AOI (Automatic Optical Inspection) ist, wie der Name schon sagt, eine Methode der automatischen Inspektion, die durch optische Bildgebungssysteme erreicht wird. Es ist auch eine von vielen automatischen Bilderkennungs- und -erkennungstechnologien. Präzise und qualitativ hochwertige optische Bildgebung und Verarbeitung sind seine Kerntechnologien.
Hintergrund und Vorteile der AOI-Entwicklung
Die Entwicklung der AOI-Inspektionstechnologie basiert auf der Notwendigkeit einer höheren Integration und Präzision elektronischer Komponenten, einer schnelleren und effizienteren Inspektion und dem Ziel von Null Fehlern.
Seine größten Vorteile sind die Einsparung von Arbeitskräften, die Reduzierung der Kosten, die Verbesserung der Produktionseffizienz, die Standardisierung von Prüfkriterien und die Eliminierung menschlicher Fehler. Dies stellt die Stabilität, Wiederholbarkeit und Genauigkeit der Prüfergebnisse sicher, ermöglicht die rechtzeitige Erkennung von Produktfehlern und stellt die Versandqualität sicher.
Grundprinzipien der AOI-Inspektion
Das Grundprinzip der AOI-Inspektion besteht darin, mithilfe der Kameratechnik die reflektierte Lichtintensität des zu prüfenden Objekts als quantitativen Grauwert auszugeben. Dieser Wert wird dann mit dem Grauwert eines Standardbildes verglichen, um Fehler zu analysieren, zu bestimmen und zu klassifizieren.
In Analogie zur manuellen Inspektion entspricht die bei der AOI verwendete gewöhnliche LED oder spezielle Lichtquelle dem natürlichen Licht, das bei der manuellen Inspektion verwendet wird. Der bei AOI verwendete optische Sensor und die optische Linse entsprechen dem menschlichen Auge, und das Bildverarbeitungs- und Analysesystem von AOI entspricht dem menschlichen Gehirn-den beiden Stufen „Sehen“ und „Beurteilen“.
Zusammensetzung der AOI-Ausrüstung
Die Arbeitslogik der AOI-Inspektion kann in vier Phasen unterteilt werden: Bilderfassung (optisches Scannen und Datenerfassung), Datenverarbeitung (Datenklassifizierung und -konvertierung), Bildanalyse (Merkmalsextraktion und Vorlagenabgleich) und Fehlermeldung (Fehlergrößen- und -typklassifizierung usw.).
Um diese vier Funktionen der AOI-Inspektion zu unterstützen und umzusetzen, umfasst das Hardwaresystem der AOI-Ausrüstung vier Teile: eine Arbeitsplattform, ein Bildgebungssystem, ein Bildverarbeitungssystem und ein elektrisches System. Es handelt sich um eine automatisierte Ausrüstung, die Mechanik, Automatisierung, Optik und Software integriert.
Bildaufnahmephase
Das AOI-Bilderfassungssystem besteht hauptsächlich aus drei Teilen: einem fotoelektrischen Umwandlungsfotografiesystem, einem Beleuchtungssystem und einem Steuerungssystem.
Da das erfasste Bild zum Vergleich mit einer Vorlage verwendet wird, ist die Genauigkeit der erfassten Bildinformationen für die Inspektionsergebnisse sehr wichtig. Stellen Sie sich vor, wenn das Bilderfassungsgerät die charakteristischen Punkte des zu prüfenden Objekts nicht klar erkennen oder erkennen kann, ist eine genaue Erkennung unmöglich.
Fotoelektrisches Umwandlungssystem
Das Fotosystem mit fotoelektrischer Umwandlung bezieht sich auf das Fotodiodengerät und das zugehörige Bildgebungssystem. Die „Augen“, die Bilder erfassen, basieren beide auf dem Prinzip, dass Fotodioden das vom erfassten Objekt reflektierte Licht empfangen und Lichtenergie in elektrische Ladung umwandeln. Diese umgewandelte Ladung wird von elektronischen Komponenten im fotoelektrischen Sensor gesammelt und in ein analoges Spannungssignal übertragen.
Die Größe der erzeugten Analogspannung variiert je nach Intensität des absorbierten Lichts. Die sequentiell ausgegebenen analogen Spannungswerte werden in digitale Graustufenwerte von 0 bis 255 umgewandelt. Der Graustufenwert spiegelt die Intensität des vom Objekt reflektierten Lichts wider und erfüllt so den Zweck der Identifizierung verschiedener erkannter Objekte.
Photoelektrische Wandler können in zwei Typen unterteilt werden: CCD (Charge-Coupled Device) und CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor).
Aufgrund der unterschiedlichen Herstellungsprozesse und des Designs unterscheiden sich die Funktionsprinzipien von CCD- und CMOS-Sensoren hauptsächlich in der Art und Weise, wie digitale Ladung übertragen wird.
CCD nutzt siliziumbasierte Halbleiterverarbeitungstechnologie und verfügt über vertikale und horizontale Schieberegister. Das von den Elektroden erzeugte elektrische Feld drückt die Ladung über eine Verbindung zum zentralen Analog-{2}}zu---Wandler. Diese Struktur und Gestaltung erschweren die Integration vieler lichtempfindlicher Einheiten, was zu hohen Herstellungskosten und einem hohen Stromverbrauch führt.
CMOS hingegen nutzt anorganische Halbleiterverarbeitungstechnologie. Jedes Pixel verfügt über zusätzliche elektronische Schaltkreise und jedes Pixel kann einzeln angesprochen werden, wodurch das Ladungsverschiebungsdesign von CCDs überflüssig wird. Die Lesegeschwindigkeit von Bildinformationen ist weitaus höher als die von CCD-Chips, und die Häufigkeit unnatürlicher Phänomene, die durch Überbelichtung verursacht werden, wie Ausblühen und Verschmieren, ist viel geringer. Im Vergleich zu fotoelektrischen CCD-Wandlern sind außerdem der Preis und der Stromverbrauch geringer. Allerdings weist es auch erhebliche Nachteile auf. Da es sich um einen Halbleiterprozess handelt, weisen die Pixeleinheiten mehr Defekte auf, was zu einigen Empfindlichkeitsproblemen führt. Außerdem wird der zusätzliche Platz, der für die elektronischen Schaltkreise jedes Pixels erforderlich ist, nicht als lichtempfindlicher Bereich genutzt.
Darüber hinaus ist die lichtempfindliche Fläche auf der Oberfläche eines CMOS-Chips kleiner als die eines CCD-Chips. Theoretisch verringert sich dadurch die Anzahl der Photonen der Bildinformation, die gesammelt werden können. Daher müssen fotoelektrische CMOS-Umwandlungselemente im Allgemeinen mit einer Lichtquelle hoher -Intensität verwendet werden und weisen auch ein höheres Rauschen auf.
Unabhängig davon, ob es sich um eine CCD- oder CMOS-Struktur handelt, ist eine photoelektrische Wandlereinheit ein Pixel. Mehrere in Zeilen und Spalten angeordnete fotoelektrische Wandler bilden eine Matrix, die den Bildsensor darstellt. Die Leistung eines Bildsensors wird hauptsächlich anhand von Auflösung, Größe oder Fläche, Empfindlichkeit, Signal-zu-Verhältnis usw. gemessen, wobei Auflösung und Größe die wichtigsten Indikatoren sind. Wenn ein Bildsensor ein Bild eines erkannten Objekts aufnimmt, ermöglichen eine kleinere Größe und eine höhere Pixeldichte des fotoelektrischen Wandlers, dass das Objekt detaillierter „gesehen“ wird.
Daher gilt theoretisch: Je mehr Pixel das fotoelektrische Umwandlungsgerät hat, desto besser. Allerdings erhöht die Erhöhung der Pixelanzahl die Herstellungskosten und führt zu einer Verringerung der Ausbeute. Daher können durch die Kombination einer optischen Linse mit dem fotoelektrischen Umwandlungsgerät winzige erkannte Objekte vergrößert und auf dem fotoelektrischen Umwandlungsgerät abgebildet werden, wodurch eine Erkennung mit hoher -Auflösung erreicht wird. Somit werden die tatsächlichen AOI-Geräte (Automatisierte Optische Inspektion) entsprechend den Kundenanforderungen konfiguriert.