Guia de inspeção óptica automatizada (AOI): tudo o que você precisa saber sobre uma máquina AOI

Autora: Ng Ci Xuan – Estagiária de P&D

Editor: Bryan Ng – Gerente de Marketing

Editor: Preethi – Engenheiro de Suporte Técnico

1. O que é inspeção óptica?

Antes de mergulharmos na explicação das máquinas de inspeção óptica automatizada (AOI), vamos entender o que é uma inspeção óptica na indústria.

A inspeção ótica desempenha um papel importante na fabricação de ótica para verificar e manter a qualidade ótica, como inspecionar arranhões na superfície ótica e escavações com base em padrões diferentes.

A inspeção pode ser realizada por uma pessoa, que é conhecida como inspeção manual, ou por uma máquina de inspeção óptica.

A inspeção manual é realizada a olho nu ou usando auxiliares como lupas de lente única, comparadores ópticos e microscópios ópticos.

No entanto, o uso desses auxílios requer deslocamento da ótica, o que aumenta as chances de danificar a ótica e também não pode detectar as falhas quantitativamente. Assim, o julgamento varia entre diferentes inspetores.

É quando uma máquina AOI contribui para tornar a inspeção óptica mais fácil e rápida, em comparação com a inspeção manual tradicional.

A inspeção ótica incide em todas as fases do processo de fabricação antes que as mercadorias sejam determinadas como boas e prontas para serem vendidas.

2. O que é inspeção óptica automatizada?

AOI é uma técnica baseada em máquina normalmente usada na indústria de fabricação de óptica. É usado para inspecionar e certificar óticas como planas, curvas, revestidas e óticas com diferentes materiais.

As ópticas planas incluem janelas, espelhos, etc., enquanto as ópticas curvas incluem lentes com curvaturas diferentes.

AOI usa óptica para capturar imagens para avaliar falhas potenciais, como defeitos dimensionais e defeitos de superfície (por exemplo, escavações, arranhões, lascas de borda, bolhas, manchas, falhas de impureza, etc.). Ele fornece inspeção rápida e precisa para garantir que o produto seja de alta qualidade sem defeitos de fabricação.

Com o aumento da complexidade dos produtos e o seu tamanho cada vez menor, inspecioná-los manualmente representa um sério desafio para os trabalhadores e, portanto, a AOI tem um papel vital a desempenhar na garantia da qualidade dos produtos.

3. Princípio de funcionamento de uma máquina AOI

As máquinas AOI dependem de três aspectos cruciais - iluminação, máquina de visão da câmera e software de processamento.

3.1 iluminação

A ótica é colocada sob fontes de luz altamente iluminadas. Ao selecionar a fonte de luz apropriada, pode-se projetar diferentes tipos de defeitos com mais facilidade.

As primeiras máquinas AOI faziam uso de vários estilos de iluminação, como fluorescente, incandescente, ultravioleta e infravermelho, mas com os avanços na tecnologia de luz, as máquinas mais novas agora empregam luzes LED em cores como vermelho, verde, branco e azul. 

A iluminação LED fornece uma forma de iluminação mais estável e, embora sua saída de luz diminua com o tempo, pode ser compensada aumentando a corrente. A quantidade de luz também pode ser controlada por LEDs.

Assim, os LEDs, especialmente a luz de spot coaxial, a luz anelar e a luz colimada, provam ser muito mais adequados para várias aplicações de visão e iluminação uniforme do que as lâmpadas fluorescentes e incandescentes.

Além do tipo de iluminação, o posicionamento da fonte de luz é tão importante. Deve garantir que todas as áreas estão bem iluminadas para destacar as imperfeições e, portanto, ajustes podem ser necessários para diferentes serviços.

3.2 Câmera de visão mecânica

O sistema de captura de imagens obtém uma imagem do produto e a envia para análise pelo programa de processamento dentro da máquina AOI. Normalmente, uma ou mais câmeras de alta definição são instaladas para oferecer melhor desempenho e, em alguns sistemas, elas são capazes de se mover sob o comando do software.

As câmeras usadas variam de unidades XGA a câmeras de vídeo de alta resolução e as imagens produzidas podem ser monocromáticas ou coloridas. Em comparação com as câmeras antigas, as mais novas têm uma taxa de quadros mais alta.

Isso leva a uma taxa de varredura mais rápida e, portanto, geralmente é gerada uma grande quantidade de dados. Portanto, é necessário um software de processamento adequado para poder gerenciar uma quantidade tão grande de dados.

A resolução de imagem da máquina AOI define a quantidade de detalhes que ela pode identificar e capturar. A resolução é um fator chave em uma máquina AOI, pois afeta a precisão e a velocidade da inspeção. A resolução da câmera define o campo de visão (FOV), que mostra a seção incluída em uma imagem. Um FOV mais amplo permite que o produto seja examinado com imagens menores.

No entanto, cada imagem leva mais tempo para ser capturada, pois a câmera tem mais pixels, o que leva a uma taxa de quadros mais baixa. Por outro lado, as câmeras com um FOV mais estreito têm pixels menores, mas maiores e, portanto, têm uma taxa de quadros mais alta.

Oferecemos diversas lentes e câmeras para visão artificial ; confira-as em óptica de precisão.

3.3 Software de processamento

Para que a máquina AOI possa inspecionar um produto, as informações de um produto aceitável já devem estar instaladas no sistema. Existem duas maneiras de programar uma máquina AOI:

• Utilização do 'Golden Board': um bom produto é utilizado como alvo para a máquina AOI e este produto é passado pelo sistema para digitalização. Ele observará o produto para os diferentes aspectos a serem inspecionados e normalmente vários produtos são necessários para oferecer dados de variância amplos para o sistema.
• Programação baseada em algoritmo: o sistema gera seu próprio perfil para o produto, alimentando-o com dados do produto.

4. AOI Machine vs. Inspeção Humana Manual Tradicional

4.1 Eficiência

Os seres humanos são propensos à fadiga e precisam de pausas e descanso de tempos em tempos durante a inspeção. Cada equipe também pode examinar apenas um produto por vez, o que reduz a eficiência de todo o processo. Com o mercado agora tendo altas demandas de produção e com produtos cada vez menores, as inspeções manuais não são mais uma opção viável. 

As máquinas, por outro lado, são capazes de inspecionar vários produtos de uma só vez, conhecido como inspeção de lote, e não exigem interrupções. Eles podem ser programados e monitorados remotamente, e também funcionam 24 horas por dia. Isso pode ajudar os fabricantes a atender às demandas de produção, pois eles têm uma velocidade de inspeção mais alta em comparação com os humanos. No entanto, as máquinas estão sujeitas ao desgaste e ao desgaste, o que requer manutenção de vez em quando. Além disso, se acontecer de quebrar inesperadamente, a eficiência da linha de produção será afetada.

4.2 Consistência

Os seres humanos não conseguem manter a consistência de longo prazo quando a fadiga entra em ação e isso também afetará a eficiência do processo de inspeção. Estudos mostraram que os inspetores humanos não são capazes de manter um alto nível de detecção de erros por um longo período.

A capacidade de interceptação de erros de um inspetor diminui significativamente em 15 minutos a partir do início do trabalho. A complexidade do trabalho e a hora do dia afetarão o número de erros cometidos. 

Além disso, pode haver inconsistência entre os diferentes inspetores, pois os requisitos para a aprovação de um produto podem ser subjetivos para eles. Isso levará a padrões diferentes nos produtos que estão sendo verificados.

Já para as máquinas, possui altíssima estabilidade, podendo manter os mesmos padrões definidos para todos os produtos, mantendo assim a consistência na inspeção.

A seção acima falou sobre como funciona um espectrômetro. Nesta seção, os componentes de um espectrômetro e a variedade de cada componente serão cobertos.

4.3 Custo

A inspeção manual incorre em altos custos de mão-de-obra, pois geralmente são necessários vários inspetores ao mesmo tempo. Relatórios mostraram que uma máquina e uma equipe operacional podem substituir 5 inspetores humanos, resultando em uma grande economia ao longo do tempo. Quanto mais linhas de produção, mais dinheiro e mão de obra economizados.

No entanto, o custo inicial da máquina seria muito alto. Também custará muito treinar a equipe para gerenciar, programar e consertar o equipamento. Não esquecendo utilitários, custos de reparo e seguro.

Documentação 4.4

Os relatórios de inspeção manual são em sua maioria escritos à mão, por isso são muito mais propensos a erros tipográficos. Bancos de dados de relatórios escritos à mão são difíceis de manter e analisar os relatórios de cada etapa do processo de fabricação.

As máquinas geram relatórios imprimíveis no formato de arquivo desejado em cada etapa do processo de fabricação, facilitando a análise de erros e auxiliando na manutenção da qualidade do produto. Assim, evitando reclamações/rejeições por parte dos clientes e levando a uma melhoria da confiança e satisfação dos clientes.

5. Comparações OptiNspec – AMF vs. AOF vs. MOF

Wavelength Opto-Electronic oferece máquinas AOI conhecidas como OptiNspec em 3 variações:

• Máquina automática de inspeção de micro-óptica plana (AMF)
• Máquina automática de inspeção óptica plana (AOF)
• Máquina manual de inspeção óptica plana (MOF)

Como o nome das máquinas sugere, AMF e AOF são máquinas que realizam inspeções automaticamente, enquanto a MOF é uma máquina manual que requer operação humana. Esta gama completa de testadores de qualidade de superfície pode realizar verificações de garantia e controle de qualidade em materiais planos, curvos, revestidos e ópticos de diferentes materiais.

Todas as máquinas são calibradas para inspecionar o arranhão e cavar na superfície óptica de acordo com o padrão MIL-PRF-13830B e padrão de especificação de visibilidade equivalente. Ele é projetado para inspeção de superfície in-situ de lentes planas embaladas em caixas de gel comuns com grades impressas prontamente disponíveis no mercado.

As máquinas AOF e MOF destinam-se à inspeção de óticas planas com diâmetros de até 25.4 mm, enquanto os sistemas AMF podem ser usados ​​para a inspeção de micro-óticas planas com diâmetros de até 12 mm.

Os modelos OptiNspec-AOF101 e OptiNspec-AMF101 são máquinas de tamanho normal, enquanto MOF e o resto dos modelos AMF são máquinas de mesa.

O OptiNspec-AMF103 é o primeiro e mais recente modelo inventado pela WOE onde mais de um tipo de micro-lente pode ser testado. Além da óptica plana, a óptica curva também pode ser inspecionada. Além da inspeção de superfície, este modelo também é o primeiro a ser capaz de conduzir a inspeção das dimensões da lente.

Ele pode detectar automaticamente as dimensões externas de peças planas, como comprimento, ângulo, raio, circularidade, etc., e também determinar se as dimensões são qualificadas.

Além disso, o OptiNspec-AMF103 pode distinguir a medição de contorno e tamanho de várias peças de precisão complicadas e classificar automaticamente os produtos de acordo com a forma. Esta máquina vem com um design amigável e GUI para operação intuitiva da máquina, bem como um design ergonômico para ajudar a reduzir a fadiga do funcionário.

Alguns benefícios e recursos do AMF103:

• Detecção automática de dimensões e defeitos superficiais de ópticas planas, curvas e revestidas de diferentes materiais
• Permite inspeção de lote in-situ
• Inspecione os atributos
• Reduz a fadiga dos funcionários, melhorando assim a produtividade
• Design amigável e ocupa menos espaço físico.
• Identificação e separação de peças defeituosas por visualizações.
• Geração automática rápida e precisa de relatórios detalhados em formatos desejáveis.

6. Conclusão

Resumindo, neste artigo, cobrimos as informações básicas da máquina AOI, as vantagens e desvantagens da inspeção óptica humana e automatizada e as diferenças entre as várias máquinas AOI que oferecemos.

Sem dúvida, as máquinas estão substituindo os empregos humanos devido à rápida evolução tecnológica, levando a mais vantagens, como maior eficiência e menor custo operacional. .

Com a invenção dessa tecnologia, os operadores de máquinas podem adquirir novas habilidades para aumentar a produtividade da empresa em outras áreas.