600 × 600 mm AOI：视野预算与拼接幅数怎么算

Uni-Ring 公开描述的 AOI 平台可覆盖最大 600 × 600 mm 的面板，并同时提供 2D AOI 与 3D Z 向高度测量，面向 CoWoS、FOPLP、CPO 这类应用。到了这个尺寸，决定节拍的不是相机分辨率，而是这台设备要拍多少个视野，以及工作台能不能在公差之内把它们拼回去。本文把这笔账算清楚，并指出预算真正花在哪里。

先定视野，不是先定像素

视野等于靶面宽度除以倍率。一旦视野确定，每像素多少微米、板上要多少视野、总节拍就都跟着定了。先选相机再问它能看多大是反的，因为板子不会为了迁就传感器而改变尺寸。下面的每个数字都从视野出发，而把大视野做可用的那类光学设计参见远心镜头选型指南：倍率、FOV、WD 与测量精度。

拼接幅数，算一遍

取一块 600 × 600 mm 的板，方形视野，拼接需要 10% 重叠。视野 20 mm 时可用步长是 18 mm，每轴需要 600 ÷ 18 = 33.3，向上取整为 34 个视野：34 × 34 = 1,156 个视野/板。视野放大到 50 mm 时步长为 45 mm，600 ÷ 45 = 13.3，向上取整为 14：14 × 14 = 196 个视野。视野放大 2.5 倍，幅数减少近 6 倍，因为幅数按视野尺寸的平方缩放。这些是几何计算，不是厂家的节拍承诺：它们不含加减速与整定、逐视野自动对焦，也不含失败视野的复测。

为什么放大视野不是白拿的

同一靶面下放大视野意味着降低倍率，也就是每像素微米数变大，也就是你能分辨的最小缺陷变大。所以这个交换是不对称的：幅数按视野平方下降，而可检出的缺陷尺寸按视野线性增长。还有一项容易漏掉的成本——拼接所需的畸变预算要求下，大视野镜头体积更大、更重、更贵，而它的残余畸变会直接变成拼接误差。一个具体的宽视野物方远心方案可参见0.2X 高分辨率远心镜头（110 mm 工作距离）。

重叠是拼接基准，不是冗余

重叠的作用是让相邻视野共享可供配准算法匹配的特征。太少会出现接缝或漏检，太多则幅数快速上升。仍以 20 mm 视野为例，重叠从 10% 提到 20%，步长由 18 mm 变成 16 mm，每轴从 34 个视野变成 38 个：1,156 个视野变成 1,444 个，同一块板多出约 25% 的走位与曝光时间。接缝预算的另一半是工作台精度——拼接误差主要由编码器重复性和装夹方式决定，而不是相机分辨率。

高度会再增加一条成本轴

如果检测流程里含 3D Z 向测量，这条通道每个视野的耗时通常高于 2D 取像，因为高度需要扫描或投影，而不是一次曝光拿到。于是板的平整度变成时间问题：如果基板不平到超出景深范围，每个视野都要单独自动对焦，而自动对焦乘以 1,156 个视野是一笔实打实的开销。这也是为什么夹具和支撑方式应该进预算讨论，而不是进验收整改清单。小零件的一次成像方案从根本上绕开了逐视野对焦这个问题，参见闪测仪与传统影像测量仪的区别与选型与一次性成像测量仪（300 × 200 mm 大视野批量尺寸检测）。

可以直接填空的预算模板

按这个顺序写：板的尺寸与可用面积；必须检出的最小缺陷，它决定每像素多少微米，从而决定靶面、倍率和视野；你的拼接算法需要多少重叠；每轴视野数与总视野数；单视野耗时，含曝光、走位、整定、自动对焦和任何 3D 扫描；预计的复测率；以及算出来的节拍对比产线要求。如果总时间不达标，可调的杠杆依次是视野大小、重叠率、单视野耗时和相机头数量。产线侧的节拍与工位数怎么配，参见在线测量节拍计算：每小时要测多少件、需要几台设备，运动工件的曝光时间约束见运动工件的在线测量：35 微秒曝光能换来什么。

常见问题

600 × 600 mm 的板在 20 mm 视野下要拍多少个视野？

10% 重叠时步长 18 mm，每轴需要 34 个视野，整板 34 × 34 = 1,156 个视野。重叠提到 20% 时步长降到 16 mm，整板需要 38 × 38 = 1,444 个视野。

视野越大检测就一定越快吗？

大视野减少了视野数量，这通常是主导项，但它同时降低倍率、抬高每像素微米数，使可检出的最小缺陷变大。只有在采样仍满足缺陷规格的前提下它才更快。

拼接算法为什么必须要重叠？

重叠让相邻视野拥有可供配准的共同特征。没有共享特征就没有可对齐的基准，接缝误差就变成工作台的定位误差，而不是一个被测量出来的量。

拼接板上，限制因素是工作台精度还是相机分辨率？

通常是工作台重复性、编码器分辨率、热漂移以及板材的装夹平整度。相机分辨率决定单个视野能分辨什么，不决定视野之间拼得有多好。

用更大的靶面能不能不拼接？

只有当单个视野在缺陷规格要求的采样下就能盖住整板时才可以。600 mm 加上个位数的微米级采样，通常一个视野盖不住，所以拼接仍然必要。

板翘曲会改变预算吗？

会。如果板材不平到超出景深，每个视野都要单独对焦，而这个时间要乘以视野总数。翘曲还让全局单点对焦变得不可能，这既是光学问题也是夹具问题。