AOI (Automatic Optical Inspection), comme son nom l’indique, est une méthode d’inspection automatique réalisée grâce à des systèmes d’imagerie optique. Il s’agit également de l’une des nombreuses technologies automatiques de détection et de détection d’images. L'imagerie et le traitement optiques précis et de haute qualité-sont ses technologies de base.
Contexte et avantages du développement AOI
Le développement de la technologie d’inspection AOI découle de la nécessité d’une intégration et d’une précision plus élevées des composants électroniques, d’une inspection plus rapide et plus efficace et de l’objectif du zéro défaut.
Ses plus grands avantages sont l'économie de main d'œuvre, la réduction des coûts, l'amélioration de l'efficacité de la production, la normalisation des critères d'inspection et l'élimination des erreurs humaines. Cela garantit la stabilité, la répétabilité et l’exactitude des résultats d’inspection, permettant une détection rapide des défauts des produits et garantissant la qualité des expéditions.
Principes de base de l'inspection AOI
Le principe de base de l’inspection AOI consiste à utiliser la technologie des caméras pour générer l’intensité lumineuse réfléchie de l’objet inspecté sous forme de valeur quantitative en niveaux de gris. Cette valeur est ensuite comparée à la valeur en niveaux de gris d'une image standard pour analyser, déterminer et classer les défauts.
En utilisant une analogie avec l'inspection manuelle, la LED ordinaire ou la source de lumière spéciale utilisée dans l'AOI est équivalente à la lumière naturelle utilisée lors de l'inspection manuelle. Le capteur optique et la lentille optique utilisés dans AOI sont équivalents à l'œil humain, et le système de traitement et d'analyse d'image d'AOI est équivalent au cerveau humain-les deux étapes de « voir » et de « juger ».
Composition de l'équipement AOI
La logique de travail de l'inspection AOI peut être divisée en quatre étapes : acquisition d'images (balayage optique et collecte de données), traitement des données (classification et conversion des données), analyse d'images (extraction de caractéristiques et correspondance de modèles) et rapport de défauts (classification de la taille et du type des défauts, etc.).
Pour prendre en charge et mettre en œuvre ces quatre fonctions d'inspection AOI, le système matériel de l'équipement AOI comprend quatre parties : une plate-forme de travail, un système d'imagerie, un système de traitement d'image et un système électrique. Il s'agit d'un équipement automatisé intégrant mécanique, automatisme, optique et logiciel.
Étape d'acquisition d'images
Le système d'acquisition d'images AOI comprend principalement trois parties : un système de photographie à conversion photoélectrique, un système d'éclairage et un système de contrôle.
Étant donné que l'image capturée est utilisée à des fins de comparaison avec un modèle, la précision des informations d'image acquises est très importante pour les résultats de l'inspection. Imaginez que si le dispositif d'acquisition d'images ne peut pas voir ou détecter clairement les points caractéristiques de l'objet inspecté, une détection précise est alors impossible.
Système de photographie à conversion photoélectrique
Le système de photographie à conversion photoélectrique fait référence au dispositif à photodiode et au système d'imagerie qui l'accompagne. Les « yeux » qui acquièrent les images, tous deux basés sur le principe des photodiodes recevant la lumière réfléchie par l'objet détecté, convertissent l'énergie lumineuse en charge électrique. Cette charge convertie est collectée par les composants électroniques du capteur photoélectrique et transmise pour former un signal de tension analogique.
L'ampleur de la tension analogique générée varie en fonction de l'intensité de la lumière absorbée. Les valeurs de tension analogiques sorties séquentiellement sont converties en valeurs numériques en niveaux de gris de 0 à 255. La valeur en niveaux de gris reflète l'intensité de la lumière réfléchie par l'objet, permettant ainsi d'identifier les différents objets détectés.
Les convertisseurs photoélectriques peuvent être divisés en deux types : CCD (Charge Coupled Device) et CMOS (Complementary Metal -Oxide Semiconductor).
En raison des différences dans les processus de fabrication et la conception, les principes de fonctionnement des capteurs CCD et CMOS diffèrent principalement dans la manière dont la charge numérique est transférée.
Le CCD utilise une technologie de traitement des semi-conducteurs à base de silicium- et dispose de registres à décalage verticaux et horizontaux. Le champ électrique généré par les électrodes pousse la charge de manière liée vers le convertisseur analogique-numérique central-vers-. Cette structure et cette conception rendent difficile l'intégration de nombreuses unités photosensibles, ce qui entraîne des coûts de fabrication et une consommation d'énergie élevés.
Le CMOS, quant à lui, utilise la technologie de traitement des semi-conducteurs inorganiques. Chaque pixel possède des circuits électroniques supplémentaires et chaque pixel peut être adressé individuellement, éliminant ainsi le besoin de recourir à la conception à déplacement de charge que l'on trouve dans les CCD. Sa vitesse de lecture des informations d'image est bien supérieure à celle des puces CCD, et la fréquence des phénomènes non naturels provoqués par une surexposition tels que l'éblouissement et le maculage est bien inférieure. Son prix et sa consommation d'énergie sont également inférieurs à ceux des convertisseurs photoélectriques CCD. Cependant, il présente également des inconvénients importants. En tant que processus semi-conducteur, les unités de pixels présentent plus de défauts, ce qui entraîne des problèmes de sensibilité. De plus, l'espace supplémentaire requis pour les circuits électroniques de chaque pixel n'est pas utilisé comme zone photosensible.
De plus, la zone photosensible à la surface d’une puce CMOS est plus petite que celle d’une puce CCD. Théoriquement, cela réduit le nombre de photons d’informations d’image pouvant être collectés. Par conséquent, les éléments de conversion photoélectrique CMOS doivent généralement être utilisés avec une source lumineuse de haute -intensité, et ils ont également un bruit plus élevé.
Qu'il s'agisse d'une structure CCD ou CMOS, une unité de conversion photoélectrique est un pixel. Plusieurs convertisseurs photoélectriques disposés en lignes et en colonnes forment une matrice qui constitue le capteur d'images. Les performances d'un capteur d'image sont principalement mesurées par la résolution, la taille ou la surface, la sensibilité, le rapport signal-sur-bruit, etc., parmi lesquels la résolution et la taille sont les indicateurs les plus importants. Lorsqu'un capteur d'image capture l'image d'un objet détecté, une taille plus petite et une densité de pixels plus élevée du convertisseur photoélectrique permettent à l'objet d'être « vu » plus en détail.
Par conséquent, en théorie, plus le dispositif de conversion photoélectrique possède de pixels, mieux c'est. Cependant, augmenter le nombre de pixels augmente les coûts de fabrication et entraîne une diminution du rendement. Par conséquent, en combinant une lentille optique avec le dispositif de conversion photoélectrique, les minuscules objets détectés peuvent être agrandis et imagés sur le dispositif de conversion photoélectrique, obtenant ainsi une détection à haute résolution-. Ainsi, l’équipement AOI (Automated Optical Inspection) réel est configuré en fonction des besoins du client.