對印刷電路板組裝（PCBA）業者來說，焊點缺陷的檢測對於品質的確保至關重要，而傳統的自動光學檢測（AOI）易造成延遲和高功耗，導致成本增加。本文特別介紹了以邊緣運算進行AI人工智慧推理的高精度自動光學檢測方案，將是一帖降低成本、提高生產力的良方。
隨著AI人工智慧技術的進步，製造商尋求越來越多的機器視覺解決方案，來滿足他們的業務挑戰、提高品質以及營運效率。對於從事印刷電路板組裝（Printed Circuit Board +Assembly, PCBA）的製造商而言， 缺陷檢測對於確保品質尤為首要。
挑戰：準確檢測缺陷並控制成本及功耗
焊點缺陷是導致PCB上件缺陷的常見原因，焊料缺陷（包括冷焊、外觀、短路及空焊）可能導致單板無法運作，因此必須進行檢查以確保品質量。以往，焊點品質是透過人工目視檢查（Manual Visual Inspection, MVI）來把關的，即人工檢測有缺陷的焊點。現今，由於電路板組件太小， 單靠人眼是無法持續檢測缺陷的。
AOI（Automated Optical Inspection）自動光學檢測解決方案使用機器視覺和圖像特徵分析檢測缺陷，已成為MVI的替代方案。然而，傳統視覺庫將圖像發送到中央計算資源進行處理，需要高效能CPU與相對較長的運算時間，導致成本增加。為使機器視覺缺陷檢測解決方案更具成本效益，就必須使用低功耗平行運算圖像加速卡，搭配CPU來增加檢測效率。
解決方案：以邊緣運算進行AI人工智慧推理
為優化成本效益和電源利用率，艾訊為PCBA開發DIP AOI解決方案，利用邊緣技術將運算資源更接近取得圖像的設備，圖像經過預先處理，然後使用AI人工智慧演算法檢測和分類缺陷。系統開箱即能夠檢測短路、焊料過多、焊料過少和空焊料等4種類型的缺陷。隨著日益增加的額外訓練圖像，系統檢測缺陷的準確性也隨之提高，內部測試顯示檢測率高達99.9%。
所有疑似有問題的焊點都標有顯示在監視器上的結果，供檢查人員確認，將檢查員的注意力集中在異常（懷疑存在品質問題的關鍵），能加速手動目視檢查過程（如圖1）。
除了將最新AOI技術用在自己的生產線，艾訊也計畫將此解決方案應用到其他製造商， 採用自行開發的視覺處理和分析演算法，同時針對不同產業的生產需求檢測並解決其他問題。
圖1、 透過人工智慧AOI高精度技術找出焊點瑕疵，線上檢查人員可透過螢幕
直接針對瑕疵部份進行重工，進一步將漏檢的瑕疵進行標記，
最後重新訓練AI模型，大幅提升檢測準確度。
高精度AOI解決方案3大優勢
艾訊研發的高精度自動光學檢測解決方案（如圖2）優勢包括：
• 降低數據傳輸與功耗成本：透過將圖像處理、缺陷檢測與分類移動到邊緣，AOI所需的數據傳輸量和功耗明顯降低——由使用NVIDIA GTX 2080圖型處理器的250W功耗，到使用Intel Movidius™視覺處理器可降至僅30W以下。
• 檢測多種缺陷類型：每單元都可以開箱即用地檢測4種不同類型的缺陷，當有使用和沒使用電路板的圖像進行訓練時，本方案所使用的可視檢測演算法，在訓練時也可用來檢測其他指定或未指定的電路板圖像缺陷。
• 提高生產力：生產線中的自動檢測缺陷解決方案，能夠保持一致的準確性，避免因人為疲勞或主觀觀察而造成失誤的產生， 必定使檢查速度更有效率。
圖2、高精度自動光學檢測（AOI）解決方案
優化要點：儘可能接近真實世界的測試條件
使用艾訊高精度自動光學檢測（AOI）解決方案檢測缺陷，首先需接收訓練數據，數以千計的圖像用於提高檢測每種缺陷類型AI演算法的效能。為了優化檢測的效果，訓練數據物件與相機之間的距離及角度必須儘可能接近真實世界的測試條件。
本方案使用Intel® Core™中央處理器的平台以及Intel® Edge Insights for Industrial套裝軟體，能輕易整合製造應用中的數據、設備和流程，進而在邊緣實現近乎即時的智能結果，製造商不僅能夠提升工廠使用效能（包括缺陷檢測），同時實現更高的營運績效。再者，Intel® Distribution of OpenVINO™工具包讓艾訊AOI解決方案能夠整合現有Intel硬體平台與靈活的異質運算共同進行部署，並根據每個產品及流程的需求，滿足所需的功率和效能。
多元相機類型可用於圖像攝取，使用Intel® Edge Insights for Industrial 套裝軟體中內含的相機軟體開發套裝軟體，即可快速輕鬆地連接USB相機、Basler相機與RTSP相機。本方案使用Basler相機，整合Intel® Edge Insights for Industrial套裝軟體能夠迅速開發專屬的應用程式，還能擷取圖像和相機事件。一旦解決了最複雜的圖像擷取問題，使用者就可以快速繼續進行訓練和推理，成功部署AOI解決方案提供完美的業務成果。
結語
AOI技術確保印刷電路板組裝生產線的品質需求，在檢測焊點和其他缺陷方面比人眼更有效率。艾訊的高精度AOI解決方案，可以在邊緣處理圖像和分類缺陷，有效避免延遲、提高準確性並降低功耗和成本。而使用Intel® Insights for Industrial與Intel® Distribution of OpenVINO™工具包為自己的工廠生產線及其他PCB製造商創建AOI解決方案，能同時針對多個缺陷進行檢測，還可擴充檢測範圍、確保高品質製造。
