AOI (Automatic Optical Inspection), kao što ime sugerira, metoda je automatske inspekcije koja se postiže pomoću sustava optičkog snimanja. Također je jedna od mnogih tehnologija automatskog očitavanja i otkrivanja slike. Precizno i visoko{2}}kvalitetno optičko snimanje i obrada njegove su temeljne tehnologije.
Pozadina i prednosti razvoja AOI
Razvoj AOI tehnologije inspekcije proizlazi iz potrebe za većom integracijom i preciznošću elektroničkih komponenti, bržim i učinkovitijim pregledom i ciljem nulte greške.
Njegove najveće prednosti su ušteda radne snage, smanjenje troškova, poboljšanje učinkovitosti proizvodnje, standardizacija kriterija inspekcije i eliminacija ljudske pogreške. To osigurava stabilnost, ponovljivost i točnost rezultata inspekcije, omogućujući pravovremeno otkrivanje nedostataka proizvoda i osiguravajući kvalitetu pošiljke.
Osnovna načela AOI inspekcije
Osnovno načelo AOI inspekcije je korištenje tehnologije kamere za izlaz intenziteta reflektirane svjetlosti predmeta koji se pregledava kao kvantitativne vrijednosti u sivim tonovima. Ta se vrijednost zatim uspoređuje s vrijednošću sivih tonova standardne slike kako bi se analizirali, odredili i klasificirali nedostaci.
Koristeći analogiju s ručnim pregledom, obični LED ili poseban izvor svjetla koji se koristi u AOI ekvivalentan je prirodnom svjetlu koje se koristi u ručnom pregledu. Optički senzor i optička leća korišteni u AOI-ju ekvivalentni su ljudskom oku, a sustav obrade i analize slike AOI-ja ekvivalentan je ljudskom mozgu-dvije faze "gledanja" i "prosuđivanja".
Sastav AOI opreme
Radna logika AOI inspekcije može se podijeliti u četiri faze: dobivanje slike (optičko skeniranje i prikupljanje podataka), obrada podataka (klasifikacija podataka i pretvorba), analiza slike (izdvajanje značajki i podudaranje predloška) i izvješćivanje o nedostacima (klasifikacija veličine i tipa greške, itd.).
Za podršku i provedbu ove četiri funkcije AOI inspekcije, hardverski sustav AOI opreme uključuje četiri dijela: radnu platformu, sustav za slike, sustav za obradu slike i električni sustav. To je automatizirana oprema koja integrira mehaniku, automatizaciju, optiku i softver.
Stadij dobivanja slike
AOI sustav za prikupljanje slika uglavnom uključuje tri dijela: fotoelektrični pretvorbeni fotografski sustav, sustav osvjetljenja i kontrolni sustav.
Budući da se snimljena slika koristi za usporedbu s predloškom, točnost dobivenih informacija o slici vrlo je važna za rezultate pregleda. Zamislite ako uređaj za prikupljanje slike ne može jasno vidjeti ili otkriti karakteristične točke predmeta koji se pregledava, tada je točna detekcija nemoguća.
Sustav fotoelektrične pretvorbe fotografije
Fotoelektrični pretvorbeni fotografski sustav odnosi se na fotodiodni uređaj i njegov prateći sustav slikanja. "Oči" koje dobivaju slike, obje temeljene na principu fotodioda koje primaju svjetlost reflektiranu od detektiranog objekta, pretvaraju svjetlosnu energiju u električni naboj. Ovaj pretvoreni naboj skupljaju elektroničke komponente u fotoelektričnom senzoru i prenose ga u obliku analognog naponskog signala.
Veličina generiranog analognog napona varira ovisno o intenzitetu apsorbirane svjetlosti. Sekvencijalno izlazne analogne vrijednosti napona pretvaraju se u digitalne vrijednosti sivih tonova od 0 do 255. Vrijednost sivih tonova odražava intenzitet svjetlosti koju reflektira objekt, čime se postiže svrha identifikacije različitih detektiranih objekata.
Fotoelektrični pretvarači mogu se podijeliti u dvije vrste: CCD (naboj-spojeni uređaj) i CMOS (komplementarni metal-oksidni poluvodič).
Zbog razlika u proizvodnim procesima i dizajnu, principi rada CCD i CMOS senzora uglavnom se razlikuju u načinu prijenosa digitalnog naboja.
CCD koristi tehnologiju obrade poluvodiča-temeljenu na siliciju i ima vertikalne i horizontalne registre pomaka. Električno polje koje generiraju elektrode gura naboj na povezan način do središnjeg analognog-u-digitalnog pretvarača. Ova struktura i dizajn otežavaju integraciju mnogih fotoosjetljivih jedinica, što rezultira visokim troškovima proizvodnje i visokom potrošnjom energije.
CMOS, s druge strane, koristi tehnologiju obrade anorganskih poluvodiča. Svaki piksel ima dodatne elektroničke sklopove, a svakom pikselu se može pristupiti pojedinačno, eliminirajući potrebu za dizajnom pomicanja naboja koji se nalazi u CCD-u. Njegova brzina očitavanja slikovnih informacija daleko je veća nego kod CCD čipova, a učestalost neprirodnih pojava uzrokovanih prekomjernom ekspozicijom, poput cvjetanja i razmazivanja, puno je manja. Također ima nižu cijenu i potrošnju energije u usporedbi s CCD fotoelektričnim pretvaračima. Međutim, ima i značajne nedostatke. Kao poluvodički proces, jedinice piksela imaju više nedostataka, što dovodi do nekih problema s osjetljivošću. Također, dodatni prostor potreban za elektronički sklop svakog piksela ne koristi se kao fotoosjetljivo područje.
Nadalje, fotoosjetljivo područje na površini CMOS čipa je manje nego kod CCD čipa. Teoretski, ovo smanjuje broj fotona slikovnih informacija koje je moguće prikupiti. Stoga se CMOS elementi za fotoelektričnu pretvorbu općenito trebaju koristiti s izvorom svjetlosti visokog-intenziteta, a imaju i veći šum.
Bez obzira radi li se o CCD ili CMOS strukturi, jedna jedinica fotoelektričnog pretvarača je piksel. Nekoliko fotoelektričnih pretvarača raspoređenih u redove i stupce tvore matricu koja čini senzor slike. Učinkovitost senzora slike uglavnom se mjeri razlučivošću, veličinom ili površinom, osjetljivošću, omjerom-na-šumu itd., među kojima su razlučivost i veličina najvažniji pokazatelji. Kada senzor slike snima sliku otkrivenog objekta, manja veličina i veća gustoća piksela fotoelektričnog pretvarača omogućuju da se objekt "vidi" s više detalja.
Stoga, teoretski, što više piksela uređaj za fotoelektričnu pretvorbu ima, to bolje. Međutim, povećanje broja piksela povećava troškove proizvodnje i dovodi do smanjenja prinosa. Stoga, kombiniranjem optičke leće s uređajem za fotoelektričnu pretvorbu, maleni otkriveni objekti mogu se povećati i prikazati na uređaju za fotoelektričnu pretvorbu, postižući detekciju visoke -razlučivosti. Stoga se stvarna oprema AOI (Automated Optical Inspection) konfigurira prema potrebama korisnika.