AOI (Automatic Optical Inspection), kaip rodo pavadinimas, yra automatinio tikrinimo metodas, pasiekiamas naudojant optines vaizdo gavimo sistemas. Tai taip pat viena iš daugelio automatinių vaizdo jutimo ir aptikimo technologijų. Tikslus ir aukštos kokybės{2}}optinis vaizdas ir apdorojimas yra pagrindinės technologijos.
AOI kūrimo aplinkybės ir privalumai
AOI tikrinimo technologijos plėtra kyla dėl didesnio elektroninių komponentų integravimo ir tikslumo, greitesnės ir efektyvesnės patikros bei nulinio defektų tikslo.
Didžiausi jos pranašumai yra darbo jėgos taupymas, sąnaudų mažinimas, gamybos efektyvumo didinimas, tikrinimo kriterijų standartizavimas ir žmogiškųjų klaidų pašalinimas. Tai užtikrina patikrinimo rezultatų stabilumą, pakartojamumą ir tikslumą, leidžia laiku nustatyti gaminio defektus ir užtikrinti siuntos kokybę.
Pagrindiniai AOI tikrinimo principai
Pagrindinis AOI tikrinimo principas yra naudoti kameros technologiją, kad būtų pateiktas tikrinamo objekto atspindėtas šviesos intensyvumas kaip kiekybinė pilkos spalvos reikšmė. Tada ši vertė lyginama su standartinio vaizdo pilkos spalvos reikšme, kad būtų galima analizuoti, nustatyti ir klasifikuoti defektus.
Taikant analogiją su rankiniu patikrinimu, įprastas LED arba specialus šviesos šaltinis, naudojamas AOI, yra lygiavertis natūraliai šviesai, naudojamai atliekant rankinį patikrinimą. Optinis jutiklis ir optinis lęšis, naudojami AOI, yra lygiaverčiai žmogaus akiai, o AOI vaizdo apdorojimo ir analizės sistema yra lygiavertė žmogaus smegenims{1}}du „matymo“ ir „spręsimo“ etapams.
AOI įrangos sudėtis
AOI tikrinimo darbo logiką galima suskirstyti į keturis etapus: vaizdo gavimas (optinis nuskaitymas ir duomenų rinkimas), duomenų apdorojimas (duomenų klasifikavimas ir konvertavimas), vaizdo analizė (funkcijų išskyrimas ir šablonų derinimas) ir defektų ataskaitų teikimas (defekto dydžio ir tipo klasifikavimas ir kt.).
Siekiant palaikyti ir įgyvendinti šias keturias AOI tikrinimo funkcijas, AOI įrangos aparatinę sistemą sudaro keturios dalys: darbo platforma, vaizdo gavimo sistema, vaizdo apdorojimo sistema ir elektros sistema. Tai automatizuota įranga, integruojanti mechaniką, automatiką, optiką ir programinę įrangą.
Vaizdo gavimo etapas
AOI vaizdo gavimo sistemą daugiausia sudaro trys dalys: fotoelektrinės konversijos fotografavimo sistema, apšvietimo sistema ir valdymo sistema.
Kadangi užfiksuotas vaizdas naudojamas palyginimui su šablonu, gautos vaizdo informacijos tikslumas yra labai svarbus tikrinimo rezultatams. Įsivaizduokite, jei vaizdo gavimo įrenginys negali aiškiai matyti ar aptikti būdingų tikrinamo objekto taškų, tada tiksliai aptikti neįmanoma.
Fotoelektrinės konversijos fotografijos sistema
Fotoelektrinės konversijos fotografavimo sistema reiškia fotodiodinį įrenginį ir jį lydinčią vaizdo gavimo sistemą. Vaizdus įgyjančios „akys“, kurios abi remiasi fotodiodų, priimančių nuo aptinkamo objekto atspindėtą šviesą, principu, šviesos energiją paverčia elektros krūviu. Šį konvertuotą krūvį surenka elektroniniai komponentai fotoelektriniame jutiklyje ir perduodami analoginiam įtampos signalui.
Sukurtos analoginės įtampos dydis skiriasi priklausomai nuo sugertos šviesos intensyvumo. Paeiliui išvedamos analoginės įtampos reikšmės konvertuojamos į skaitmenines pilkų atspalvių reikšmes nuo 0 iki 255. Pilkos atspalvių reikšmė atspindi objekto atspindėtos šviesos intensyvumą, taip pasiekdama tikslą identifikuoti skirtingus aptinkamus objektus.
Fotoelektrinius keitiklius galima suskirstyti į du tipus: CCD (Charge{0}}Coupled Device) ir CMOS (papildomas metalo{1}}oksido puslaidininkis).
Dėl gamybos procesų ir dizaino skirtumų CCD ir CMOS jutiklių veikimo principai daugiausia skiriasi skaitmeninio krūvio perdavimo būdu.
CCD naudoja silicio{0}}pagrįstą puslaidininkių apdorojimo technologiją ir turi vertikalius bei horizontalius poslinkių registrus. Elektrodų sukuriamas elektrinis laukas stumia krūvį susietu būdu į centrinį analoginį -į-skaitmeninį keitiklį. Dėl šios struktūros ir konstrukcijos sunku integruoti daug šviesai jautrių įrenginių, todėl gamybos sąnaudos ir energijos suvartojimas yra didelės.
Kita vertus, CMOS naudoja neorganinių puslaidininkių apdorojimo technologiją. Kiekvienas pikselis turi papildomą elektroninę grandinę, o kiekvienas pikselis gali būti sprendžiamas atskirai, todėl nereikia naudoti CCD įkrovimo perkėlimo. Jo vaizdo informacijos nuskaitymo greitis yra daug didesnis nei CCD lustų, o nenatūralių reiškinių, kuriuos sukelia per didelė ekspozicija, pvz., žydėjimas ir ištepimas, dažnis yra daug mažesnis. Jis taip pat turi mažesnę kainą ir energijos suvartojimą, palyginti su CCD fotoelektriniais keitikliais. Tačiau jis taip pat turi reikšmingų trūkumų. Kaip puslaidininkinis procesas, pikselių blokai turi daugiau defektų, todėl kyla tam tikrų jautrumo problemų. Be to, papildoma erdvė, reikalinga kiekvieno pikselio elektroninei grandinei, nėra naudojama kaip šviesai jautri sritis.
Be to, šviesai jautri sritis CMOS lusto paviršiuje yra mažesnė nei CCD lusto. Teoriškai tai sumažina vaizdo informacijos, kurią galima surinkti, fotonų skaičių. Todėl CMOS fotoelektrinius konversijos elementus paprastai reikia naudoti su didelio-intensyvumo šviesos šaltiniu, be to, jie turi didesnį triukšmą.
Nepriklausomai nuo to, ar tai CCD, ar CMOS struktūra, vienas fotoelektrinio keitiklio blokas yra pikselis. Keli fotoelektriniai keitikliai, išdėstyti eilėmis ir stulpeliais, sudaro matricą, kuri sudaro vaizdo jutiklį. Vaizdo jutiklio našumas daugiausia matuojamas pagal skiriamąją gebą, dydį arba plotą, jautrumą, signalo -ir -triukšmo santykį ir kt., tarp kurių svarbiausi rodikliai yra skiriamoji geba ir dydis. Kai vaizdo jutiklis užfiksuoja aptikto objekto vaizdą, mažesnis fotoelektrinio keitiklio dydis ir didesnis pikselių tankis leidžia objektą „matyti“ detaliau.
Todėl teoriškai kuo daugiau pikselių turi fotoelektrinio konvertavimo įtaisas, tuo geriau. Tačiau padidinus pikselių skaičių, didėja gamybos sąnaudos ir sumažėja derlius. Todėl sujungus optinį lęšį su fotoelektrinio konvertavimo įtaisu, aptiktus mažyčius objektus galima padidinti ir nufotografuoti ant fotoelektrinio konvertavimo įrenginio, taip pasiekiamas didelės -raiškos aptikimas. Taigi tikroji AOI (Automated Optical Inspection) įranga sukonfigūruojama pagal klientų poreikius.