AOI (Automatic Optical Inspection), nagu nimigi ütleb, on optiliste kujutissüsteemide abil saavutatav automaatse kontrolli meetod. See on ka üks paljudest automaatsetest pildituvastus- ja -tuvastustehnoloogiatest. Täpne ja kvaliteetne-optiline kujutis ja töötlemine on selle põhitehnoloogiad.
AOI arendamise taust ja eelised
AOI kontrollitehnoloogia arendamine tuleneb vajadusest elektroonikakomponentide suurema integreerimise ja täpsuse, kiirema ja tõhusama kontrolli järele ning nulldefektide eesmärgist.
Selle suurimad eelised on tööjõu kokkuhoid, kulude vähendamine, tootmise efektiivsuse parandamine, kontrollikriteeriumide standardimine ja inimlike vigade kõrvaldamine. See tagab kontrollitulemuste stabiilsuse, korratavuse ja täpsuse, võimaldades õigeaegselt avastada toote defekte ja tagada saadetise kvaliteedi.
AOI kontrollimise põhiprintsiibid
AOI kontrollimise põhiprintsiip on kaameratehnoloogia kasutamine kontrollitava objekti peegeldunud valguse intensiivsuse väljastamiseks kvantitatiivse halltoonina. Seejärel võrreldakse seda väärtust standardkujutise halltoonide väärtusega, et analüüsida, määrata ja klassifitseerida defekte.
Kasutades analoogiat käsitsi kontrollimisega, on AOI-s kasutatav tavaline LED või spetsiaalne valgusallikas samaväärne käsitsi kontrollimisel kasutatava loomuliku valgusega. AOI-s kasutatav optiline andur ja optiline lääts on samaväärsed inimsilmaga ning AOI pilditöötlus- ja analüüsisüsteem on samaväärne inimese ajuga, -kahe etapiga "nägemine" ja "otsustaja".
AOI seadmete koostis
AOI kontrolli tööloogika võib jagada neljaks etapiks: kujutise hankimine (optiline skaneerimine ja andmete kogumine), andmetöötlus (andmete klassifitseerimine ja teisendamine), kujutise analüüs (funktsioonide eraldamine ja mallide sobitamine) ning defektidest teatamine (defektide suuruse ja tüübi klassifikatsioon jne).
Nende nelja AOI kontrolli funktsiooni toetamiseks ja rakendamiseks sisaldab AOI seadmete riistvarasüsteem nelja osa: tööplatvorm, pildisüsteem, pilditöötlussüsteem ja elektrisüsteem. See on automatiseeritud seade, mis ühendab mehaanika, automaatika, optika ja tarkvara.
Pildi omandamise etapp
AOI kujutise hankimise süsteem koosneb peamiselt kolmest osast: fotoelektrilise muundamise fotograafia süsteem, valgustussüsteem ja juhtimissüsteem.
Kuna jäädvustatud pilti kasutatakse malliga võrdlemiseks, on saadud pilditeabe täpsus kontrollitulemuste jaoks väga oluline. Kujutage ette, kui pildihõiveseade ei näe ega tuvasta selgelt kontrollitava objekti iseloomulikke punkte, siis on täpne tuvastamine võimatu.
Fotoelektrilise muundamise fotograafia süsteem
Fotoelektrilise muundamise fotograafiasüsteem viitab fotodioodseadmele ja sellega kaasnevale pildistamissüsteemile. Kujutisi omandavad "silmad", mis mõlemad põhinevad tuvastatavalt objektilt peegeldunud valgust vastuvõtvate fotodioodide põhimõttel, muudavad valgusenergia elektrilaenguks. Selle muundatud laengu koguvad fotoelektrilise anduri elektroonilised komponendid ja edastatakse analoogpingesignaali moodustamiseks.
Tekkiva analoogpinge suurus varieerub sõltuvalt neeldunud valguse intensiivsusest. Järjestikuliselt väljastatavad analoogpinge väärtused teisendatakse digitaalseteks hallskaala väärtusteks vahemikus 0 kuni 255. Hallskaala väärtus peegeldab objektilt peegelduva valguse intensiivsust, saavutades seeläbi erinevate tuvastatavate objektide tuvastamise eesmärgi.
Fotoelektrilised muundurid võib jagada kahte tüüpi: CCD (laadimis{0}}seotud seade) ja CMOS (komplementaarne metall-oksiidpooljuht).
Tootmisprotsesside ja disaini erinevuste tõttu erinevad CCD- ja CMOS-andurite tööpõhimõtted peamiselt digitaalse laengu edastamise viisi poolest.
CCD kasutab räni{0}}põhist pooljuhtide töötlemistehnoloogiat ning sellel on vertikaalsed ja horisontaalsed nihkeregistrid. Elektroodide tekitatud elektriväli suunab laengu lingitud viisil kesksele analoog---digitaalmuundurile. Selline struktuur ja disain muudavad paljude valgustundlike seadmete integreerimise keeruliseks, mille tulemuseks on kõrged tootmiskulud ja suur energiatarve.
CMOS seevastu kasutab anorgaaniliste pooljuhtide töötlemise tehnoloogiat. Igal pikslil on täiendav elektrooniline vooluring ja iga pikslit saab eraldi käsitleda, välistades vajaduse CCD-des leiduva laengu nihutamise disaini järele. Selle pilditeabe lugemise kiirus on palju suurem kui CCD-kiipide oma ning ülesäritusest põhjustatud ebaloomulike nähtuste, nagu õitsemine ja määrdumine, sagedus on palju väiksem. Võrreldes CCD fotoelektriliste muunduritega on sellel ka madalam hind ja energiatarve. Siiski on sellel ka olulisi puudusi. Pooljuhtprotsessina on piksliüksustel rohkem defekte, mis põhjustavad mõningaid tundlikkusprobleeme. Samuti ei kasutata valgustundliku alana iga piksli elektroonikalülituste jaoks vajalikku lisaruumi.
Lisaks on CMOS-kiibi pinnal olev valgustundlik ala väiksem kui CCD-kiibil. Teoreetiliselt vähendab see kogutava pilditeabe footonite arvu. Seetõttu tuleb CMOS-i fotoelektrilisi muunduselemente üldiselt kasutada suure-intensiivsusega valgusallikaga ja neil on ka suurem müra.
Olenemata sellest, kas tegemist on CCD- või CMOS-struktuuriga, on üks fotoelektriline muundur üks piksel. Mitmed ridadesse ja veergudesse paigutatud fotoelektrilised muundurid moodustavad maatriksi, mis moodustab pildianduri. Pildisensori jõudlust mõõdetakse peamiselt eraldusvõime, suuruse või pindala, tundlikkuse, signaali-/-müra suhte jne järgi, mille hulgas on kõige olulisemad näitajad eraldusvõime ja suurus. Kui pildisensor jäädvustab tuvastatud objektist kujutise, võimaldab fotoelektrilise muunduri väiksem suurus ja suurem pikslitihedus objekti üksikasjalikumalt "näha".
Seetõttu on teoreetiliselt nii, et mida rohkem piksleid fotoelektrilisel muundusseadmel on, seda parem. Pikslite arvu suurendamine suurendab aga tootmiskulusid ja toob kaasa saagise vähenemise. Seetõttu saab optilise läätse kombineerimisel fotoelektrilise muundusseadmega pisikesi tuvastatud objekte suurendada ja pildistada fotoelektrilisele muundusseadmele, saavutades kõrge-eraldusvõimega tuvastamise. Seega on tegelik AOI (Automated Optical Inspection) seadmed konfigureeritud vastavalt kliendi vajadustele.