AOI(Automatic Optical Inspection)는 이름에서 알 수 있듯이 광학 이미징 시스템을 통해 수행되는 자동 검사 방법입니다. 이는 또한 많은 자동 이미지 감지 및 감지 기술 중 하나입니다. 정확하고-품질이 뛰어난 광학 이미징 및 처리가 핵심 기술입니다.
AOI 개발 배경 및 장점
AOI 검사 기술의 발전은 전자 부품의 고집적도와 정밀도, 보다 빠르고 효율적인 검사, 무결점 목표에 대한 요구에서 비롯됩니다.
가장 큰 장점은 인력 절감, 비용 절감, 생산 효율성 향상, 검사 기준 표준화, 인적 오류 제거 등입니다. 이를 통해 검사 결과의 안정성, 반복성 및 정확성이 보장되어 제품 결함을 적시에 감지하고 배송 품질을 보장할 수 있습니다.
AOI 검사의 기본 원리
AOI 검사의 기본 원리는 카메라 기술을 사용하여 검사 대상 물체의 반사광 강도를 정량적 그레이스케일 값으로 출력하는 것입니다. 그런 다음 이 값을 표준 이미지의 회색조 값과 비교하여 결함을 분석, 결정 및 분류합니다.
수동 검사에 비유하자면 AOI에 사용되는 일반 LED 또는 특수 광원은 수동 검사에 사용되는 자연광과 동일합니다. AOI에 사용되는 광학 센서와 광학 렌즈는 인간의 눈에 해당하며, AOI의 이미지 처리 및 분석 시스템은 인간의 두뇌-'보기'와 '판단'의 두 단계에 해당합니다.
AOI 장비 구성
AOI 검사의 작업 논리는 이미지 획득(광학 스캐닝 및 데이터 수집), 데이터 처리(데이터 분류 및 변환), 이미지 분석(특징 추출 및 템플릿 일치), 결함 보고(결함 크기 및 유형 분류 등)의 네 단계로 나눌 수 있습니다.
AOI 검사의 이러한 네 가지 기능을 지원하고 구현하기 위해 AOI 장비의 하드웨어 시스템은 작업 플랫폼, 이미징 시스템, 이미지 처리 시스템 및 전기 시스템의 네 부분으로 구성됩니다. 기계, 자동화, 광학, 소프트웨어가 통합된 자동화 장비입니다.
이미지 획득 단계
AOI 이미지 획득 시스템은 주로 광전 변환 사진 시스템, 조명 시스템 및 제어 시스템의 세 부분으로 구성됩니다.
캡처된 이미지는 템플릿과의 비교에 사용되므로 획득된 이미지 정보의 정확성은 검사 결과에 매우 중요합니다. 이미지 획득 장치가 검사 중인 물체의 특징적인 지점을 명확하게 보거나 감지할 수 없다면 정확한 감지가 불가능하다고 상상해 보십시오.
광전 변환 사진 시스템
광전 변환 사진 시스템은 포토다이오드 장치와 그에 수반되는 이미징 시스템을 말합니다. 이미지를 획득하는 "눈"은 감지되는 물체에서 반사된 빛을 수신하는 포토다이오드의 원리를 기반으로 빛 에너지를 전하로 변환합니다. 이렇게 변환된 전하는 광전 센서의 전자 부품에 의해 수집되어 전송되어 아날로그 전압 신호를 형성합니다.
생성되는 아날로그 전압의 크기는 흡수된 빛의 강도에 따라 달라집니다. 순차적으로 출력되는 아날로그 전압 값은 0부터 255까지의 디지털 그레이 스케일 값으로 변환됩니다. 그레이 스케일 값은 물체에 의해 반사되는 빛의 강도를 반영하므로 감지되는 다양한 물체를 식별하는 목적을 달성합니다.
광전 변환기는 CCD(Charge{0}}Coupled Device)와 CMOS(Complementary Metal{1}}Oxide Semiconductor)의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.
제조 공정과 설계의 차이로 인해 CCD와 CMOS 센서의 작동 원리는 주로 디지털 전하가 전송되는 방식에서 다릅니다.
CCD는 실리콘- 기반 반도체 처리 기술을 사용하며 수직 및 수평 시프트 레지스터를 갖추고 있습니다. 전극에 의해 생성된 전기장은 연결된 방식으로 중앙 아날로그---디지털 변환기로 전하를 밀어냅니다. 이러한 구조와 설계로 인해 많은 감광 장치를 통합하기가 어려워 제조 비용이 높아지고 전력 소비가 높아집니다.
반면 CMOS는 무기 반도체 공정 기술을 사용한다. 각 픽셀에는 추가 전자 회로가 있으며 각 픽셀을 개별적으로 처리할 수 있으므로 CCD에서 볼 수 있는 전하 이동 설계가 필요하지 않습니다. 이미지 정보 읽기 속도는 CCD 칩에 비해 훨씬 빠르며, 블루밍, 스미어링 등 노출 과다로 인한 부자연스러운 현상의 빈도도 훨씬 낮습니다. 또한 CCD 광전 변환기에 비해 가격과 전력 소비가 저렴합니다. 그러나 여기에는 심각한 단점도 있습니다. 반도체 공정이기 때문에 픽셀 단위에 결함이 많아 일부 감도 문제가 발생합니다. 또한 각 픽셀의 전자 회로에 필요한 추가 공간은 감광 영역으로 사용되지 않습니다.
또한, CMOS 칩 표면의 감광 영역은 CCD 칩의 감광 영역보다 작습니다. 이론적으로 이는 수집할 수 있는 이미지 정보의 광자 수를 감소시킵니다. 따라서 CMOS 광전변환소자는 일반적으로 고강도-광원을 사용해야 하며, 노이즈도 더 높습니다.
CCD 구조인지 CMOS 구조인지에 관계없이 하나의 광전 변환 장치는 픽셀입니다. 행과 열로 배열된 여러 개의 광전 변환기가 매트릭스를 형성하여 이미지 센서를 구성합니다. 이미지 센서의 성능은 주로 해상도, 크기 또는 면적, 감도, 신호{2}}대-노이즈 비율 등으로 측정되며, 그중 해상도와 크기가 가장 중요한 지표입니다. 이미지 센서가 감지된 물체의 이미지를 캡처할 때 광전 변환기의 더 작은 크기와 더 높은 픽셀 밀도를 통해 물체를 더 자세히 "볼" 수 있습니다.
따라서 이론적으로 광전변환소자는 화소가 많을수록 좋다. 그러나 픽셀 수를 늘리면 제조 비용이 증가하고 수율이 감소합니다. 따라서 광전변환장치에 광학렌즈를 결합하면 검출된 미세한 물체를 확대하여 광전변환장치에 결상시켜 고해상도-해상도 검출이 가능합니다. 따라서 실제 AOI(Automated Optical Inspection) 장비는 고객의 요구에 맞춰 구성됩니다.