AOI-Spezifikationen erklärt: Kamera, Auflösung, Bildfeld, Objektiv und Geschwindigkeit

Die AOI-Spezifikation, die am stärksten bestimmt, was eine Maschine prüfen kann, ist die Auflösung in Mikrometern pro Pixel, denn sie legt fest, wie viele Pixel auf Ihr kleinstes Bauteil und Ihre kleinste Lötstelle fallen. Bildfeld (FOV) und Zeit pro FOV bestimmen, wie lange die Bildaufnahme einer Baugruppe dauert, während Objektivtyp und Beleuchtung bestimmen, wie gleichmäßig diese Bilder über die Baugruppe hinweg sind. Die Megapixelzahl der Kamera zählt nur zusammen mit dem FOV: Derselbe Sensor, verteilt auf eine größere Fläche, ergibt eine gröbere Auflösung.

Was sagt die Megapixelzahl (MP) der Kamera aus?

Megapixel sind die Anzahl der Pixel auf dem Kamerasensor. Für sich allein sagen sie nichts darüber, wie viele Details die Maschine sieht, denn die Optik bestimmt, wie viel Baugruppenfläche diese Pixel abdecken.

Der Zusammenhang ist einfach: Auflösung (µm pro Pixel) = FOV-Breite geteilt durch die Anzahl der Pixel über die Sensorbreite. Sie können das in jedem Datenblatt nachprüfen, das alle drei Werte nennt.

Nehmen Sie die DaoAI P3 als Rechenbeispiel. Sie nennt eine 26-MP-Global-Shutter-Kamera, 10 µm pro Pixel und ein Bildfeld von 51 × 51 mm. Bei 10 µm pro Pixel entsprechen 51 mm 5.100 Pixeln, und 5.100 × 5.100 sind rund 26 Millionen Pixel – die Zahlen passen zusammen. Die P5 nennt 10 µm optische Auflösung über ein FOV von 50 × 40 mm, also 5.000 × 4.000 Pixel oder 20 MP, nahe an ihrer 21-MP-Kamera.

Nennt ein Anbieter nur Megapixel, fragen Sie vor dem Vergleich nach FOV und Auflösung.

Was bedeutet µm pro Pixel, und wie klein kann eine Maschine prüfen?

Mikrometer pro Pixel ist die Breite der Baugruppe, die ein Pixel abdeckt. Bei 10 µm pro Pixel erstreckt sich ein 1-mm-Merkmal über 100 Pixel; bei 15 µm pro Pixel über etwa 67 Pixel.

Entscheidend ist, wie viele Pixel auf das Kleinste fallen, das Sie beurteilen müssen. Das ist meist nicht der Bauteilkörper, sondern der Anschluss, der Lötmeniskus oder der Spalt zwischen zwei Anschlussbeinen. Eine gängige Faustregel lautet: mindestens mehrere Pixel über den kleinsten Spalt oder das kleinste Merkmal, das erkannt werden muss, und mehr für zuverlässige Bewertungen des Lötmeniskus.

Achten Sie auf die Bezeichnungsfalle. Chipgrößen werden in Zoll- oder metrischen Codes angegeben, und „0201“ bedeutet in Zoll ein Bauteil mit 0,6 × 0,3 mm, metrisch aber eines mit 0,25 × 0,125 mm. Die 3D-Maschinen von DaoAI vermeiden die Mehrdeutigkeit, indem sie „0603 metrisch, 0201 Zoll“ als kleinstes Bauteil angeben.

Was ist das Bildfeld (FOV), und wie beeinflusst es die Taktzeit?

Das Bildfeld ist die Baugruppenfläche, die in einem Bild erfasst wird. Eine Baugruppe, die größer ist als das FOV, wird als Raster aus Kacheln aufgenommen, und die Maschine bewegt dazwischen die Kamera oder die Baugruppe.

Die Zahl der Kacheln bestimmt die Aufnahmezeit. Eine P3 mit einem FOV von 51 × 51 mm bräuchte höchstens 10 × 12 = 120 Kacheln, um eine volle Baugruppe von 500 × 600 mm abzudecken, ohne Überlappung. Die Aufnahmepfad-Optimierung von DaoAI hält die Kamera nur dort an, wo die Baugruppe es erfordert, sodass locker bestückte Baugruppen weniger Aufnahmen brauchen.

Anbieter geben die Aufnahmegeschwindigkeit auf eine von zwei Arten an:

• Zeit pro FOV. Die DaoAI P1, P1L und P2 nennen 0,238 Sekunden pro FOV. Eine Baugruppe, die 30 Aufnahmen braucht, wäre in etwa 7 Sekunden aufgenommen, ohne Beladen und Prüfberechnung.
• Fläche pro Sekunde. Die P5 und P5D nennen über 10 cm² pro Sekunde. Eine Baugruppe von 100 × 80 mm hat 80 cm², die Aufnahme dauert also unter 8 Sekunden.

Die Bildaufnahme ist nur ein Teil der Taktzeit. Fragen Sie nach der vollständigen Taktzeit an Ihrer eigenen Baugruppe mit allen aktivierten Prüfungen, einschließlich Baugruppentransfer und Prüfberechnung.

Warum ist ein telezentrisches Objektiv für die AOI wichtig?

Ein konventionelles Objektiv sieht die Ränder seines Bildfelds unter einem Winkel, sodass hohe Bauteile nahe am Bildrand nach außen geneigt erscheinen und sich die Vergrößerung mit der Höhe ändert.

Ein telezentrisches Objektiv ist so ausgelegt, dass seine Sichtstrahlen über das gesamte Bildfeld nahezu parallel verlaufen. Telezentrische Objektive verringern Perspektiveffekte und halten die Vergrößerung bei wechselnder Objekthöhe nahezu konstant. So erhält das Prüfmodell von Kachel zu Kachel gleichmäßigere Bilder.

Die DaoAI P1, P1L und P2 nutzen doppelt telezentrische Objektive, die P3 und P3D telezentrische Objektive mit einer Schärfentiefe von 8 bis 10 mm. Die Schärfentiefe zählt, wenn niedrige Chips und hohe Bauteile in einem Bild gleichzeitig scharf sein müssen.

Was leisten die Beleuchtungskanäle?

Lötstellen sind gekrümmte, glänzende Oberflächen, daher hängt das Kamerabild vom Lichteinfallswinkel ab. AOI-Maschinen beleuchten die Baugruppe aus mehreren Winkeln, oft in verschiedenen Farben, sodass die Neigung eines Lötmeniskus als Farbmuster sichtbar wird.

• RGB-Mehrwinkelbeleuchtung trennt steile, flache und ebene Bereiche einer Lötstelle, worauf Meniskus- und Benetzungsprüfungen beruhen. Die P1, P1L und P2 nutzen eine multispektrale Hochgeschwindigkeits-RGB-Beleuchtung mit 6 Kanälen.
• Koaxiale Beleuchtung strahlt entlang der Kameraachse und bildet ebene, reflektierende Flächen wie Pads, Beschriftungen und Bauteiloberseiten sauber ab. Die P3 und P3D kombinieren einen RGB-Koaxialring mit Mehrwinkel-LED-Beleuchtung.
• Flachwinkelbeleuchtung hebt Kanten, Anschlussbeine und erhabene Merkmale hervor. Die THT-Maschine A3 kombiniert ein helles LED-Flächenlicht mit offener Apertur mit einem Flachwinkellicht.

Welche 3D-Spezifikationen sollten Sie vergleichen?

Eine 3D-AOI ergänzt das Farbbild um eine Höhenkarte. Die wichtigsten Werte sind Höhengenauigkeit, Messbereich und Anzahl der Projektionsrichtungen.

Die Höhengenauigkeit bestimmt die kleinste Abhebung oder Koplanaritätsabweichung, die gemessen werden kann. Der Messbereich bestimmt das höchste messbare Merkmal. Mehr Projektionsrichtungen verringern die Abschattung hinter hohen Bauteilen. Die DaoAI P5 und P5D nennen ≤ 6 µm Höhengenauigkeit mit dem Kalibrierwerkzeug, einen Messbereich von 25 mm und vier Scheimpflug-Projektionseinheiten für strukturiertes Licht, eine pro Richtung.

Welche Grenzen gelten für Baugruppengröße, Dicke und Freiraum?

Prüfen Sie diese Werte anhand Ihrer größten und dicksten Produkte. Die veröffentlichten Werte von DaoAI sind Referenzwerte; bestätigen Sie Grenzfälle daher an Ihren eigenen Baugruppen.

• Baugruppengröße: minimale und maximale Abmessungen und bei Doppelspur-Maschinen das Limit pro Spur.
• Dicke: Dünne Starrflex-Leiterplatten und dicke Backplanes sind die üblichen Grenzfälle.
• Freiraum und Bauteilhöhe: das höchste zulässige Bauteil ober- und unterhalb der Baugruppe. Die P3 nennt 30 mm Freiraum oben und 20 mm unten; die P5 nennt 50 mm Bauteilhöhe oben und 40 mm unten. Die P1, P1L und P2 haben einen maximalen Freiraum von 25 mm oberhalb und 110 mm unterhalb der Leiterplatte.
• Verzug: wie stark sich eine Baugruppe biegen darf und dennoch geklemmt und im Fokus gehalten wird. Fragen Sie separat nach diesem Wert; er ist nicht dasselbe wie der Freiraum.

Was sollten Sie am Transportsystem prüfen?

Bei Inline-Maschinen prüfen Sie Transporthöhe, Spuranzahl und das Handling beidseitig bestückter Baugruppen. Die P3 und P3D arbeiten mit einer Transporthöhe von 900 ± 25 mm und wechseln automatisch zwischen Programmen für Ober- und Unterseite; die P5 und P5D arbeiten mit 900 ± 20 mm.

Die Offline-Maschinen P1, P1L und P2 haben kein Transportband; Baugruppen werden von Hand eingelegt und automatisch geklemmt.

Spezifikationen der DaoAI-Maschinen als Rechenbeispiele

Dies sind Referenzwerte, keine garantierten Grenzwerte. Die vollständigen veröffentlichten Spezifikationen finden Sie auf den Seiten zur P3 und zur P5; die P5 und P5D sind ab sofort lieferbar.

Welche Spezifikationen zählen bei 01005- und 0201-Bauteilen am meisten?

Bei den kleinsten Chips steht die Auflösung an erster Stelle. Bei 10 µm pro Pixel umfasst ein 01005-Körper etwa 40 × 20 Pixel, bei 15 µm nur noch rund 27 × 13, sodass wenige Pixel für Anschlüsse und Lötmenisken bleiben. Danach folgen Schärfentiefe und Beleuchtung, denn winzige Lötstellen müssen in jeder Kachel scharf und gleichmäßig ausgeleuchtet sein.

In der DaoAI-Produktreihe nennen die Inline-Maschinen P3 und P3D für 0201- oder 01005-Chips (Zollmaße) 0201 und ICs mit 0,3 mm Pitch, 01005 ist als Option erhältlich. Was auch immer im Datenblatt steht: Qualifizieren Sie die Prüfung kleiner Bauteile an Ihren eigenen Baugruppen. Unser Leitfaden zur Bewertung eines KI-AOI-Systems erklärt, wie Sie diesen Test durchführen.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Ist eine AOI-Kamera mit mehr Megapixeln immer besser?

Nein. Megapixel beschreiben nur den Sensor. Die Auflösung in µm pro Pixel, die von Sensor und Bildfeld abhängt, bestimmt das kleinste Merkmal, das die Maschine beurteilen kann.

Welche Auflösung brauche ich für die Prüfung von 01005-Bauteilen?

Je feiner, desto besser. Bei 10 µm pro Pixel umfasst ein 01005-Chip (0,4 × 0,2 mm) etwa 40 × 20 Pixel. Lassen Sie sich bestätigen, dass der Anbieter 01005 auf dem konkreten Modell unterstützt, und testen Sie mit Ihren eigenen Baugruppen.

Was ist ein telezentrisches Objektiv bei der AOI?

Ein Objektiv, dessen Sichtstrahlen über das gesamte Bildfeld nahezu parallel verlaufen. Telezentrische Objektive verringern Perspektiveffekte und halten die Vergrößerung bei wechselnder Objekthöhe nahezu konstant.

Wie wird die Prüfgeschwindigkeit einer AOI angegeben?

Meist als Zeit pro Bildfeld, etwa 0,238 Sekunden pro FOV, oder als Fläche pro Sekunde, etwa über 10 cm² pro Sekunde. Die gesamte Taktzeit umfasst zusätzlich Baugruppentransfer und Prüfberechnung.

Datenblätter grenzen die Auswahl ein; Ihre eigene Baugruppe entscheidet. Senden Sie uns eine Ihrer eigenen Baugruppen, und wir testen sie kostenlos für Sie, oder buchen Sie eine Demo, um Bilder und Ergebnisse mit einem Ingenieur durchzugehen.