什么是AOI?
AOI的优势与弱势
AOI(Automated Optical Inspection)自动光学检查,是依靠机器视觉作为识别的技术,用以改良或弥补人力用光学检测的种种缺点,现今已被应用在各式各样的产业中。AOI最主要的功能为瑕疵检测、尺寸量测、定位贴合,包括高科技产业、半导体、生技医疗、食品等。AOI在工业自动化中扮演着重要的角色,目前AOI最常被应用的产业分别是PCB和面板显示器产业,两者占比约为64%和15%。
AOI基本架构
主要六大组成:相机、镜头、机构、PLC、光源、工业电脑。
AOI系统以机器视觉为核心,结合光学、电控、机构以及检测软件执行检测作业。通过光源配置凸显影像特征,辅以电脑影像处理技术进行定位及检查,快速筛检产线中成品、半成品的缺陷、污染物及其他异常。
AOI系统以机器视觉为核心,结合光学、电控、机构以及检测软件执行检测作业。通过光源配置凸显影像特征,辅以电脑影像处理技术进行定位及检查,快速筛检产线中成品、半成品的缺陷、污染物及其他异常。
AOI应用
AOI在制造业的应用极为广泛,凡是检查产品上有无变形、破损、缺件、脏污与刮痕等瑕疵,或者是读码、对位、精密测量、印刷检验,皆能通过AOI技术进行检验。因此,如半导体、印刷电路板(PCB)、面板、电子机械、纺织、食品加工、汽车等产业,都能看见其踪影,其中更以PCB和面板产业为大宗。
由于任何零组件的瑕疵都可能影响产品功能,因此制造业对于提升良率需求与日俱增。传统产线依赖大量人工检测产品瑕疵模式,已无法满足产品全检与生产效率需求,因此导入自动光学检测(Automated Optical Inspection, AOI)系统成为工业制程上瑕疵辨识的应用主流。
AOI的规格有哪些?
速度
如一分钟检多少个数,或者能够检测几公尺等。
精度
需要被检出的尺寸单位,例如5µm或0.005mm等。
視野
FOV(Field of View)即为相机的可视范围。
AOI的优势
1.取代人工目检
相较于人工检测或人工加光学仪器检测,AOI能够比肉眼更加精确,且对于瑕疵判定的标准较为一致。
2.提升检测速度
载高解析度相机的AOI系统能检测人眼难以辨识的细节,同时每分钟数以千计的筛检量能,也改善传统人工目视检测效率不彰的缺点。
AOI的弱势
尽管AOI系统已广泛应用于各制造业产线,但其必须高度客制化的特性仍造成导入的难度与限制,面对复杂的产品瑕疵、影像背景、光影变化,AOI系统使用相对受限。
1.仅可检出定义好的瑕疵
AOI采用Rule-based判断机制,通过程式语言撰写检测逻辑(Rule),仅能以定义好的参数作为基准检测样本瑕疵。举例而言,检测逻辑将瑕疵定义为圆形,非属圆形的瑕疵便无法通过AOI系统检测出异常,因此常产生漏检(Leakage)问题,诸如蛋壳孔样貌不同、塑胶射出制品的脱模剂油污、金属冲压件的刮痕等随机生成的瑕疵类型,都是AOI系统的克星。
2.检测环境及设备要求高
AOI相当依赖光源、相机、镜头三者间的密切搭配。以光源来说,为了强化对比以呈现物体特征,需根据待测物件材质、颜色、形状设计光线强度与特性,借以取得适用的影像降低误杀风险;选择相机时需依据检测需求决定感光元件、解析度、帧率等并搭配合适镜头,方能发挥光学系统功能,可谓“牵一发动全身”。
3.过杀率(Over kill rate)过高
AOI光学检测是通过传统算法进行,系统往往将参数设定得相对严格,导致系统过于敏感,易受光影等外在条件影响而造成误杀(Overkill)现象,所以通常需要再耗费人力及时间成本进行二次检查。
4.上线时间长、需要的样本数较多
相较于AI软件的低样本数、快速学习,AOI需要的样本数及调整设定时间相当长,若遇上调机、更换零组件等情况,则须指派工程师依据经验值重新进行机台参数设定、对位,再加上软硬体调整过程相对复杂,维修时间短则几日长则数月,难以因应智慧制造产线弹性化需求,这对于需要快速回应订单、迅速调整产线生产内容或产品规格的产业相当不利。
AOI的发展趋势
AOI自动光学检测虽然已经实施多年,但由于其局限性及自身缺陷,加上产线生产模式由“大规模的生产,改为少量多样”,使得AOI结合AI成为工业4.0的大趋势。现今有许多系统整合厂商将AOI结合AI,以弥补AOI不足之处,增强客户产线的完善度。