产品的可靠性是所有合同代工制造商追求的主要目标。如果一部手机或一台笔记本电脑在客户处检出了缺陷，返工的费用和合同制造商信誉的丧失都会给带来严重后果。随着客户对产品稳定性的要求日益提高，合同制造商总是在不懈努力以提高产品质量，改进生产流程。
　　在这一过程中，测试的作用并不仅仅是分检出好的产品与次品，更是扮演着至关重要的角色。测试可以监控工艺流程质量，及时提供反馈信息，从而不断地优化生产流程中的各个参数。由于技术日趋复杂，电子产品封装向小的方向发展，而且产量又在不断地提升，这些都给测试带来了越来越大的挑战。特别需要考虑的问题是，如何既实现优化产品的可靠性所需的测试精确性，又保证大量生产所要求的处理速度。
　　自动光学测试（AOI）是在批量生产中采用的一种主要在线测试方法。作为一种在线测试，自动光学测试设备的处理能力应与生产中其他设备的处理能力保持同步，从而使生产流程均衡。同时，测试还应该达到很高的精确性，“合格的电路板被检测为不合格（误测），不合格的电路板被检测为合格（漏测）”，这样的情况要求减到最少。对于自动光学测试，这被称为“检测准确度”。
　　减少漏测与误测的难题在所有的测试流程中都会循环交替出现，所以必须设定一个最佳临界值以达到两方面的平衡。传统的做法是设定一个较严格的临界值，确保不合格电路板通过的可能性，即漏测，降到绝对少，这样可以将产出的次品减小到最少，从而将与产品可靠性相关的费用降到最低。但是这种策略会导致一些合格的电路板在生产中被检测为不合格，也就是通常所说的“误测”。错误的检测会带来代价，即维修技术人员需要花时间来确定检测出的错误是否正确，并可能进行不必要的返工。所以，测试系统的精确性将直接影响到生产流程的总费用，而且影响可能会非常大。
　　自动光学测试系统采用成像技术来检查印刷电路板的结构。光学检测是将电路板上的器件或者特征（比如焊点）捕捉成像，然后判断这一器件或者特征是否完好。自动光学测试系统根据做出的判断来得出检测结果，诸如元件缺失，极性反转、焊接锡桥或者焊点质量问题等。
　　自动光学测试系统的成功判断取决于两个关键方面，一是成像，二是分析。这两点都将影响到自动光学测试系统最终所能达到的检测准确度。
　　在自动光学测试系统的发展过程中，为了改进成像系统，研发人员付出很多努力来改变光源系统的组合或照相机。这些做法通常是从两个方面着手：一种是使用不同的照明角度和直角照相机，另一种是改变照相机的位置，使它稍微“偏离角度”（大约是垂直方向偏20O）和采用直角照明。根据光学几何学，当照明角度与照相机的角度接近90度时，一个场景（如一个焊点）的绝大部分信息都可以被记录下来。这就是为什么大多数的自动光学测试系统都使用直角照相机和穹顶形状的照明形式，试图从一个较低的角度（大约可能是垂直方向偏60O）来照亮电路板的原因。这一光学定律可能会与大多数第一次看自动光学测试系统的人的直觉发生冲突，这些人会认为将照相机移动到一个稍偏的角度将会更好的看到焊点界面。另外，成像技术的不断发展以及兆象素级数码相机的分辨率日益提高都将大大促进自动光学测试行业的发展。
　　通过采用不同的光源和相机组合可以捕捉一个物体的各种形象，这使之后的分析更加精确。但麻烦的是，捕捉记录下各种影像需要大量时间，这将直接影响到测试设备的处理能力。所以，精度与速度可以被认为是两个矛盾的需求。自动光学测试设计师必须创造出有创新性的解决方案，从而实现最佳的“检测准确度”，并且确保测试系统的处理速度。

影像记录下面的处理用来应该判断电路板是否有缺陷。现在最常采用的三种运算法则是：图像比对法、特征萃取法和几何模型匹配法。这些运算法则各有优劣，表1对此进行了总结。自动光学测试系统通常采用其中的一种运算法则，但是在有一些情况下，也将几种运算法则结合以提高测试的精确性，如安捷伦科技SJ50型。
      在自动光学检测系统应用于表面贴装技术生产的10年里，成像和运算法则分析领域里的发展都是渐进式的。所以，现在的技术还和最初设备中采用的技术基本上相同。当前所有的系统都有一个基本的特点：检测系统产生的都还是二维影像。这一点最终限制了检测的准确度和维修的可能性，但是这一点是可以改变的。采用固体形状的三维成像模式将成为该行业的一大突破，使自动光学测试进入一个新的发展阶段。
　　安捷伦科技研发推出了固体形状模型（SSM）技术，并成为第一家将这一技术应用于自动光学测试系统的公司。固体形状模型技术可以将电路板的特点和器件以三维的方式逼真成像，提高自动光学测试系统的效率。在测试过程中，这一技术能够带来更高的“检测准确度”，在维修站，这一技术可以提高维修人员的辨识能力，帮助他们细致地检查每一个可疑的细节，并最终确定问题的性质。
　　固体形状模型技术是一种运用多角度成像，生成逼真三维影像的技术。安捷伦实验室专门将这一技术改进，使之适合在自动光学检测系统中使用。这一专利申请中技术可谓是自动光学检测领域的一大突破。
　　安捷伦科技SJ50系列II 自动光学检测系统采用带有彩色照明分段环的直角照相机。这一系统可以开启和关闭不同段的每一个照明环，因而可以从不同角度来照亮被测试的装置。不同的彩色照明段和角度都已被预先编入了自动光学测试系统的程序中。各个照明段可用于从东、西、南、北四个角度来照亮装置，之后还可以从四个更高的角度照射。每一个器件都有了8个影像，这样就可以生成固体形状模型三维影像。光源是红色、绿色和蓝色，可以创造出一个颜色丰富的影像。除了三维这一特点外，该系统的彩色成像也是对自动光学检测系统的一大改进，因为这样可以帮助区分深色印刷电路板上的深色装置，生成焊点界面的彩色轮廓图，从而更好的查找缺陷。
　　SJ50系列II自动光学检测系统上的照明头可以通过分段照明控制，对每个元件生成8个影像，然后把这些影像结合起来就形成了一个合成的彩色影像。之后，这一合成影像被传送到一个影像再现软件，这一软件由安捷伦实验室研发而成，已经申请了专利。再现的结果是把电路板的器件或特征以三维影像的形式栩栩如生地呈现出来。这就是SJ50系列II自动光学检测系统的工作原理，这种方式可以捕捉多个影像，同时不影响检测系统的处理能力。
　　附在本文后的影像显示了再现的效果。图1将一个固体形状模式影像与一个普通的自动光学检测二维影像进行了对比。根据二维灰色影像，很难判断这一小型封装集成电路元件（SOIC）最左边的焊点界面是否完好。这给自动光学测试系统检测影像以及维修技术人员证实缺陷都带来了困难。相比而言，固定形状模式生成的影像就显示了更多的细节。这个影像很明显地表明最左边的两根针都焊接不足，所以应该属于可疑焊点。这样就有助于自动光学检测系统发出正确的报告，维修技术人员也可以确定问题的所在。
　
通过另外一个例子说明固定形状模式生成的影像质量。除非通过生产线下的显微镜，否则是无法通过其他途径了解一个焊点的细节。维修人员只需使用鼠标，就可以将这一影像旋转到任意一个角度，从而进行更细致的检测，其效果与用户通过生产线下的显微镜看到的一样。
　　
　通过固定形状模式再现的一个凹陷极性标志。由于分辨率非常高，所以可生成一个精确的凹形模式。即使是在深色小型封装集成电路元件（SOIC）上一个非常小的极点，维修人员也可使用这一影像，准确地把它找出来。
　　 使用固体形状模式成像找出的常见缺陷。在清晰的三维影像上可以看到焊接锡桥。在横列定向影像上，焊接的形状和质量一目了然。
　　
   这些实例再次说明了三维成像技术应用于自动光学测试环境中的优点。三维影像可以使检测的准确度提升到最高点，也有助于在维修中判断和确定缺陷。安捷伦这一自动光学测试系统在确保测试处理能力的同时，增添了新性能，使自动光学测试进入了一个崭新的发展阶段。