מדריך לבדיקה אופטית אוטומטית (AOI): כל מה שאתה צריך לדעת על מכונת AOI

מחבר: נג סי שואן – מתמחה במחקר ופיתוח

עורך: בריאן נג – מנהל שיווק

עורך: Preethi - מהנדס תמיכה טכנית

1. מהי בדיקה אופטית?

לפני שנצלול להסבר על מכונות בדיקה אופטית אוטומטית (AOI), בואו נבין מהי בדיקה אופטית בתעשייה.

בדיקה אופטית ממלאת תפקיד חשוב בייצור אופטיקה כדי לבדוק ולשמור על איכות האופטיקה, כגון בדיקת שריטות וחפירות משטח אופטיקה על בסיס תקנים שונים.

הבדיקה יכולה להתבצע או על ידי אדם, המכונה בדיקה ידנית, או מכונת בדיקה אופטית.

הבדיקה הידנית מתבצעת בעין בלתי מזוינת או באמצעות עזרים כמו מגדילי עדשות בודדות, משווים אופטיים ומיקרוסקופים אופטיים.

עם זאת, שימוש בעזרים אלו מצריך הסטה של ​​האופטיקה מסביב מה שמגדיל את הסיכוי לפגיעה באופטיקה והיא גם לא יכולה לזהות את הפגמים בצורה כמותית. לפיכך, פסק הדין משתנה בין פקחים שונים.

זה כאשר מכונת AOI משחקת חלק בהפיכת הבדיקה האופטית לקלה ומהירה יותר, בהשוואה לבדיקה הידנית המסורתית.

הבדיקה האופטית מתקיימת בכל שלב בתהליך הייצור לפני שהסחורה נקבעת במצב טוב ומוכנה למכירה.

2. מהי בדיקה אופטית אוטומטית?

AOI היא טכניקה מבוססת מכונה המשמשת בדרך כלל בתעשיית הייצור של אופטיקה. הוא משמש לבדיקה ואישור אופטיקה כגון שטוחה, מעוקלת, מצופה ואופטיקה עם חומרים שונים.

אופטיקה שטוחה כוללת חלונות, מראות וכו', ואילו אופטיקה מעוקלת כוללת עדשות בעלות עקומות שונות.

AOI משתמש באופטיקה כדי ללכוד תמונות להערכת תקלות פוטנציאליות כגון פגמי מימד ופגמים על פני השטח (כגון חפירות, שריטות, שבבי קצוות, בועות, כתמים, פגמי טומאה וכו'). הוא מספק בדיקה מהירה ומדויקת כדי להבטיח שהמוצר איכותי ללא כל פגמי ייצור.

עם הגידול במורכבות המוצרים והפיכתם לקטנים יותר, בדיקה ידנית שלהם מהווה אתגר רציני לעובדים ולכן ל-AOI יש תפקיד חיוני בהבטחת איכות המוצרים.

3. עקרון עבודה של מכונת AOI

מכונות AOI תלויות בשלושה היבטים מכריעים - תאורה, מצלמת ראיית מכונה ותוכנת עיבוד.

3.1 הארה

האופטיקה ממוקמת מתחת למקורות אור מוארים מאוד. על ידי בחירת מקור האור המתאים, ניתן להקרין סוגים שונים של פגמים ביתר קלות.

מכונות AOI מוקדמות יותר עשו שימוש בסגנונות תאורה שונים, כגון נורות פלורסנט, ליבון, אולטרה סגול ואינפרא אדום, אך עם התקדמות טכנולוגיית האור, מכונות חדשות יותר משתמשות כיום בנורות LED בצבעים כגון אדום, ירוק, לבן וכחול. 

תאורת LED מספקת צורת תאורה יציבה יותר ולמרות שתפוקת האור שלה תפחת עם הזמן, ניתן לקזז אותה על ידי הגדלת הזרם. ניתן לשלוט בכמות האור גם באמצעות נוריות LED.

לפיכך, נוריות LED במיוחד תאורת ספוט קואקסיאלית, אור טבעת ואור קולימטיבי מתגלים כמתאימים הרבה יותר ליישומי ראייה והארה אחידה שונים מאשר נורות פלורסנט ולבון.

מלבד סוג התאורה, מיקום מקור האור חשוב לא פחות. זה חייב להבטיח שכל האזורים מוארים היטב על מנת להדגיש פגמים ולכן עשויה להידרש התאמה לשירותים שונים.

3.2 מצלמת ראיית מכונה

מערכת לכידת התמונה לוקחת תמונה של המוצר ושולחת אותה לניתוח על ידי תוכנית העיבוד בתוך מכונת ה-AOI. בדרך כלל מותקנות מצלמות High Definition אחת או יותר כדי להציע ביצועים טובים יותר, ובמערכות מסוימות הן מסוגלות לנוע לפי פקודה של התוכנה.

המצלמות בשימוש נע בין יחידות XGA למצלמות וידאו ברזולוציה גבוהה והתמונות המיוצרות יכולות להיות מונוכרומיות או צבעוניות. בהשוואה למצלמות ישנות, למצלמות החדשות יש קצב פריימים גבוה יותר.

זה מוביל לקצב סריקה מהיר יותר וכך נוצרת בדרך כלל כמות עצומה של נתונים. לכן נדרשת תוכנת עיבוד נכונה כדי להיות מסוגלת לנהל כמות כה גדולה של נתונים.

רזולוציית ההדמיה של מכונת ה-AOI מגדירה את כמות הפרטים שהיא יכולה לזהות ולתפוס. רזולוציה היא גורם מפתח במכונת AOI מכיוון שהיא משפיעה על דיוק הבדיקה ומהירות הבדיקה. רזולוציית המצלמה מגדירה את שדה הראייה (FOV), המציג את הקטע שנכלל בתמונה אחת. FOV רחב יותר מאפשר לבחון את המוצר עם תמונות פחותות.

עם זאת, לוקח יותר זמן עד שכל תמונה נקלטת מכיוון שלמצלמה יש יותר פיקסלים, מה שמוביל לקצב פריימים נמוך יותר. מצד שני, למצלמות עם FOV צר יותר יש פיקסלים קטנים אך גדולים יותר ולכן יש להם קצב פריימים גבוה יותר.

אנו מציעים מגוון עדשות ומצלמות לראייה מכונה , בדקו אותן באופטיקה מדויקת.

3.3 תוכנת עיבוד

כדי שמכונת ה-AOI תוכל לבדוק מוצר, המידע של מוצר מקובל כבר חייב להיות מותקן במערכת. ישנן שתי דרכים לתכנת מכונת AOI:

• שימוש ב'לוח הזהב': מוצר טוב משמש כמטרה למכונת AOI ומוצר זה מועבר דרך המערכת לסריקה. הוא יצפה במוצר עבור ההיבטים השונים שייבדקו ובדרך כלל יש צורך במספר מוצרים כדי להציע נתוני שונות למערכת.
• תכנות מבוסס אלגוריתם: המערכת מייצרת פרופיל משלה עבור המוצר על ידי הזנת נתוני המוצר אליו.

4. AOI Machine Vs. בדיקת אדם ידנית מסורתית

4.1 יעילות

בני אדם נוטים לעייפות ודורשים הפסקות ומנוחה מעת לעת במהלך הבדיקה. כל צוות יכול גם לבחון רק מוצר אחד בכל פעם, וזה מוריד את היעילות של התהליך כולו. מכיוון שלשוק יש כעת דרישות ייצור גבוהות, ועם מוצרים שקטנים יותר ויותר, בדיקות ידניות אינן עוד אפשרות מעשית. 

מכונות, לעומת זאת, מסוגלות לבדוק מספר מוצרים בבת אחת המכונה בדיקת אצווה ואינן דורשות הפסקות. ניתן לתכנת ולנטר אותם מרחוק, וגם לעבוד 24 שעות ביממה. זה יכול לעזור ליצרנים לעמוד בדרישות הייצור מכיוון שיש להם מהירות בדיקה גבוהה יותר בהשוואה לבני אדם. עם זאת, מכונות מועדות לבלאי, מה שדורש תחזוקה מדי פעם. כמו כן, אם זה יקרה באופן בלתי צפוי, יעילות קו הייצור תיפגע.

4.2 עקביות

בני אדם לא יכולים לשמור על עקביות ארוכת טווח כאשר העייפות מתחילה וזה ישפיע גם על יעילות תהליך הבדיקה. מחקרים הראו שפקחים אנושיים אינם מסוגלים לשמור על רמה גבוהה של לכידת שגיאות לאורך זמן.

יכולת הלכידת השגיאות של מפקח יורדת משמעותית תוך 15 דקות מתחילת העבודה. מורכבות העבודה והשעה ביום ישפיעו על מספר הטעויות שנעשו. 

בנוסף, חייבת להיות חוסר עקביות בין פקחים שונים שכן הדרישות להעברת מוצר עשויות להיות סובייקטיביות עבורם. אלו יובילו לסטנדרטים שונים במוצרים הנבדקים.

ואילו למכונות היא בעלת יציבות גבוהה במיוחד המסוגלת לשמור על אותם סטנדרטים מוגדרים לכל המוצרים וכך נשמרת עקביות בבדיקה.

הקטע שלמעלה דיבר על איך ספקטרומטר עובד. בחלק זה יסקרו מרכיבי ספקטרומטר והמגוון עבור כל רכיב.

4.3 עלות

בדיקה ידנית כרוכה בעלויות עבודה גבוהות שכן לרוב נדרשים מספר פקחים בו זמנית. דיווחים הראו שמכונה וצוות הפעלה יכולים להחליף 5 פקחים אנושיים, מה שמוביל לחיסכון בכמות גדולה לאורך זמן. ככל שיותר פסי ייצור, כך נחסך יותר כסף וכוח אדם.

עם זאת, העלות הראשונית של המכונה תהיה גבוהה מאוד. זה גם יעלה לא מעט להכשיר את הצוות לנהל, לתכנת ולתקן את הציוד. לא לשכוח שירותים, עלויות תיקון וביטוח.

תיעוד 4.4

דוחות בדיקה ידניים נכתבים לרוב בכתב יד, ולכן הם נוטים הרבה יותר לשגיאות דפוס. קשה לתחזק ולנתח מסדי נתונים של דוחות בכתב יד את הדוחות של כל שלב בתהליך הייצור.

מכונות מייצרות דוחות להדפסה בפורמט קובץ רצוי בכל שלב בתהליך הייצור, מה שמקל על ניתוח השגיאות ועוזר בשמירה על איכות המוצר. כך, מניעת תלונות/דחייה מלקוחות והובלה לשיפור האמון ושביעות הרצון בקרב הלקוחות.

5. השוואות OptiNspec – AMF לעומת. AOF נגד MOF

Wavelength Opto-Electronic מציע מכונות AOI המכונה OptiNspec ב-3 וריאציות:

• מכונה אוטומטית לבדיקת מיקרו-אופטיקה שטוחה (AMF)
• מכונה אוטומטית לבדיקת אופטיקה שטוחה (AOF)
• מכונה ידנית לבדיקת אופטיקה שטוחה (MOF)

כפי שהשם של המכונות מרמז, AMF ו-AOF הן מכונות המבצעות בדיקות באופן אוטומטי בעוד שה-MOF היא מכונה ידנית הדורשת מבני אדם לפעול. מגוון שלם זה של בודקי איכות פני השטח יכולים לבצע אבטחת איכות ובדיקות בקרת איכות על שטוח, מעוקל, מצופה ואופטיקה של חומרים שונים.

כל המכונות מכוילות לבדיקת השריטה והחפירה על משטח האופטיקה לפי התקן MIL-PRF-13830B ותקן מפרט נראות שווה ערך. הוא מיועד לבדיקת משטח במקום של אופטיקה שטוחה ארוזה בקופסאות ג'ל נפוצות עם רשתות מודפסות הזמינות בשוק.

מכונות AOF ו- MOF מיועדות לבדיקת אופטיקה שטוחה בקטרים ​​של עד 25.4 מ"מ בעוד שמערכות AMF יכולות לשמש לבדיקת מיקרו-אופטיקה שטוחה בקטרים ​​של עד 12 מ"מ.

דגמי OptiNspec-AOF101 ו- OptiNspec-AMF101 הם מכונות בגודל מלא בעוד MOF ושאר דגמי AMF הם מכונות שולחן.

ה-OptiNspec-AMF103 הוא הדגם הראשון והאחרון שהומצא על ידי WOE שבו ניתן לבדוק יותר מסוג אחד של עדשת מיקרו. מלבד אופטיקה שטוחה, ניתן לבדוק גם אופטיקה מעוקלת. בנוסף לבדיקת משטח, דגם זה הוא גם הראשון שיכול לבצע בדיקת מימד עדשה.

זה יכול לזהות אוטומטית את הממדים החיצוניים של חלקים שטוחים, כגון אורך, זווית, רדיוס, עגול וכו', וגם לקבוע אם הממדים מתאימים.

בנוסף, OptiNspec-AMF103 יכול להבחין בקווי המתאר ובמדידות הגודל של חלקים דיוק מסובכים שונים, ולסווג אוטומטית את המוצרים לפי צורה. מכונה זו מגיעה עם עיצוב ידידותי למשתמש ו-GUI לתפעול אינטואיטיבי של המכונה, כמו גם עיצוב ארגונומי כדי לסייע בהפחתת עייפות העובדים.

כמה יתרונות ותכונות של AMF103:

• זיהוי אוטומטי של פגמי מימד ושטח של אופטיקה שטוחה, מעוקלת ומצופה מחומרים שונים
• מאפשר בדיקת אצווה במקום
• בדוק תכונות < 2 שניות ליחידה וגרד וחפור < 6 שניות ליחידה
• הפחת את עייפות העובדים ובכך שפר את הפרודוקטיביות
• עיצוב ידידותי למשתמש ותופס פחות מקום פיזי.
• זיהוי והפרדה של חלקים פגומים על ידי הדמיות.
• הפקה אוטומטית מהירה ומדויקת של דוחות מפורטים בפורמטים רצויים.

6. סיכום

בסך הכל, במאמר זה, כיסינו את המידע הבסיסי של מכונת ה-AOI, היתרונות והחסרונות של בדיקה אופטית אנושית ואוטומטית, וההבדלים בין מכונות ה-AOI השונות שאנו מציעים.

אין ספק שמכונות מחליפות משרות אנושיות עקב התפתחות טכנולוגית מהירה שמובילה ליותר יתרונות כמו יעילות מוגברת ועלות תפעול נמוכה יותר, עדיין דרושים בני אדם בחלקים מסוימים של תהליך הבדיקה האופטית כמו הפעלה והבטחה שהמכונות מתוחזקות היטב .

עם המצאת טכנולוגיה כזו, מפעילי מכונות מסוגלים לרכוש מיומנויות חדשות כדי לשפר את הפרודוקטיביות של החברה בתחומים אחרים.