คู่มือการตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติ (AOI): ทุกสิ่งที่คุณต้องรู้เกี่ยวกับเครื่องจักร AOI

ผู้เขียน: Ng Ci Xuan – นักศึกษาฝึกงานด้านวิจัยและพัฒนา

บรรณาธิการ: Bryan Ng – ผู้จัดการฝ่ายการตลาด

บรรณาธิการ: Preethi – วิศวกรสนับสนุนด้านเทคนิค

1. การตรวจสอบด้วยแสงคืออะไร?

ก่อนที่เราจะลงลึกถึงคำอธิบายของเครื่องตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติ (AOI) มาทำความเข้าใจกันก่อนว่าการตรวจสอบด้วยแสงในอุตสาหกรรมคืออะไร

การตรวจสอบด้วยแสงมีบทบาทสำคัญในการผลิตเลนส์เพื่อตรวจสอบและรักษาคุณภาพของเลนส์ เช่น การตรวจสอบรอยขีดข่วนบนพื้นผิวของเลนส์และการขุดตามมาตรฐานต่างๆ

การตรวจสอบสามารถทำได้โดยบุคคล ซึ่งเรียกว่าการตรวจสอบด้วยตนเอง หรือเครื่องตรวจสอบด้วยแสง

การตรวจสอบด้วยมือดำเนินการโดยใช้ตาเปล่าหรือใช้ตัวช่วย เช่น แว่นขยายแบบเลนส์เดี่ยว เครื่องเปรียบเทียบแสง และกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง

อย่างไรก็ตาม การใช้ตัวช่วยเหล่านี้จำเป็นต้องเปลี่ยนเลนส์ไปรอบๆ ซึ่งจะเพิ่มโอกาสที่จะทำให้เลนส์เสียหาย และยังไม่สามารถตรวจจับข้อบกพร่องในเชิงปริมาณได้ ดังนั้นการตัดสินจึงแตกต่างกันไประหว่างผู้ตรวจการต่างๆ

เมื่อเครื่อง AOI มีส่วนทำให้การตรวจสอบด้วยแสงทำได้ง่ายและรวดเร็วขึ้น เมื่อเทียบกับการตรวจสอบด้วยมือแบบเดิม

การตรวจสอบด้วยแสงจะอยู่ในทุกขั้นตอนของกระบวนการผลิตก่อนที่สินค้าจะถูกกำหนดว่าอยู่ในสภาพที่ดีและพร้อมที่จะขาย

2. การตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติคืออะไร?

AOI เป็นเทคนิคที่ใช้เครื่องจักรซึ่งโดยทั่วไปจะใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตออปติก ใช้ตรวจสอบและรับรองทัศนศาสตร์ เช่น แบน โค้ง เคลือบ และออพติกด้วยวัสดุต่างๆ

เลนส์แบนประกอบด้วยหน้าต่าง กระจก ฯลฯ ในขณะที่เลนส์โค้งประกอบด้วยเลนส์ที่มีความโค้งต่างกัน

AOI ใช้ออปติคเพื่อจับภาพเพื่อประเมินความผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้น เช่น ข้อบกพร่องด้านมิติและข้อบกพร่องของพื้นผิว (เช่น การขุด รอยขีดข่วน ขอบบิ่น ฟองอากาศ รอยเปื้อน ข้อบกพร่องที่ไม่บริสุทธิ์ ฯลฯ) ให้การตรวจสอบที่รวดเร็วและแม่นยำเพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์มีคุณภาพสูงโดยไม่มีข้อบกพร่องจากการผลิต

ด้วยความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นของผลิตภัณฑ์และขนาดที่เล็กลง การตรวจสอบด้วยตนเองจึงกลายเป็นความท้าทายอย่างยิ่งสำหรับพนักงาน ดังนั้น AOI จึงมีบทบาทสำคัญในการรับรองคุณภาพของผลิตภัณฑ์

3. หลักการทำงานของเครื่อง AOI

เครื่องจักร AOI อาศัยปัจจัยสำคัญสามประการ ได้แก่ การส่องสว่าง กล้องวิชันซิสเต็ม และซอฟต์แวร์ประมวลผล

3.1 ไฟส่องสว่าง

เลนส์วางอยู่ใต้แหล่งกำเนิดแสงที่มีแสงสว่างมาก ด้วยการเลือกแหล่งกำเนิดแสงที่เหมาะสม เราสามารถฉายภาพข้อบกพร่องประเภทต่างๆ ได้ง่ายขึ้น

เครื่อง AOI ก่อนหน้านี้ใช้รูปแบบการส่องสว่างที่หลากหลาย เช่น หลอดฟลูออเรสเซนต์ หลอดไส้ อัลตราไวโอเลต และอินฟราเรด แต่ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีแสง เครื่องจักรรุ่นใหม่ๆ จึงใช้ไฟ LED ในสีต่างๆ เช่น แดง เขียว ขาวและน้ำเงิน 

ไฟ LED ให้รูปแบบแสงที่เสถียรยิ่งขึ้น และแม้ว่าแสงที่ส่งออกไปจะลดลงเมื่อเวลาผ่านไป แต่ก็สามารถชดเชยได้ด้วยการเพิ่มกระแสไฟ สามารถควบคุมปริมาณแสงได้โดยใช้ LED

ดังนั้น ไฟ LED โดยเฉพาะสปอตไลท์โคแอกเซียล ไฟวงแหวน และแสงแบบโคแอกเซียลจึงเหมาะสำหรับการมองเห็นที่หลากหลายและการส่องสว่างที่สม่ำเสมอมากกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์และหลอดไส้

นอกเหนือจากประเภทของแสงแล้ว ตำแหน่งของแหล่งกำเนิดแสงก็มีความสำคัญเช่นกัน ต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าทุกพื้นที่มีแสงสว่างเพียงพอเพื่อเน้นความไม่สมบูรณ์ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนสำหรับบริการที่แตกต่างกัน

3.2 กล้องวิชันซิสเต็ม

ระบบจับภาพจะนำภาพของผลิตภัณฑ์และส่งไปวิเคราะห์โดยโปรแกรมประมวลผลภายในเครื่อง AOI โดยปกติแล้วกล้องความละเอียดสูงหนึ่งตัวหรือมากกว่านั้นจะถูกติดตั้งเพื่อประสิทธิภาพที่ดีกว่า และในบางระบบ พวกมันสามารถเคลื่อนไหวภายใต้คำสั่งของซอฟต์แวร์ได้

กล้องที่ใช้มีตั้งแต่หน่วย XGA ไปจนถึงกล้องวิดีโอความละเอียดสูง และภาพที่ผลิตได้จะเป็นแบบขาวดำหรือสีก็ได้ เมื่อเทียบกับกล้องรุ่นเก่า กล้องรุ่นใหม่มีอัตราเฟรมที่สูงกว่า

สิ่งนี้นำไปสู่อัตราการสแกนที่เร็วขึ้น ดังนั้นจึงมักจะมีการสร้างข้อมูลจำนวนมาก ซอฟต์แวร์ประมวลผลที่เหมาะสมจึงจำเป็นเพื่อให้สามารถจัดการข้อมูลจำนวนมากได้

ความละเอียดภาพของเครื่อง AOI กำหนดจำนวนรายละเอียดที่สามารถระบุและจับภาพได้ ความละเอียดเป็นปัจจัยสำคัญในเครื่อง AOI เนื่องจากส่งผลต่อความแม่นยำในการตรวจสอบและความเร็วในการตรวจสอบ ความละเอียดของกล้องกำหนดขอบเขตการมองเห็น (FOV) ซึ่งแสดงส่วนที่รวมอยู่ในภาพเดียว FOV ที่กว้างขึ้นทำให้สามารถตรวจสอบผลิตภัณฑ์ด้วยภาพที่น้อยลง

อย่างไรก็ตาม การถ่ายภาพแต่ละภาพต้องใช้เวลามากขึ้น เนื่องจากกล้องมีพิกเซลมากกว่า ซึ่งทำให้อัตราเฟรมลดลง ในทางกลับกัน กล้องที่มี FOV ที่แคบกว่าจะมีพิกเซลน้อยกว่าแต่ใหญ่กว่า จึงมีอัตราเฟรมที่สูงกว่า

เรามีเลนส์และกล้อง สำหรับระบบประมวลผลภาพหลายรุ่นให้ เลือกชม ดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่แผนกเลนส์ความแม่นยำสูง

3.3 ซอฟต์แวร์ประมวลผล

เพื่อให้เครื่อง AOI สามารถตรวจสอบผลิตภัณฑ์ได้ ข้อมูลของผลิตภัณฑ์ที่ยอมรับได้จะต้องติดตั้งอยู่ในระบบแล้ว มีสองวิธีในการตั้งโปรแกรมเครื่อง AOI:

• การใช้ 'Golden Board': ผลิตภัณฑ์ที่ดีถูกใช้เป็นเป้าหมายสำหรับเครื่อง AOI และผลิตภัณฑ์นี้จะถูกส่งผ่านระบบเพื่อทำการสแกน โดยจะสังเกตผลิตภัณฑ์สำหรับแง่มุมต่างๆ ที่จะตรวจสอบ และโดยปกติจำเป็นต้องมีผลิตภัณฑ์หลายอย่างเพื่อให้ข้อมูลความแปรปรวนที่เพียงพอสำหรับระบบ
• การเขียนโปรแกรมตามอัลกอริทึม: ระบบสร้างโปรไฟล์ของตนเองสำหรับผลิตภัณฑ์โดยป้อนข้อมูลผลิตภัณฑ์

4. เครื่อง AOI เทียบกับ การตรวจสอบโดยมนุษย์ด้วยมือแบบดั้งเดิม

4.1 ประสิทธิภาพ

มนุษย์มีแนวโน้มที่จะเหนื่อยล้าและต้องการการหยุดพักระหว่างการตรวจสอบ พนักงานแต่ละคนสามารถตรวจสอบผลิตภัณฑ์ได้ครั้งละหนึ่งรายการเท่านั้น ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพของกระบวนการทั้งหมดลดลง เนื่องจากตลาดมีความต้องการในการผลิตสูง และผลิตภัณฑ์มีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ การตรวจสอบด้วยมือจึงไม่ใช่ตัวเลือกที่ได้ผลอีกต่อไป 

ในทางกลับกัน เครื่องจักรสามารถตรวจสอบผลิตภัณฑ์หลายชิ้นได้ในคราวเดียวที่เรียกว่าการตรวจสอบแบบกลุ่มและไม่ต้องมีการหยุดพัก สามารถตั้งโปรแกรมและตรวจสอบได้จากระยะไกล และยังทำงานตลอด 24 ชั่วโมงอีกด้วย ซึ่งจะช่วยให้ผู้ผลิตสามารถตอบสนองความต้องการในการผลิตได้เนื่องจากมีความเร็วในการตรวจสอบที่สูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับมนุษย์ อย่างไรก็ตาม เครื่องจักรมีแนวโน้มที่จะสึกหรอ ซึ่งต้องมีการบำรุงรักษาเป็นครั้งคราว นอกจากนี้ หากเกิดการพังโดยไม่คาดคิด ประสิทธิภาพของสายการผลิตก็จะได้รับผลกระทบไปด้วย

4.2 ความสม่ำเสมอ

มนุษย์ไม่สามารถรักษาความสม่ำเสมอในระยะยาวได้เมื่อความเหนื่อยล้าเริ่มเข้ามา และจะส่งผลต่อประสิทธิภาพของกระบวนการตรวจสอบด้วย การศึกษาพบว่าผู้ตรวจสอบโดยมนุษย์ไม่สามารถรักษาระดับการดักจับข้อผิดพลาดในระดับสูงได้เป็นระยะเวลานาน

ความสามารถในการดักจับข้อผิดพลาดของผู้ตรวจสอบจะลดลงอย่างมากภายใน 15 นาทีนับจากเริ่มงาน ความซับซ้อนของงานและช่วงเวลาของวันจะส่งผลต่อจำนวนข้อผิดพลาดที่ทำ 

นอกจากนี้ ผู้ตรวจสอบที่แตกต่างกันย่อมมีข้อผูกมัดที่จะต้องไม่สอดคล้องกัน เนื่องจากข้อกำหนดในการส่งผ่านผลิตภัณฑ์อาจเป็นเรื่องส่วนตัวสำหรับพวกเขา สิ่งเหล่านี้จะนำไปสู่มาตรฐานที่แตกต่างกันในผลิตภัณฑ์ที่มีการตรวจสอบ

สำหรับเครื่องจักร มีความเสถียรสูงมากที่สามารถรักษามาตรฐานที่กำหนดไว้เหมือนกันสำหรับผลิตภัณฑ์ทั้งหมด และรักษาความสม่ำเสมอในการตรวจสอบไว้

ส่วนข้างต้นได้พูดคุยเกี่ยวกับวิธีการทำงานของสเปกโตรมิเตอร์ ในส่วนนี้จะกล่าวถึงส่วนประกอบของสเปกโตรมิเตอร์และความหลากหลายของส่วนประกอบแต่ละส่วน

ค่าใช้จ่าย 4.3

การตรวจสอบด้วยตนเองมีค่าใช้จ่ายด้านแรงงานสูง เนื่องจากโดยปกติแล้วจะต้องมีผู้ตรวจสอบหลายรายในคราวเดียว รายงานพบว่าเครื่องจักรและเจ้าหน้าที่ปฏิบัติงานสามารถแทนที่ผู้ตรวจสอบที่เป็นมนุษย์ได้ 5 คน ส่งผลให้ประหยัดเวลาได้มาก ยิ่งสายการผลิตมากเท่าไร เงินและกำลังคนก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

อย่างไรก็ตาม ราคาเริ่มต้นของเครื่องจะสูงมาก นอกจากนี้ยังต้องใช้เงินจำนวนมากในการฝึกอบรมพนักงานเพื่อจัดการ ตั้งโปรแกรม และแก้ไขอุปกรณ์ ไม่ลืมค่าสาธารณูปโภค ค่าซ่อม และประกันภัย

เอกสารประกอบ 4.4

รายงานการตรวจสอบด้วยตนเองส่วนใหญ่เขียนด้วยมือ ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดข้อผิดพลาดในการพิมพ์ ฐานข้อมูลรายงานที่เขียนด้วยลายมือนั้นยากต่อการบำรุงรักษาและวิเคราะห์รายงานของแต่ละขั้นตอนของกระบวนการผลิต

เครื่องจักรสร้างรายงานที่สามารถพิมพ์ได้ในรูปแบบไฟล์ที่ต้องการในแต่ละขั้นตอนของกระบวนการผลิต ทำให้ง่ายต่อการวิเคราะห์ข้อผิดพลาดและช่วยในการรักษาคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ดังนั้นจึงป้องกันการร้องเรียน/ปฏิเสธจากลูกค้าและนำไปสู่การปรับปรุงความไว้วางใจและความพึงพอใจของลูกค้า

5. การเปรียบเทียบ OptiNspec – AMF เทียบกับ AOF เทียบกับ กระทรวงการคลัง

Wavelength Opto-Electronic เสนอเครื่อง AOI ที่รู้จักกันในชื่อ OptiNspec ใน 3 รูปแบบ:

• เครื่องตรวจสอบไมโครออปติกแบบแบนอัตโนมัติ (AMF)
• เครื่องตรวจสอบเลนส์แบนอัตโนมัติ (AOF)
• เครื่องตรวจสอบ Flat Optics แบบแมนนวล (MOF)

ตามชื่อของเครื่อง AMF และ AOF เป็นเครื่องจักรที่ทำการตรวจสอบโดยอัตโนมัติ ในขณะที่ MOF เป็นเครื่องจักรแบบแมนนวลซึ่งต้องใช้คนดำเนินการ เครื่องทดสอบคุณภาพพื้นผิวแบบครบวงจรนี้สามารถดำเนินการประกันคุณภาพและตรวจสอบการควบคุมคุณภาพบนวัสดุที่มีลักษณะแบน โค้ง เคลือบ และเลนส์ของวัสดุต่างๆ

เครื่องทั้งหมดได้รับการสอบเทียบเพื่อตรวจสอบรอยขีดข่วนและรอยขูดบนพื้นผิวเลนส์ตามมาตรฐาน MIL-PRF-13830B และมาตรฐานข้อกำหนดการมองเห็นที่เทียบเท่า ได้รับการออกแบบมาสำหรับการตรวจสอบพื้นผิวในแหล่งกำเนิดของเลนส์แบนที่บรรจุในกล่องเจลทั่วไปพร้อมตะแกรงพิมพ์ที่หาซื้อได้ง่ายในท้องตลาด

เครื่อง AOF และ MOF มีไว้สำหรับการตรวจสอบออปติกแบบแบนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 25.4 มม. ในขณะที่ระบบ AMF สามารถใช้สำหรับการตรวจสอบไมโครออปติกแบบแบนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 12 มม.

รุ่น OptiNspec-AOF101 และ OptiNspec-AMF101 เป็นเครื่องจักรขนาดเต็ม ในขณะที่กระทรวงการคลังและรุ่น AMF ที่เหลือเป็นเครื่องจักรแบบตั้งโต๊ะ

OptiNspec-AMF103 เป็นรุ่นแรกและรุ่นล่าสุดที่คิดค้นโดย WOE ซึ่งสามารถทดสอบไมโครเลนส์ได้มากกว่าหนึ่งประเภท นอกจากเลนส์แบนแล้ว ยังตรวจสอบเลนส์โค้งได้อีกด้วย นอกจากการตรวจสอบพื้นผิวแล้ว นาฬิการุ่นนี้ยังเป็นเครื่องแรกที่สามารถทำการตรวจสอบขนาดเลนส์ได้

สามารถตรวจจับขนาดภายนอกของชิ้นส่วนแบน เช่น ความยาว มุม รัศมี ความกลม ฯลฯ ได้โดยอัตโนมัติ และยังระบุด้วยว่าขนาดมีคุณสมบัติเหมาะสมหรือไม่

นอกจากนี้ OptiNspec-AMF103 ยังสามารถแยกแยะการวัดรูปร่างและขนาดของชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำที่ซับซ้อนต่างๆ และจำแนกผลิตภัณฑ์ตามรูปร่างโดยอัตโนมัติ เครื่องนี้มาพร้อมกับการออกแบบที่เป็นมิตรกับผู้ใช้และ GUI สำหรับการทำงานของเครื่องที่ใช้งานง่าย รวมถึงการออกแบบตามหลักสรีรศาสตร์เพื่อช่วยลดความเหนื่อยล้าของพนักงาน

ประโยชน์และคุณสมบัติบางประการของ AMF103:

• การตรวจจับอัตโนมัติของมิติและข้อบกพร่องของพื้นผิวของเลนส์แบน โค้ง และเคลือบของวัสดุต่างๆ
• อนุญาตให้ตรวจสอบแบทช์ในแหล่งกำเนิด
• ตรวจสอบแอตทริบิวต์ < 2 วินาที/ชิ้น และขูด & ขุด < 6 วินาที/ชิ้น
• ลดความเหนื่อยล้าของพนักงานซึ่งช่วยเพิ่มผลผลิต
• การออกแบบที่ใช้งานง่ายและใช้พื้นที่ทางกายภาพน้อยลง
• การระบุและแยกชิ้นส่วนที่บกพร่องโดยการแสดงภาพ
• การสร้างรายงานโดยละเอียดโดยอัตโนมัติอย่างรวดเร็วและแม่นยำในรูปแบบที่ต้องการ

6 ข้อสรุป

สรุปแล้ว ในบทความนี้ เราได้กล่าวถึงข้อมูลพื้นฐานของเครื่อง AOI ข้อดีและข้อเสียของการตรวจสอบด้วยแสงโดยมนุษย์และแบบอัตโนมัติ และความแตกต่างระหว่างเครื่อง AOI ต่างๆ ที่เรานำเสนอ

ไม่ต้องสงสัยเลยว่าเครื่องจักรกำลังเข้ามาแทนที่งานของมนุษย์เนื่องจากวิวัฒนาการทางเทคโนโลยีที่รวดเร็วซึ่งนำไปสู่ข้อดีที่มากขึ้น เช่น ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นและต้นทุนการดำเนินงานที่ต่ำลง มนุษย์ยังคงต้องการในบางส่วนของกระบวนการตรวจสอบด้วยแสง เช่น การใช้งานและการดูแลเครื่องจักรให้ได้รับการบำรุงรักษาอย่างดี .

ด้วยการคิดค้นเทคโนโลยีดังกล่าว ผู้ควบคุมเครื่องจักรสามารถได้รับทักษะใหม่ ๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตของบริษัทในด้านอื่น ๆ