AOI (Automatic Optical Inspection), kao što samo ime kaže, je metoda automatske inspekcije koja se postiže pomoću optičkih sistema za snimanje. To je također jedna od mnogih tehnologija automatskog otkrivanja i detekcije slike. Precizna i visoko{2}}kvalitetna optička slika i obrada su njegove osnovne tehnologije.
Pozadina i prednosti razvoja AOI
Razvoj tehnologije AOI inspekcije proizlazi iz potrebe za većom integracijom i preciznošću elektronskih komponenti, bržom i efikasnijom inspekcijom, te ciljem nulte greške.
Njegove najveće prednosti su ušteda radne snage, smanjenje troškova, poboljšanje efikasnosti proizvodnje, standardizacija inspekcijskih kriterija i eliminacija ljudske greške. To osigurava stabilnost, ponovljivost i tačnost rezultata inspekcije, omogućavajući pravovremeno otkrivanje nedostataka proizvoda i osiguravajući kvalitetu isporuke.
Osnovni principi AOI inspekcije
Osnovni princip AOI inspekcije je korištenje tehnologije kamere za izlaz reflektovanog intenziteta svjetlosti objekta koji se pregleda kao kvantitativnu vrijednost sivih tonova. Ova vrijednost se zatim uspoređuje sa vrijednošću sivih tonova standardne slike radi analize, utvrđivanja i klasifikacije defekata.
Koristeći analogiju s ručnom inspekcijom, obični LED ili specijalni izvor svjetlosti koji se koristi u AOI je ekvivalentan prirodnom svjetlu korištenom u ručnom pregledu. Optički senzor i optičko sočivo koji se koriste u AOI su ekvivalentni ljudskom oku, a sistem za obradu i analizu slike AOI je ekvivalentan ljudskom mozgu-dvije faze "vidjenja" i "prosuđivanja".
Sastav AOI opreme
Radna logika AOI inspekcije može se podijeliti u četiri faze: akvizicija slike (optičko skeniranje i prikupljanje podataka), obrada podataka (klasifikacija i konverzija podataka), analiza slike (izdvajanje karakteristika i podudaranje šablona) i izvještavanje o defektima (klasifikacija veličine i tipa defekta, itd.).
Za podršku i implementaciju ove četiri funkcije AOI inspekcije, hardverski sistem AOI opreme uključuje četiri dijela: radnu platformu, sistem za obradu slike, sistem za obradu slike i električni sistem. To je automatizirana oprema koja integrira mehaniku, automatizaciju, optiku i softver.
Faza akvizicije slike
AOI sistem za akviziciju slike uglavnom uključuje tri dijela: fotoelektričnu konverziju fotografskog sistema, sistem osvjetljenja i kontrolni sistem.
Budući da se snimljena slika koristi za poređenje sa šablonom, tačnost dobijenih informacija o slici je veoma važna za rezultate inspekcije. Zamislite ako uređaj za akviziciju slike ne može jasno vidjeti ili otkriti karakteristične točke objekta koji se pregleda, tada je precizno otkrivanje nemoguće.
Fotoelektrični konverzioni fotografski sistem
Fotoelektrični sistem za pretvorbu fotografije odnosi se na fotodiodni uređaj i njegov prateći sistem snimanja. "Oči" koje dobijaju slike, oba zasnovana na principu fotodioda koje primaju svjetlost reflektovanu od objekta koji se detektira, pretvaraju svjetlosnu energiju u električni naboj. Ovaj pretvoreni naboj prikupljaju elektronske komponente u fotoelektričnom senzoru i odašilju ga u analogni naponski signal.
Veličina generiranog analognog napona varira u zavisnosti od intenziteta apsorbirane svjetlosti. Sekvencionalno izlazne analogne vrijednosti napona se pretvaraju u digitalne vrijednosti sivih tonova od 0 do 255. Vrijednost sivih tonova odražava intenzitet svjetlosti koju reflektuje objekat, čime se postiže svrha identifikacije različitih objekata koji se detektuju.
Fotoelektrični pretvarači se mogu podijeliti u dvije vrste: CCD (Charge-Uređaj sa spregnutim punjenjem) i CMOS (komplementarni metalni-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 poluprovodnika baziranu na silikonu{0}} i ima vertikalne i horizontalne registre pomaka. Električno polje koje stvaraju elektrode gura naboj na povezan način na centralni analogni-u-digitalni pretvarač. Ova struktura i dizajn otežavaju integraciju mnogih fotoosjetljivih jedinica, što rezultira visokim troškovima proizvodnje i velikom potrošnjom energije.
CMOS, s druge strane, koristi tehnologiju obrade anorganskih poluvodiča. Svaki piksel ima dodatna elektronska kola, a svaki piksel se može adresirati pojedinačno, eliminirajući potrebu za dizajnom pomjeranja naboja koji se nalazi u CCD-ovima. Brzina čitanja informacija o slici je daleko veća nego kod CCD čipova, a učestalost neprirodnih pojava uzrokovanih prekomjernom ekspozicijom, kao što su cvjetanje i razmazivanje je mnogo niža. Također ima nižu cijenu i potrošnju energije u odnosu na CCD fotoelektrične pretvarače. Međutim, ima i značajne nedostatke. Kao poluprovodnički proces, jedinice piksela imaju više defekata, što dovodi do nekih problema s osjetljivošću. Takođe, dodatni prostor potreban za elektronska kola svakog piksela se ne koristi kao fotoosetljiva oblast.
Nadalje, fotoosjetljiva površina na površini CMOS čipa je manja od one kod CCD čipa. Teoretski, ovo smanjuje broj fotona informacija o slici koji se mogu prikupiti. Stoga, CMOS fotoelektrične konverzijske elemente općenito treba koristiti sa izvorom svjetlosti visokog{2}}intenziteta, a oni također imaju veći šum.
Bez obzira da li se radi o CCD ili CMOS strukturi, jedna jedinica fotoelektričnog pretvarača je piksel. Nekoliko fotoelektričnih pretvarača raspoređenih u redove i stupce formiraju matricu koja čini senzor slike. Performanse senzora slike uglavnom se mjere rezolucijom, veličinom ili površinom, osjetljivošću, odnosom signala-i-šuma, itd., među kojima su rezolucija i veličina najvažniji indikatori. Kada senzor slike uhvati sliku detektiranog objekta, manja veličina i veća gustoća piksela fotoelektričnog pretvarača omogućavaju da se objekt "vidi" s većim detaljima.
Stoga, teoretski, što više piksela ima uređaj za fotoelektričnu konverziju, to bolje. Međutim, povećanje broja piksela povećava troškove proizvodnje i dovodi do smanjenja prinosa. Zbog toga, kombinovanjem optičkog sočiva sa uređajem za fotoelektričnu konverziju, mali detektovani objekti se mogu uvećati i slikati na uređaju za fotoelektričnu konverziju, postižući detekciju visoke-rezolucije. Dakle, stvarna AOI (automatska optička inspekcija) oprema je konfigurisana prema potrebama korisnika.