AOI (Inspeksi Optik Otomatis), seperti namanya, adalah metode inspeksi otomatis yang dicapai melalui sistem pencitraan optik. Ini juga merupakan salah satu dari banyak teknologi penginderaan dan deteksi gambar otomatis. Pencitraan dan pemrosesan optik yang akurat dan{2}}berkualitas tinggi adalah teknologi intinya.
Latar Belakang dan Keuntungan Pengembangan AOI
Perkembangan teknologi inspeksi AOI berasal dari kebutuhan akan integrasi dan presisi komponen elektronik yang lebih tinggi, inspeksi yang lebih cepat dan efisien, serta tujuan nihil cacat.
Keuntungan terbesarnya adalah menghemat tenaga kerja, mengurangi biaya, meningkatkan efisiensi produksi, menstandardisasi kriteria inspeksi, dan menghilangkan kesalahan manusia. Hal ini memastikan stabilitas, pengulangan, dan keakuratan hasil pemeriksaan, memungkinkan deteksi cacat produk secara tepat waktu dan memastikan kualitas pengiriman.
Prinsip Dasar Inspeksi AOI
Prinsip dasar inspeksi AOI adalah menggunakan teknologi kamera untuk menampilkan intensitas cahaya yang dipantulkan dari objek yang diperiksa sebagai nilai skala abu-abu kuantitatif. Nilai ini kemudian dibandingkan dengan nilai skala abu-abu gambar standar untuk menganalisis, menentukan, dan mengklasifikasikan cacat.
Analoginya dengan inspeksi manual, LED biasa atau sumber cahaya khusus yang digunakan di AOI setara dengan cahaya alami yang digunakan dalam inspeksi manual. Sensor optik dan lensa optik yang digunakan dalam AOI setara dengan mata manusia, dan sistem pemrosesan dan analisis gambar AOI setara dengan otak manusia-dua tahap "melihat" dan "menilai".
Komposisi Peralatan AOI
Logika kerja inspeksi AOI dapat dibagi menjadi empat tahap: akuisisi gambar (pemindaian optik dan pengumpulan data), pemrosesan data (klasifikasi dan konversi data), analisis gambar (ekstraksi fitur dan pencocokan templat), dan pelaporan cacat (klasifikasi ukuran dan jenis cacat, dll.).
Untuk mendukung dan melaksanakan keempat fungsi inspeksi AOI tersebut, sistem perangkat keras peralatan AOI mencakup empat bagian: platform kerja, sistem pencitraan, sistem pemrosesan gambar, dan sistem kelistrikan. Ini adalah peralatan otomatis yang mengintegrasikan mekanika, otomasi, optik, dan perangkat lunak.
Tahap Akuisisi Gambar
Sistem akuisisi gambar AOI terutama mencakup tiga bagian: sistem fotografi konversi fotolistrik, sistem penerangan, dan sistem kontrol.
Karena gambar yang diambil digunakan untuk perbandingan dengan templat, keakuratan informasi gambar yang diperoleh sangat penting untuk hasil pemeriksaan. Bayangkan jika alat akuisisi gambar tidak dapat melihat atau mendeteksi dengan jelas titik-titik karakteristik objek yang diperiksa, maka deteksi yang akurat tidak mungkin dilakukan.
Sistem Fotografi Konversi Fotolistrik
Sistem fotografi konversi fotolistrik mengacu pada perangkat fotodioda dan sistem pencitraan yang menyertainya. “Mata” yang memperoleh gambar, keduanya berdasarkan prinsip fotodioda yang menerima cahaya yang dipantulkan dari objek yang dideteksi, mengubah energi cahaya menjadi muatan listrik. Muatan yang dikonversi ini dikumpulkan oleh komponen elektronik dalam sensor fotolistrik dan ditransmisikan untuk membentuk sinyal tegangan analog.
Besarnya tegangan analog yang dihasilkan berbeda-beda tergantung intensitas cahaya yang diserap. Nilai tegangan analog keluaran secara berurutan diubah menjadi nilai skala abu-abu digital dari 0 hingga 255. Nilai skala abu-abu mencerminkan intensitas cahaya yang dipantulkan oleh objek, sehingga mencapai tujuan untuk mengidentifikasi berbagai objek yang terdeteksi.
Konverter fotolistrik dapat dibagi menjadi dua jenis: CCD (Charge-Coupled Device) dan CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor).
Karena perbedaan dalam proses manufaktur dan desain, prinsip kerja sensor CCD dan CMOS terutama berbeda dalam cara transfer muatan digital.
CCD menggunakan teknologi pemrosesan semikonduktor-berbasis silikon dan memiliki register geser vertikal dan horizontal. Medan listrik yang dihasilkan oleh elektroda mendorong muatan secara terhubung ke konverter analog-ke-digital pusat. Struktur dan desain ini menyulitkan integrasi banyak unit fotosensitif, sehingga mengakibatkan biaya produksi yang tinggi dan konsumsi daya yang tinggi.
CMOS, sebaliknya, menggunakan teknologi pemrosesan semikonduktor anorganik. Setiap piksel memiliki sirkuit elektronik tambahan, dan setiap piksel dapat ditangani secara individual, sehingga menghilangkan kebutuhan akan desain perpindahan muatan yang terdapat pada CCD. Kecepatan membaca informasi gambarnya jauh lebih tinggi dibandingkan chip CCD, dan frekuensi fenomena tidak wajar yang disebabkan oleh pencahayaan berlebih seperti mekar dan noda jauh lebih rendah. Ia juga memiliki harga dan konsumsi daya yang lebih rendah dibandingkan dengan konverter fotolistrik CCD. Namun, hal ini juga memiliki kelemahan yang signifikan. Sebagai proses semikonduktor, unit piksel memiliki lebih banyak cacat, yang menyebabkan beberapa masalah sensitivitas. Selain itu, ruang ekstra yang diperlukan untuk sirkuit elektronik setiap piksel tidak digunakan sebagai area fotosensitif.
Selain itu, area fotosensitif pada permukaan chip CMOS lebih kecil dibandingkan dengan chip CCD. Secara teoritis, hal ini mengurangi jumlah foton informasi gambar yang dapat dikumpulkan. Oleh karena itu, elemen konversi fotolistrik CMOS umumnya perlu digunakan dengan sumber cahaya-intensitas tinggi, dan juga memiliki noise yang lebih tinggi.
Terlepas dari apakah itu struktur CCD atau CMOS, satu unit konverter fotolistrik adalah piksel. Beberapa konverter fotolistrik disusun dalam baris dan kolom membentuk matriks yang membentuk sensor gambar. Kinerja sensor gambar terutama diukur berdasarkan resolusi, ukuran atau area, sensitivitas, rasio sinyal-terhadap-noise, dll., yang mana resolusi dan ukuran merupakan indikator yang paling penting. Ketika sensor gambar menangkap gambar objek yang terdeteksi, ukuran yang lebih kecil dan kepadatan piksel yang lebih tinggi dari konverter fotolistrik memungkinkan objek untuk "dilihat" dengan lebih detail.
Oleh karena itu, secara teori, semakin banyak piksel yang dimiliki perangkat konversi fotolistrik, semakin baik. Namun, peningkatan jumlah piksel akan meningkatkan biaya produksi dan menyebabkan penurunan hasil. Oleh karena itu, dengan menggabungkan lensa optik dan perangkat konversi fotolistrik, objek kecil yang terdeteksi dapat diperbesar dan dicitrakan ke perangkat konversi fotolistrik, sehingga menghasilkan deteksi-resolusi tinggi. Dengan demikian, peralatan AOI (Inspeksi Optik Otomatis) yang sebenarnya dikonfigurasikan sesuai dengan kebutuhan pelanggan.