Guía de inspección óptica automatizada (AOI): todo lo que necesita saber sobre una máquina AOI

Autor: Ng Ci Xuan – Becario de I+D

Editor: Bryan Ng – Gerente de marketing

Editor: Preethi – Ingeniero de soporte técnico

1. ¿Qué es la inspección óptica?

Antes de sumergirnos en la explicación de las máquinas de inspección óptica automatizada (AOI), comprendamos qué es una inspección óptica en la industria.

La inspección óptica juega un papel importante en la fabricación de la óptica para verificar y mantener la calidad de la óptica, como inspeccionar los rayones y excavaciones de la superficie de la óptica según diferentes estándares.

La inspección puede ser realizada por una persona, lo que se conoce como inspección manual, o una máquina de inspección óptica.

La inspección manual se lleva a cabo a simple vista o con ayudas como lupas de una sola lente, comparadores ópticos y microscopios ópticos.

Sin embargo, el uso de estas ayudas requiere cambiar la óptica, lo que aumenta las posibilidades de dañar la óptica y tampoco puede detectar los defectos cuantitativamente. Por lo tanto, el juicio varía entre los diferentes inspectores.

Aquí es cuando una máquina AOI juega un papel importante en hacer que la inspección óptica sea más fácil y rápida, en comparación con la inspección manual tradicional.

La inspección óptica se realiza en todas las etapas del proceso de fabricación antes de que se determine que las mercancías están en buenas condiciones y listas para venderse.

2. ¿Qué es la inspección óptica automatizada?

AOI es una técnica basada en máquinas que se utiliza normalmente en la industria de fabricación de productos ópticos. Se utiliza para inspeccionar y certificar ópticas como planas, curvas, recubiertas y ópticas con diferentes materiales.

Las ópticas planas incluyen ventanas, espejos, etc., mientras que las ópticas curvas incluyen lentes con diferentes curvaturas.

AOI utiliza la óptica para capturar imágenes para evaluar fallas potenciales, como defectos dimensionales y defectos superficiales (por ejemplo, excavaciones, rayones, astillas en los bordes, burbujas, manchas, defectos de impurezas, etc.). Proporciona una inspección rápida y precisa para garantizar que el producto sea de alta calidad y sin defectos de fabricación.

Con el aumento en la complejidad de los productos y su tamaño cada vez más pequeño, inspeccionarlos manualmente representa un serio desafío para los trabajadores y, por lo tanto, AOI tiene un papel vital que desempeñar para garantizar la calidad de los productos.

3. Principio de funcionamiento de una máquina AOI

Las máquinas AOI dependen de tres aspectos cruciales: iluminación, cámara de visión artificial y software de procesamiento.

3.1 Iluminación

Las ópticas se colocan bajo fuentes de luz muy iluminadas. Al seleccionar la fuente de luz adecuada, se pueden proyectar diferentes tipos de defectos más fácilmente.

Las máquinas AOI anteriores utilizaban varios estilos de iluminación, como luces fluorescentes, incandescentes, ultravioleta e infrarrojas, pero con los avances en la tecnología de la luz, las máquinas más nuevas ahora emplean luces LED en colores como rojo, verde, blanco y azul. 

La iluminación LED proporciona una forma de iluminación más estable y, aunque su salida de luz se reducirá con el tiempo, se puede compensar aumentando la corriente. La cantidad de luz también se puede controlar mediante LED.

Por lo tanto, los LED, especialmente la luz puntual coaxial, la luz anular y la luz colimada, demuestran ser mucho más adecuados para diversas aplicaciones de iluminación uniforme y de visión que las luces fluorescentes e incandescentes.

Aparte del tipo de iluminación, el posicionamiento de la fuente de luz es igualmente importante. Debe asegurarse de que todas las áreas estén bien iluminadas para resaltar las imperfecciones y, por lo tanto, es posible que se requiera un ajuste para diferentes servicios.

3.2 Cámara de visión artificial

El sistema de captura de imágenes toma una imagen del producto y la envía para que la analice el programa de procesamiento dentro de la máquina AOI. Por lo general, se instalan una o más cámaras de alta definición para ofrecer un mejor rendimiento y, en algunos sistemas, pueden moverse bajo el mando del software.

Las cámaras utilizadas varían desde unidades XGA hasta cámaras de video de alta resolución y las imágenes producidas pueden ser monocromas o en color. En comparación con las cámaras antiguas, las más nuevas tienen una mayor velocidad de fotogramas.

Esto conduce a una velocidad de escaneo más rápida y, por lo tanto, generalmente se genera una gran cantidad de datos. Por lo tanto, se requiere un software de procesamiento adecuado para poder administrar una cantidad tan grande de datos.

La resolución de imágenes de la máquina AOI define la cantidad de detalles que puede identificar y capturar. La resolución es un factor clave en una máquina AOI, ya que afecta la precisión y la velocidad de inspección. La resolución de la cámara define el campo de visión (FOV), que muestra la sección que se incluye en una imagen. Un campo de visión más amplio permite examinar el producto con menos imágenes.

Sin embargo, se necesita más tiempo para capturar cada imagen, ya que la cámara tiene más píxeles, lo que conduce a una velocidad de fotogramas más baja. Por otro lado, las cámaras con un campo de visión más estrecho tienen píxeles menores pero más grandes y, por lo tanto, tienen una mayor velocidad de fotogramas.

Ofrecemos una amplia variedad de lentes y cámaras para visión artificial ; consúltelas en nuestra sección de óptica de precisión.

3.3 Software de procesamiento

Para que la máquina AOI pueda inspeccionar un producto, la información de un producto aceptable ya debe estar instalada en el sistema. Hay dos formas de programar una máquina AOI:

• Uso del "tablero dorado": un buen producto se utiliza como objetivo para la máquina AOI y este producto se pasa a través del sistema para su escaneado. Observará el producto para los diferentes aspectos a inspeccionar y generalmente se necesitan varios productos para ofrecer amplios datos de varianza para el sistema.
• Programación basada en algoritmos: el sistema genera su propio perfil para el producto al alimentarle los datos del producto.

4. Máquina AOI vs. Inspección humana manual tradicional

4.1 Eficiencia

Los seres humanos son propensos a la fatiga y requieren pausas y descanso de vez en cuando durante la inspección. Además, cada personal solo puede examinar un producto a la vez, y esto reduce la eficiencia de todo el proceso. Ahora que el mercado tiene altas demandas de producción y los productos son cada vez más pequeños, las inspecciones manuales ya no son una opción viable. 

Las máquinas, por otro lado, pueden inspeccionar varios productos de una sola vez, lo que se conoce como inspección por lotes y no requieren interrupciones. Pueden ser programados y monitoreados de forma remota, y también funcionan las 24 horas del día. Esto puede ayudar a los fabricantes a satisfacer las demandas de producción, ya que tienen una mayor velocidad de inspección en comparación con los humanos. Sin embargo, las máquinas son propensas al desgaste, lo que requiere mantenimiento de vez en cuando. Además, si se avería inesperadamente, la eficiencia de la línea de producción se vería afectada.

4.2 Coherencia

Los humanos no pueden mantener la consistencia a largo plazo cuando aparece la fatiga y esto también afectará la eficiencia del proceso de inspección. Los estudios han demostrado que los inspectores humanos no pueden mantener un alto nivel de detección de errores durante un período prolongado.

La capacidad de detección de errores de un inspector disminuye significativamente en 15 minutos desde el inicio del trabajo. La complejidad del trabajo y la hora del día afectarán la cantidad de errores cometidos. 

Además, es probable que exista una incoherencia entre los diferentes inspectores, ya que los requisitos para aprobar un producto podrían ser subjetivos para ellos. Esto conducirá a diferentes estándares en los productos que se están verificando.

Mientras que para las máquinas, tiene una estabilidad extremadamente alta que es capaz de mantener los mismos estándares definidos para todos los productos y, por lo tanto, se mantiene la consistencia en la inspección.

La sección anterior habló sobre cómo funciona un espectrómetro. En esta sección, se cubrirán los componentes de un espectrómetro y la variedad de cada componente.

Costo 4.3

La inspección manual incurre en altos costos de mano de obra ya que generalmente se requieren varios inspectores al mismo tiempo. Los informes han demostrado que una máquina y un personal operativo pueden reemplazar a 5 inspectores humanos, lo que se traduce en un gran ahorro en el tiempo. Cuantas más líneas de producción, más dinero y mano de obra se ahorra.

Sin embargo, el costo inicial de la máquina sería muy elevado. También costará bastante capacitar al personal para administrar, programar y reparar el equipo. Sin olvidar los servicios públicos, los costos de reparación y los seguros.

Documentación 4.4

Los informes de inspección manual son en su mayoría escritos a mano, por lo que son mucho más propensos a errores tipográficos. Las bases de datos de informes escritos a mano son difíciles de mantener y analizar los informes de cada etapa del proceso de fabricación.

Las máquinas generan informes imprimibles en un formato de archivo deseado en cada etapa del proceso de fabricación, lo que facilita el análisis de errores y ayuda a mantener la calidad del producto. De esta forma, se previenen las quejas/rechazos de los clientes y se mejora la confianza y satisfacción entre los clientes.

5. Comparaciones de OptiNspec: AMF vs. AOF vs. MOF

Wavelength Opto-Electronic ofrece máquinas AOI conocidas como OptiNspec en 3 variaciones:

• Máquina automática de inspección de microóptica plana (AMF)
• Máquina automática de inspección de óptica plana (AOF)
• Máquina de inspección manual de óptica plana (MOF)

Como sugiere el nombre de las máquinas, AMF y AOF son máquinas que realizan inspecciones automáticamente, mientras que MOF es una máquina manual que requiere humanos para operar. Esta gama completa de probadores de calidad de superficies puede realizar comprobaciones de control y garantía de calidad en superficies planas, curvas, recubiertas y ópticas de diferentes materiales.

Todas las máquinas están calibradas para inspeccionar el rasguño y la excavación en la superficie de la óptica de acuerdo con el estándar MIL-PRF-13830B y el estándar de especificación de visibilidad equivalente. Está diseñado para la inspección de superficie in situ de ópticas planas empaquetadas en cajas de gel comunes con rejillas impresas que están fácilmente disponibles en el mercado.

Las máquinas AOF y MOF están diseñadas para la inspección de ópticas planas con diámetros de hasta 25.4 mm, mientras que los sistemas AMF se pueden utilizar para la inspección de microópticas planas con diámetros de hasta 12 mm.

Los modelos OptiNspec-AOF101 y OptiNspec-AMF101 son máquinas de tamaño completo, mientras que MOF y el resto de los modelos AMF son máquinas de mesa.

El OptiNspec-AMF103 es el primer y último modelo inventado por WOE en el que se puede probar más de un tipo de microlente. Además de la óptica plana, también se pueden inspeccionar las ópticas curvas. Además de la inspección de superficies, este modelo también es el primero en poder realizar una inspección de la dimensión de la lente.

Puede detectar automáticamente las dimensiones externas de piezas planas, como longitud, ángulo, radio, redondez, etc., y también determinar si las dimensiones están calificadas.

Además, OptiNspec-AMF103 puede distinguir la medición del contorno y el tamaño de varias piezas de precisión complicadas y clasificar automáticamente los productos según su forma. Esta máquina viene con un diseño fácil de usar y una GUI para una operación intuitiva de la máquina, así como un diseño ergonómico para ayudar a reducir la fatiga de los empleados.

Algunos beneficios y características del AMF103:

• Detección automática de defectos de dimensión y superficie de ópticas planas, curvas y recubiertas de diferentes materiales
• Permite la inspección de lotes in situ
• Inspeccionar atributos <2 seg / pc y rayar y excavar <6 seg / pc
• Reducir la fatiga de los empleados mejorando así la productividad
• Diseño fácil de usar y ocupa menos espacio físico.
• Identificación y separación de piezas defectuosas mediante visualizaciones.
• Generación automática rápida y precisa de informes detallados en formatos deseables.

6. Conclusión

Con todo, en este artículo, cubrimos la información básica de la máquina AOI, las ventajas y desventajas de la inspección óptica humana y automatizada, y las diferencias entre las diversas máquinas AOI que ofrecemos.

No hay duda de que las máquinas están reemplazando los trabajos humanos debido a la rápida evolución tecnológica que conduce a más ventajas, como una mayor eficiencia y un menor costo operativo, todavía se necesitan humanos en algunas partes del proceso de inspección óptica, como operar y garantizar que las máquinas estén bien mantenidas. .

Con la invención de dicha tecnología, los operadores de máquinas pueden adquirir nuevas habilidades para mejorar la productividad de la empresa en otras áreas.