AOI (Automatic Optical Inspection), kot že ime pove, je metoda samodejnega pregleda, dosežena s sistemi za optično slikanje. Je tudi ena od mnogih tehnologij za samodejno zaznavanje in odkrivanje slike. Natančno in visoko{2}}kakovostno optično slikanje in obdelava sta njegovi ključni tehnologiji.
Ozadje in prednosti razvoja AOI
Razvoj tehnologije nadzora AOI izhaja iz potrebe po večji integraciji in natančnosti elektronskih komponent, hitrejšem in učinkovitejšem pregledu ter cilju brez napak.
Njegove največje prednosti so prihranek delovne sile, zmanjšanje stroškov, izboljšanje proizvodne učinkovitosti, standardizacija inšpekcijskih meril in odprava človeških napak. To zagotavlja stabilnost, ponovljivost in točnost rezultatov nadzora, kar omogoča pravočasno odkrivanje napak izdelka in zagotavlja kakovost pošiljke.
Osnovna načela inšpekcije AOI
Osnovno načelo inšpekcijskega pregleda AOI je uporaba tehnologije kamere za izpis jakosti odbite svetlobe pregledanega predmeta kot kvantitativno vrednost sivine. Ta vrednost se nato primerja z vrednostjo sivine standardne slike, da se analizirajo, določijo in razvrstijo napake.
Če uporabimo analogijo z ročnim pregledom, je navadna LED ali poseben svetlobni vir, uporabljen v AOI, enakovreden naravni svetlobi, uporabljeni pri ročnem pregledu. Optični senzor in optična leča, uporabljena v AOI, sta enakovredna človeškemu očesu, sistem za obdelavo in analizo slike AOI pa je enak človeškim možganom-dvema stopnjama »videnja« in »presojanja«.
Sestava opreme AOI
Delovno logiko inšpekcije AOI lahko razdelimo na štiri stopnje: pridobivanje slike (optično skeniranje in zbiranje podatkov), obdelava podatkov (klasifikacija podatkov in pretvorba), analiza slike (ekstrakcija značilnosti in ujemanje predlog) in poročanje o napakah (razvrstitev po velikosti in vrsti napak itd.).
Za podporo in izvajanje teh štirih funkcij inšpekcije AOI sistem strojne opreme opreme AOI vključuje štiri dele: delovno platformo, slikovni sistem, sistem za obdelavo slik in električni sistem. Je avtomatizirana oprema, ki vključuje mehaniko, avtomatizacijo, optiko in programsko opremo.
Faza pridobivanja slike
Sistem za pridobivanje slik AOI v glavnem vključuje tri dele: fotografski sistem s fotoelektrično pretvorbo, sistem osvetlitve in nadzorni sistem.
Ker se zajeta slika uporablja za primerjavo s predlogo, je natančnost pridobljenih slikovnih informacij zelo pomembna za rezultate pregleda. Predstavljajte si, če naprava za zajemanje slike ne more jasno videti ali zaznati značilnih točk pregledanega predmeta, potem natančno zaznavanje ni mogoče.
Fotoelektrični fotografski sistem za pretvorbo
Fotoelektrični fotografski sistem s pretvorbo se nanaša na fotodiodno napravo in njen spremljajoči slikovni sistem. "Oči", ki pridobivajo slike, oboje temelji na principu fotodiod, ki sprejemajo svetlobo, ki se odbija od zaznanega predmeta, pretvarjajo svetlobno energijo v električni naboj. Ta pretvorjen naboj zberejo elektronske komponente v fotoelektričnem senzorju in se prenesejo v analogni napetostni signal.
Velikost ustvarjene analogne napetosti se spreminja glede na intenzivnost absorbirane svetlobe. Zaporedne izhodne analogne vrednosti napetosti se pretvorijo v digitalne vrednosti sivin od 0 do 255. Vrednost sivin odraža intenzivnost svetlobe, ki jo odbija predmet, s čimer se doseže namen identifikacije različnih zaznanih predmetov.
Fotoelektrične pretvornike lahko razdelimo na dve vrsti: CCD (naboj-sklopljena naprava) in CMOS (komplementarni metal-oksidni polprevodnik).
Zaradi razlik v proizvodnih procesih in dizajnu se načela delovanja senzorjev CCD in CMOS razlikujejo predvsem v načinu prenosa digitalnega naboja.
CCD uporablja polprevodniško procesno tehnologijo-na osnovi silicija in ima navpične in vodoravne premične registre. Električno polje, ki ga ustvarijo elektrode, potiska naboj na povezan način v osrednji analogni-v-digitalni pretvornik. Ta struktura in oblika otežujeta integracijo številnih fotoobčutljivih enot, kar povzroča visoke proizvodne stroške in visoko porabo energije.
CMOS na drugi strani uporablja tehnologijo obdelave anorganskih polprevodnikov. Vsaka slikovna pika ima dodatno elektronsko vezje in vsako slikovno piko je mogoče obravnavati posebej, s čimer se odpravi potreba po zasnovi premikanja naboja, ki jo najdemo v CCD-jih. Njegova hitrost branja informacij o sliki je veliko višja kot pri čipih CCD, pogostost nenaravnih pojavov, ki jih povzroča prekomerna osvetlitev, kot sta razcvet in razmaz, pa je veliko manjša. Ima tudi nižjo ceno in porabo energije v primerjavi s fotoelektričnimi pretvorniki CCD. Vendar pa ima tudi precejšnje pomanjkljivosti. Kot polprevodniški postopek imajo enote slikovnih pik več napak, kar vodi do nekaterih težav z občutljivostjo. Poleg tega se dodatni prostor, potreben za elektronsko vezje vsake slikovne pike, ne uporablja kot fotoobčutljivo območje.
Poleg tega je fotoobčutljivo območje na površini čipa CMOS manjše kot pri čipu CCD. Teoretično to zmanjša število fotonov slikovnih informacij, ki jih je mogoče zbrati. Zato je treba elemente za fotoelektrično pretvorbo CMOS na splošno uporabljati z visoko{2}}intenzivnim svetlobnim virom, imajo pa tudi večji šum.
Ne glede na to, ali gre za strukturo CCD ali CMOS, je ena fotoelektrična pretvorna enota piksel. Več fotoelektričnih pretvornikov, razporejenih v vrsticah in stolpcih, tvori matriko, ki sestavlja slikovni senzor. Učinkovitost slikovnega senzorja se v glavnem meri z ločljivostjo, velikostjo ali površino, občutljivostjo, razmerjem-in-šumom itd., med katerimi sta ločljivost in velikost najpomembnejša pokazatelja. Ko slikovni senzor zajame sliko zaznanega predmeta, manjša velikost in večja gostota slikovnih pik fotoelektričnega pretvornika omogočata, da se predmet "vidi" bolj podrobno.
Zato teoretično velja, da več slikovnih pik ima naprava za fotoelektrično pretvorbo, tem bolje. Vendar pa povečanje števila slikovnih pik poveča proizvodne stroške in vodi do zmanjšanja izkoristka. Zato je mogoče s kombinacijo optične leče in naprave za fotoelektrično pretvorbo majhne zaznane predmete povečati in prikazati na napravi za fotoelektrično pretvorbo, s čimer dosežemo zaznavanje visoke-ločljivosti. Tako je dejanska oprema AOI (Automated Optical Inspection) konfigurirana glede na potrebe strank.