三維AOI在使用垂直攝像頭的DS2172T+同時，增加角度攝像頭。當垂直攝像頭從上往下看的同時，角度攝像頭則同時從側面來觀察焊點圖像，就好像人工目檢一樣，為了看清局部細節，往往需要調節光線與觀察角度，因此三維AOI比二維AOI有更強的故障檢測能力，當檢測PLCC器件焊接質量時，三維AOI的優勢就能充分顯現出來。
    三維AOI中的照明系統則采取獨立可控的LED發光二極管陣列作為光源，LED發光二極管排成一個精密環形陣列，如圖15.62所示。燈光全部聚焦在視場上，越靠內圈燈光越接近垂直角度，越靠外圈燈光照射角度越傾斜，并可以用編程來控制這些二極管，以實現最優的照明紋理、角度、方向和密度。可為每一幅檢測畫面調整照明的角度、方向和亮度，滿足任何檢測所需的獨特要求。

           
    不同于單個氙氣閃頻管或熒光管，LED陣列可以提供可靠檢測焊點所需的更高的照明靈活性，精確的控制光源確保精確和穩定地檢測故障。
    泰瑞達Optima7300AOI是典型的三維AOI，該機型采用一個垂直攝像頭、4個角度攝像頭組成檢測系纜，如圖15.63所示。
    檢測頭固定在X-Y伺服定位系統之上，X-Y伺服定位系統則由高精度的線性電動機、線性編碼器一導軌組成（參見貼片機有關章節介紹），故檢測頭運行穩定、定位精度高、圖像清晰穩固、噪聲低，檢測的PCB最大寬度為600mm，最小元器件為0.6mm×0.3mm。
    工作時，PCB固定不動，檢測頭只需對電路板進行一次高速掃描，每一視場可采集10幀圖像，每一個元器件都有多幅圖像，從不同角度來檢測元器件的焊接質量，并且采集到的圖像信息能直接傳送到計算機的內存，可實現高速詳細分析。