KI-AOI ist eine automatische optische Inspektion (AOI), die statt handgeschriebener Regeln trainierte Machine-Learning-Modelle nutzt, um zu entscheiden, ob jedes Bauteil und jede Lötstelle auf einer Flachbaugruppe (PCBA) in Ordnung oder fehlerhaft ist. Kameras und Beleuchtung ähneln einer konventionellen AOI. Anders ist, wie das Prüfprogramm entsteht und wie jede Entscheidung getroffen wird. In der Praxis heißt das: Ein Programm entsteht in Minuten aus einer einzigen Gut-Baugruppe statt in mehreren Stunden aus CAD-Daten und einer Bauteilbibliothek, und Pseudofehler werden durch Nachtrainieren des Modells reduziert statt durch Lockern von Schwellwerten.
Was ist automatische optische Inspektion (AOI)?
Die automatische optische Inspektion ist eine kamerabasierte Prüfung einer bestückten Baugruppe. Die Maschine nimmt die Baugruppe unter kontrollierter Beleuchtung auf, vergleicht das Bild mit dem Sollzustand und markiert Bauteile oder Lötstellen, die außerhalb der Annahmekriterien liegen.
AOI erkennt Fehler, die von oben sichtbar sind: fehlende, falsche, versetzte oder verdrehte Bauteile, vertauschte Polarität, Tombstoning, Lötbrücken, zu wenig oder zu viel Lot, abgehobene Beine (Lifted Leads) und offene Lötstellen. Lötstellen unter BGA- oder QFN-Gehäusen sieht sie nicht. Das ist die Aufgabe der automatischen Röntgeninspektion (AXI).
Eine AOI repariert nichts. Sie sortiert Baugruppen in Gut und Schlecht und zeigt dem Bediener zu jeder Entscheidung ein Bild. Ihr Wert hängt an zwei Zahlen: wie viele echte Fehler sie findet und wie viele gute Bauteile sie als fehlerhaft markiert (Pseudofehler).
Wie funktioniert eine klassische regelbasierte AOI?
Eine regelbasierte AOI prüft jedes Bauteil mit einem Programm, das ein Ingenieur von Hand erstellt. Das Programm stützt sich in der Regel auf vier Eingaben.
- CAD- oder Bestückdaten (Centroid). X/Y-Positionen, Drehlagen, Referenzbezeichner und Teilenummern aus den Konstruktionsdaten sagen der Maschine, wo jedes Bauteil sitzen soll.
- Eine Bauteilbibliothek. Jedes Gehäuse, vom 0402-Chip bis zum 64-poligen QFP, braucht einen Bibliothekseintrag mit Körper, Anschlüssen und Pads. Neue Gehäuse werden von Hand angelegt und müssen danach dauerhaft korrekt gepflegt werden.
- Prüffenster. Der Ingenieur setzt Fenster über jeden Körper, jeden Anschluss, jedes Pad und jeden Spalt, in dem sich eine Brücke bilden könnte. Jedes Fenster führt einen Algorithmus aus, etwa Template-Matching, Farbverhältnis, Kantenerkennung oder OCR.
- Schwellwerte. Jedes Fenster hat Gut/Schlecht-Grenzen. Diese werden an einem Golden Board (Referenzbaugruppe) eingestellt und dann an der realen Fertigungsstreuung nachjustiert, Parameter für Parameter.
Dieser Ansatz funktioniert, und viele Großserienlinien fahren ihn gut. Der Preis ist Ingenieurzeit: DaoAIs eigener Vergleich beziffert die Erstprogrammierung auf einer regelbasierten Maschine mit 3 bis 5 Stunden pro Baugruppenvariante und mehreren Tagen für eine Baugruppe mit Tausenden von Bauteilen.
Der zweite Preis zeigt sich in der Fertigung. Wird eine gute Lötstelle markiert, ist die schnellste Lösung, den Schwellwert zu erweitern. Das beseitigt den Pseudofehler, erweitert aber auch das Annahmeband für jedes Bauteil, das mit diesem Parameter bewertet wird. So beginnen echte Fehler durchzurutschen.
Was ändert sich mit KI-AOI?
KI-AOI behält die Optik bei, ersetzt aber den Großteil des handgeschriebenen Programms durch gelernte Modelle. In der Fertigung zählen vier Unterschiede.
1. Automatische Programmierung aus einem Golden Board
Statt mit CAD-Daten und einer Bibliothek zu beginnen, nimmt die Maschine eine Gut-Baugruppe auf, findet jedes Bauteil und erzeugt Prüffenster und Schwellwerte selbst. Auf DaoAI-Maschinen dauert das 30 Sekunden bis 5 Minuten, mit 98 % Erkennungsgenauigkeit direkt aus der automatischen Programmierung, vor jedem Feintuning.
Die automatische Programmierung von DaoAI benötigt keine vorgefertigte Bauteilbibliothek, und CAD- oder Stücklistendaten (BOM) sind optional. Diese Daten liefern echte Referenzbezeichner und Teilenummern für den MES-Export und Reparaturlisten, ändern aber nicht, was erkannt und wie es bewertet wird. Lesen Sie, wie die KI-gestützte automatische Programmierung funktioniert.
2. Gelernte Modelle statt Pixelregeln
Ein regelbasiertes Fenster vergleicht Pixel mit einer Vorlage oder einem Farbbereich. Ein gelerntes Modell bewertet das Bauteil oder die Lötstelle als Ganzes, auf Basis vieler Beispiele guter und fehlerhafter Teile.
Die Modelle von DaoAI starten von einem visuellen Foundation Model, das mit mehr als 1.000.000 realen Fertigungsbildern trainiert wurde, und passen sich dann an Ihre Baugruppe an. Deshalb muss eine leicht andere Gehäusefarbe oder Beschriftungsschrift eines Zweitlieferanten keine Meldung auslösen, während ein abgehobenes Bein trotzdem erkannt wird.
3. Inspektion der gesamten Baugruppe
Jede konventionelle Prüfung läuft in einem Fenster rund um ein Bauteil. Eine Lotkugel auf freiem Basismaterial oder ein Drahtabschnitt zwischen zwei Bauteilen liegt in keinem davon.
KI-AOI kann einen zusätzlichen Durchlauf ergänzen, der die Fläche zwischen den Bauteilen auf Lotkugeln, Partikel und Fremdkörper (FOD) prüft, nicht nur die Bereiche um jedes Bauteil.
4. Feedback-Lernen
Wenn ein Bediener einen Pseudofehler als OK markiert, kann ein KI-System dieses Bild in den Datensatz des Produkts aufnehmen und nachtrainieren, statt einen Schwellwert zu erweitern. Das Modell lernt, wie eine akzeptable Variante aussieht, und ein echter Fehler mit ähnlichem Score wird weiterhin erkannt.
Mit diesem Ansatz kann die Pseudofehlerrate von DaoAI nach dem Feintuning an einem Produkt etwa 1 % erreichen. Details finden Sie auf der Seite zum Feedback-Lernen.
Regelbasierte AOI und KI-AOI im Vergleich
| Aspekt | Regelbasierte AOI | KI-AOI (Beispiel DaoAI) |
| Eingaben für die Programmierung | CAD-/Centroid-Datei, Bauteilbibliothek, von Hand gesetzte Fenster | Ein Golden Board; CAD/BOM optional |
| Programmierzeit pro neuer Baugruppe | 3–5 h; mehrere Tage bei Baugruppen mit Tausenden von Bauteilen | 30 s – 5 min |
| Neuer Gehäusetyp | Muss zuerst von Hand in die Bibliothek | Wird auf der Baugruppe erkannt und modelliert |
| Wie ein Bauteil bewertet wird | Pixel-, Vorlagen- oder Farbregeln pro Fenster | Trainiertes Modell bewertet jedes Bauteil; Schwellwert wird anhand der Scores gesetzt |
| Genauigkeit vor dem Feintuning | Hängt vom Programmierer ab | 98 % Erkennungsgenauigkeit aus der automatischen Programmierung |
| Pseudofehler reduzieren | Schwellwert lockern, wodurch auch echte Fehler durchgehen | Einmal als OK markieren; das Modell trainiert mit dem Beispiel nach |
| Fläche zwischen den Bauteilen | Nicht geprüft, solange kein Fenster gesetzt ist | Durchlauf über die gesamte Baugruppe für Lotkugeln und FOD |
| Wer eine Korrektur vornehmen kann | Wer das Schwellwert-Know-how hat | Jeder Bediener kann melden; Berechtigungen regeln Programmänderungen |
| Wo die Baugruppenbilder bleiben | Auf der Maschine | Auf der Maschine; keine Cloud-Verbindung und kein Konto nötig |
Wo sitzt die AOI in der SMT-Linie?
Eine typische SMT-Linie besteht aus Schablonendrucker, Lotpasteninspektion (SPI), Bestückautomat, Reflow-Ofen und anschließendem Test. Die AOI kann an mehreren Stellen stehen.
- Nach dem Druck: Die SPI misst Pastenvolumen, -höhe und -fläche. Sie ist eine eigene Maschine, keine AOI, verhindert aber viele Lötfehler, die die AOI sonst später finden würde.
- Vor dem Reflow: Eine optionale AOI erkennt Bestückfehler, solange sich ein Bauteil noch von Hand korrigieren lässt.
- Nach dem Reflow: die häufigste Position. Die Maschine sieht Bestückung und Lötqualität gemeinsam an der fertigen Lötstelle.
- Vor und nach dem Wellenlöten: Baugruppen mit THT-Bauteilen erhalten eine Prüfung vor der Welle auf Bestückung und Polarität und eine Prüfung nach der Welle auf Lötstellen und Brücken.
- Offline, neben der Linie: manuell beladene Maschinen für NPI, Prototypen, Kleinserien, Labore und die Kontrolle nach der Nacharbeit.
AOI-Ergebnisse sind am nützlichsten, wenn sie weitergereicht werden. Fehlercodes, Ausschnittbilder und Gesamtbilder der Baugruppe, die ins MES exportiert werden, ermöglichen dem Reparaturplatz und den Qualitätsingenieuren, jede Meldung einer bestimmten Baugruppe und Position zuzuordnen.
Was ist der Unterschied zwischen 2D- und 3D-AOI?
Eine 2D-AOI arbeitet mit Farbbildern unter Mehrwinkelbeleuchtung. Sie leitet die Form daraus ab, wie Licht von einer Lötstelle oder einem Gehäuse reflektiert wird. Das reicht für Anwesenheit, Polarität, Versatz, Brücken und die meisten Prüfungen des Lötmeniskus.
Eine 3D-AOI ergänzt eine gemessene Höhenkarte, meist durch Projektion strukturierter Lichtmuster aus mehreren Richtungen. Abgehobene Beine, Koplanarität, verkippte Gehäuse und Lotvolumen werden damit gemessen statt abgeleitet. Die P5 von DaoAI etwa nutzt vier Scheimpflug-Projektionseinheiten für strukturiertes Licht, eine pro Richtung, mit einer Höhengenauigkeit von 6 µm oder besser (Referenzspezifikation). Die P5 und die Doppelspur-Variante P5D sind ab sofort lieferbar.
3D rechtfertigt die Mehrkosten, wenn höhenbedingte Fehler tatsächlich bis zu Ihren Kunden gelangen: bei Fine-Pitch-ICs mit Gullwing-Anschlüssen, Steckverbindern und hochzuverlässigen Baugruppen. Für viele Baugruppen deckt eine gut programmierte 2D-Maschine die Fehlerliste ab.
Was sollten Sie einen AOI-Anbieter fragen?
- Was braucht die Programmierung, bevor die erste Baugruppe läuft? CAD-Daten, eine Bauteilbibliothek, Fehlermuster oder nur eine Gut-Baugruppe?
- Wie lange dauert eine neue Baugruppe, gemessen an einer meiner Baugruppen? Lassen Sie es sich vorführen, statt eine Prospektzahl zu lesen.
- Wie werden Pseudofehler reduziert? Durch Erweitern von Schwellwerten, durch Nachtrainieren eines gemeinsamen Modells beim Anbieter oder durch Nachtrainieren mit meinen eigenen Beispielen? Lässt sich ein Update rückgängig machen?
- Können meine Ingenieure jeden Schwellwert sehen und übersteuern? Bleiben manuelle Änderungen erhalten, wenn die KI neu programmiert?
- Wo liegen Baugruppenbilder und trainierte Modelle? Auf der Maschine oder in einem Cloud-Dienst außerhalb des Werks?
- Was ist Standard und was eine kostenpflichtige Option? Auf DaoAI-Maschinen sind automatische Programmierung, Feedback-Lernen, Modelltraining und Offline-Betrieb in der gesamten Produktreihe Standard.
- Welche Daten kommen heraus? CSV- oder MES-Export, Fehlercodes, Gage-R&R- und Cpk-Berichte, eine Ansicht für den Reparaturplatz.
Eine ausführlichere Checkliste finden Sie in unserem Leitfaden So bewerten Sie ein KI-AOI-System vor dem Kauf.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Braucht KI-AOI CAD-Dateien?
Nicht unbedingt. Die KI-AOI von DaoAI programmiert eine Baugruppe aus einem Golden Board ohne CAD-Dateien, und die automatische Programmierung von DaoAI benötigt keine vorgefertigte Bauteilbibliothek. CAD- oder BOM-Daten können später ergänzt werden, um echte Referenzbezeichner und Teilenummern zu liefern.
Ersetzt KI-AOI die Röntgeninspektion?
Nein. Eine AOI, ob KI-basiert oder nicht, sieht nur, was aus dem Blickwinkel der Kamera sichtbar ist. Lötstellen unter BGA-, LGA- oder QFN-Gehäusen benötigen weiterhin Röntgen (AXI).
Kann KI-AOI ohne Internetverbindung laufen?
Das hängt vom Anbieter ab. DaoAI-Maschinen laufen vollständig on-premise, ohne Cloud, Konto oder Verbindung aus dem Werk heraus, und das Modelltraining findet auf der Maschine selbst statt.
Ist KI-AOI nur etwas für die Großserie?
Nein. Schnelle Programmierung, Feedback-Lernen und die Inspektion der gesamten Baugruppe helfen Großserien- und High-Mix-Linien gleichermaßen. High-Mix-Fertigung passt besonders gut, weil der regelbasierte Einrichtaufwand dort länger dauern kann als der Auftrag selbst. KI-AOI gibt es als Offline-, Inline-2D-, Inline-3D- und THT-Ausführung.
Wie werden Pseudofehler bei KI-AOI behandelt?
Der Bediener markiert das gemeldete Bauteil als OK, und das System nimmt dieses Bild in den Datensatz des Produkts auf. Ein KI-Update trainiert das Modell nach, sodass es diese akzeptable Variante nicht mehr meldet, ohne den Schwellwert für echte Fehler zu erweitern.
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