AOI检测算法详解:图像比对 vs. 特征识别 vs. AI深度学习
2025-10-16

AOI(自动光学检测)通过相机+光源采集图像,判断焊点、器件是否存在缺陷(少锡、虚焊、立碑、桥连等),是保障PCBA良率的“标准工序”,而随着产品小型化与密度提升,2D/3D AOI联动工艺优化平台(例如结合SPI的数据闭环)越来越普及,用来降低误报、提升一次直通率与追溯性,而70% 以上的焊接问题常源自“印刷环节”(SPI阶段)参数不稳,所以如果能把前端把好关,后端AOI压力就会小很多。

三种主流AOI检测算法对比

1)图像比对(Image Comparison)

  • 原理:把生产图像与“黄金样本/模板”做像素级比对,超差即判NG。

  • 优点:上手快、编程简单、速度快。

  • 缺点:对光照、角度、反光非常敏感;版型切换频繁时模板维护成本高。

小贴士:如果产品批量大、变更少,图像比对能快速上线;但一旦多品种混流,就要警惕误报增加。

2)特征识别(Feature Recognition)

  • 原理:提取几何/纹理/灰度/颜色等“特征”,与特征库规则匹配,判断是否缺陷。

  • 优点:适应性强,能覆盖多类缺陷(少锡、偏移、桥连等)。

  • 缺点:依赖规则/特征库,遇到“新型/罕见”缺陷需要不断维护更新。

3)AI深度学习(AI Deep Learning)

  • 原理:用大量真实样本训练模型,让系统“自学”区分OK/NG与缺陷类型。

  • 优点:对复杂纹理和反光更鲁棒;可显著降低误报、减少人工复判;利于跨机台、跨产线的标准化。

  • 缺点:前期样本采集与标注投入高;需要与MES/工艺持续打通做闭环优化。行业报告与厂商公开资料显示,AI分类能明显降低AOI误报与人工复判负担。

小贴士:别一上来就追求“全栈AI”。先把“误报最多的Top 3缺陷”用AI做二次筛选,ROI 往往更快。

常见缺陷与检测要点(工程师必看)

  • 立碑效应(Tombstoning):多见于小尺寸片阻、电容;常因焊盘尺寸/间距不当、回流温差与表面张力不平衡导致,一端被“立起”。AOI需要关注器件姿态与焊端润湿形态。

  • 桥连(Solder Bridging):相邻焊点被多余焊料连成“桥”,易短路。2D/3D AOI关注“体积+高度+连通性”,AI能辅助减少“假阳性”。

小贴士:立碑、桥连很多时候是“上游设计/印刷”问题。把SPI数据回传给印刷段做参数修正,比单纯调AOI阈值更有效。

如何选择适合你产线的AOI算法?

  1. 产品谱系与换线频率:

    • 少品种大批量:图像比对或规则特征即可。

    • 多品种小批量/频繁换线:推荐“特征识别 + 局部AI二次判别”。

  2. 缺陷分布:

    • 如果误报主要集中在外观类/反光复杂区域,AI二次筛选通常收益大。

  3. 数据闭环能力(SPI ↔ AOI MES):

    • 具备3D量测与跨设备数据平台的工厂,更容易做工艺前馈/反馈控制,持续降误报、提直通。

  4. 人力与ROI:

    • 若复判人力压力大,可优先部署“AI降点/降假”模块,行业公开案例显示可显著减少人工复判与假点。

小贴士:评估别只看“识别率”,还要看误报率(False Call)和逃逸率(Escape/漏检),以及**一次直通率(FPY)**的实测变化。

AOI与SPI/MES打通的价值(实操向)

  • 前馈控制:SPI发现印刷偏差→实时修正钢网擦拭/刮刀压力/贴装偏移。

  • 后馈优化:AOI缺陷热区回溯到SPI/贴装参数,减少重复性缺陷。

  • 跨线统计与追溯:统一平台看不同机台、不同工单的质量表现,缩短处置闭环。公开资料显示,这类平台化方案是业界减少误报、提升良率的关键抓手。

小贴士:落地前先做为期2–4周的小试,用相同工单对比“上线前后”的误报、直通率与返修时长,确保收益真实可复用。

项目纪实

《我们如何用AI深度学习AOI帮客户把“误报点”砍掉一大半》
作者:张工(际诺斯电子SMT工艺工程师)

“去年,一个汽车电子客户找上门:A线AOI误报点太多,复判员人手不够,还偶有‘漏检’流到下工序。我们做了三步:
1)数据摸底:统计近3个月的NG类型和Top 20热点区域;
2)AI二次筛选:在原AOI后端接入AI分类,只盯三类‘假点高发’缺陷做模型;
3)闭环优化:把AOI结果回写到SPI与贴装段,联动修正印刷与贴装参数。
上线两周后,人工复判工作量明显下降;一个月后,‘假阳性’显著减少、一次直通率稳步提升。这个做法与业内公开案例的思路一致——先把误报降下来,再谈更大范围的AI替代。”

小贴士:开始别追“全量缺陷全覆盖”,聚焦Top缺陷,滚动加库、滚动训练,成本更可控,效果更稳。

际诺斯电子AOI解决方案

  • 方案特点:

    • “多算法融合”:图像比对+特征识别+AI深度学习组合,按产线与缺陷特性灵活启用;

    • “数据闭环”:与SPI、MES对接,形成前馈/后馈的工艺优化回路;

    • “可落地”:先从“AI降误报”切入,最快见效,逐步扩展到全线标准化。以上做法与行业公开最佳实践一致:用AI减少AOI误报与复判负担,配合平台化数据分析提升FPY。

小贴士:若你已拥有3D SPI或已有跨设备数据平台,部署难度会更小、见效更快。

参考与延伸阅读

  • AI降低AOI误报/人工复判:Cogiscan公开案例(“可将误报与人工复判降至约60%”),及工业AI误报问题研究(Siemens等)

  • AOI关键技术综述/传统方法局限:国内研究综述PDF(模板匹配/规则方法易致误报、漏报)

  • AOI↔SPI↔数据平台闭环:Koh Young KSMART/相关报导(跨平台统计过程控制、工艺优化)

  • 缺陷机理与检测要点:立碑(JLCPCB、LCSC),桥连(ALLPCB)

  • 厂商AI能力与白皮书:Koh Young、OMRON、MIRTEC公开资料(AI分类、减少误报、标准化流程)

总结

如果你也在为AOI检测精度、误报/漏检或系统整合头疼,欢迎联系际诺斯电子(JEENOCE),我们提供从SPI到AOI再到MES的一站式整线方案,优先用“AI降误报”带来可量化收益,再逐步推进全流程数据闭环,助力你的智能制造升级。

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