结合模式匹配，通过与已经存储的PCB组件图像信息做匹配，同时也会智能分析所有产品组件信息。如果比较结果小于标准阀值，则该图像通过检测；否则系统会判定该图像为不合格，并将此部件转移到其他区域，供后续维修或再检测。
AOI系统中的图像采集卡解决方案
Active Silicon推出的Camera Link以及CoaXPress图像采集卡，已经被全球领先的AOI系统制造商所使用。新推出的FirebirdCoaXPress CXP12图像采集卡，支持最新的CoaXPress 2.0标准，提供第三代PCI Express 四通道及八通道两种版本供客户选择。传输速率为12.5Gbps时，最长可支持35m的远距离传输，3.125Gbps速率下的传输距离甚至可以超过100m。产品同时基于RISC技术ActiveDMA 引擎技术，实现图像采集CPU零占用率。
Camera Link图像采集卡全面支持Camera LinkGenICam协议，即使与多个相机程序软件一起使用时，也可以保持极低的传输延迟。
Active Silicon公司首席技术官（CTO）兼CoaXPress协议标准的技术主席、同时也是CameraLink 协议的主要编撰者之一的Chris Beynon先生指出，现代化机器视觉系统中的图像采集正朝着高速、低延迟的方向发展，这样才能够符合工业生产的需求。Active Silicon作为CoaXPress 和Camera Link图像采集卡的主要设计及制造商，也正在与各行业使用者展开深度合作，共同开发满足不同应用需求的解决方案。
