PCB 線材 AOI 檢測實務：孔內插入與顏色辨識的光源設計
PCB線材檢測實務
一片小型 PCB 上有五個孔，每個孔要放指定顏色的銅線，還要確認銅線真的插到底。
這看起來像兩個簡單的視覺判定，實際上光源一選錯，露在孔外的銅線會過曝，孔內的線又看不清楚。本案例從同軸光、平行光試到間接反射的「碗公燈」，把光場怎麼取捨說清楚。
晟 技術審閱：晟格科技 AOI 應用工程團隊
最後實質更新：2026 年 9 月 4 日
最後實質更新：2026 年 9 月 4 日
先講結論：兩個檢測需求，要先拆開看
顏色辨識要的是穩定的色彩與亮度；確認插入則要看孔內的線材是否出現在正確深度或區域。若只用一張過曝的影像同時處理兩件事，軟體會很難檢出。
重點是改變光線到達 PCB 和孔內線材的方式。直射光不容易同時照亮孔內與控制露出部分的反光，因此需要把光場、相機設定與治具一起比較。
PCB 打光的兩個問題
| 需求 | 影像應該凸顯的 | 容易忽略的問題 |
|---|---|---|
| 指定顏色是否正確 | 每個孔位的線材顏色可分辨，且與規格或標準樣品比較一致。 | 白平衡、曝光、反光、背景色、批次色差。 |
| 是否確實插入孔內 | 孔內指定區域能看見線材，或能依輪廓、深度、遮蔽狀態判定。 | 孔深、線材反光、插入角度、PCB 翹曲與定位誤差。 |
為什麼同軸光與平行光不夠
同軸光及其他平行光，遇到銅線過曝不均勻，以及無法同時把孔內線材打亮的問題。這是光線方向和物件幾何互相牽制，不是單純把亮度調高就能解。
| 嘗試方向 | 案例中遇到的問題 | 測試時要問 |
|---|---|---|
| 同軸光 | 露出部分可能反射過強，孔內區域仍不夠清楚。 | 亮部是否飽和？孔內線材是否還保留顏色與輪廓？ |
| 平行或直射光 | 光線角度較單一，孔內遮蔽和銅線反光不容易同時處理。 | 換孔位、換顏色、換高度後，亮度是否仍均勻？ |
| 間接反射光 | 需要找出反射面、光源高度與均勻度的合適組合。 | 孔內可見度、顏色差異和背景穩定是否同步改善？ |
間接反射光源怎麼改善影像
「碗公燈」的結構: 光線不直接打在檢測物上， 先打到結構，再由反射面投射到 PCB 和孔內線材。這樣可以讓物件接收到不同方向的反射光，降低單一角度造成的亮暗落差。
光源架設的三個觀察點
- 反射路徑：確認光線有沒有進入孔內，而不是只把露出孔面的銅線打亮。
- 架設高度：高度改變會影響孔內亮度、背景均勻度和銅線顏色，應用實際樣品找出工作範圍。
- 顏色穩定：固定相機曝光與白平衡，用標準色線和不同批次確認顏色判定不會因整體亮度漂移而改變。
試打與驗收要怎麼安排
- 1把五孔對應關係寫下來
每個孔指定哪一種顏色、什麼深度算插入、哪些狀況需要人工複判，先用圖例固定。
- 2準備跨批次 OK／NG
包含顏色偏差、未插到底、斜插、漏插、孔位偏移等真正會遇到的狀況，不能只給一片最標準的板。
- 3比較光場與相機設定
每次只改一個主要變因，保存原始影像與設定，觀察孔內亮度、顏色分離、過曝區域和背景均勻度。
- 4放進送料與節拍條件
確認 PCB 定位、振動、取像時間、白平衡固定方式、判定結果與剔除訊號可以連成完整流程。
顏色與孔內檢測的限制
間接反射光源能得到較平均的影像，也能辨識孔內線材顏色。量產前仍要確認以下條件：
- 銅線顏色在不同批次、供應商或表面氧化狀態下是否仍落在可判定範圍。
- PCB 和孔位的機械定位是否穩定，否則同一個 ROI 可能看不到同一段線材。
- 相機的曝光、白平衡和色彩設定是否被固定，操作員不能任意更改。
- 光源暖機、反射結構清潔與老化是否會改變亮度，維護週期要有紀錄。
- 若孔內深度或插入標準需要量測，顏色分類結果不能取代尺寸或位置驗證。
這個案例最有價值的地方：它示範了當直射光無法同時滿足兩個需求時，可以從光線路徑重新設計，而不是一直堆亮度或只靠程式補救。