市場主流AOI檢測技術差異與展望

2020-11-23 騰訊網

【維文信TP世界】奧寶科技 Dr. Liu之前跟大家談論了《AOI檢測基本原理與設備構成》，今天來講下市場主流AOI檢測技術差異與技術展望。

三， 市場主流AOI檢測技術差異比較：

圖像採集系統主要有面掃描CMOS結合LED光源與線掃描CCD結合金屬濾光片滷素燈兩種技術。由於圖像傳感器的設計原理不同，與傳統的 線掃描CCD不同，CMOS面掃描圖像傳感器數據傳輸速度更快，單位時間內完成的數據採集量更多，同時，搭配高效率，長壽命和均勻性好的LED光源，滿足了CMOS圖像傳感器快速移動時積累電荷的需求，降低了平臺移動精度的需求，所以，更符合目前顯示行業生產節拍（TACT time）越來越快的需求。在滿足TACT time的需求的同時，同一次掃描中可以實現多種光源的連續切換使用，為缺陷判定提供了更豐富的數據信息，提高了檢出的準確性，硬體設計方面，以色列奧寶科技將面掃描CMOS圖像傳感器與高穩定性LED光源進行了高度集成。模組化的設計讓安裝調試更便捷，光學校正更快，因易於維護和診斷得到了業內的廣泛認可。

宏觀缺陷是缺陷檢查的重要組成部分，這些缺陷的形成原因主要是設備設計不合理，成膜均勻性或工藝不良所導致，表現為缺陷的灰階值緩慢變化且面積比較大，因微觀檢查的短周期灰階值比較無明顯變化，所以，一般宏觀檢測多為人眼利用光學幹涉原理做出判定。但是，這樣的檢查無法給出位置坐標且具有主觀性。近年來，微觀檢查同時進行自動宏觀檢查成為設備開發的主流概念，與微觀檢查同時進行，不需要額外的掃描動作和檢查機，更符合工廠高速檢查與設備集成的需求。但同一系統中宏觀檢查的光學設計與調整有很大的局限性，一般採用單一光源結合偏光技術，單一光源結合彩膜技術，但傳統線掃描圖像傳感器的宏觀缺陷檢查效果一直都是技術難點。以色列奧寶科技因掃描中可以切換使用多種光源，將多種光源微觀檢查MMI（multi-modality inspection）數據進行圖像處理技術後輸出DM（Digital image）很好的解決了這個問題，如下圖黃色區域所示，利用MMI+DM宏觀mura分析技術可以有效檢出設備pin造成的mura缺陷。

缺陷在生產中不可避免，提高檢查缺陷能力的同時，能夠發現並總結出缺陷中的關鍵缺陷（Killer defect）的位置和種類信息，為工藝有針對性的改善提供幫助成為現代AOI檢測技術的另一個重要需求。因為缺陷所處的位置或材料種類不同，單一光源所能獲得的信息非常有限，左右了判定的準確性。奧寶科技開發的多種光學檢查系統MMD （multi-modality detection），有效地提升了檢出與分類能力。針對金屬布線缺陷多為殘留和斷線的檢出，奧寶科技設計了氣體浮動玻璃傳輸平臺，克服了傳統chuck機臺不能使用背光源的缺點，如下圖所示，導入了背光檢測光源後大大提高了短線缺陷的判定準確率，同時，奧寶也積極開發不同LED光源的混光和特殊波長LED光源使用技術，較白光結合彩膜濾光技術相比優勢明顯，保證了缺陷檢出的準確性。

Table：奧寶與傳統AOI技術之間比較

四，AOI技術展望

最後，AOI的發展正在向多維度成像， 彩色成像 和人工智慧方面發展。換個說法結合大數據和智能技術，未來的AOI檢測不僅僅是用於平面物體的檢測，還會具備測量功能，利用三維成像做到幾何物體的量測，測距，通過彩色檢測做到更準確無誤的判斷和識別，並且通過檢測，認知的循環學習達到檢測，判定，分類和修復的能力。與此同時，高速的生產節拍要求和以上新功能都將導致AOI檢測數據處理量的激增，高速圖像數據處理與軟體開發必將成為自動光學檢測的核心技術。由於自動光學檢測是以圖像傳感器獲取檢測信息，如何提高在線處理速度，如何分割數據包並在系統上採用分布式計算機集群，把巨大的圖像分時、分塊分割成小塊數據流，分散到集群系統各節點處理。對於耗時複雜的算法，有時僅靠計算機CPU很難滿足時間要求，這時還需配備硬體處理技術，如採用DSP、GPU和FPGA等硬體處理模塊，與CPU協同工作，實現快速複雜的計算都是即將面臨的技術問題。

參考文獻：

【1】自動光學(視覺)檢測技術及其在缺陷檢測中的應用綜述。盧榮勝 ,吳昂,張騰達,王永紅 光學學報2018年08期

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【4】http://www.teledynedalsa.com/en/learn/knowledge-center/tdi-primer/

【5】 數字工業相機中CMOS傳感器的最新發展 雷曉峰，李燁，傳感器世界，2017 Vol.23 Page 6-10

【6】CCD和CMOS圖像傳感器性能比較， 黃美玲， 張伯珩， 邊川平， 李露瑤，達選福，科學技術與工程，2007，Vol 7，No2，Page 1671-1815

【7】機器視覺照明光源關鍵技術研究,李俊， 天津理工大學, 2006, 碩士論文

【8】基於線陣掃描的自動光學檢測系統關鍵技術研究,陳鎮龍,電子科技大學, 2013,博士論文

【9】自動光學檢測儀的圖像採集處理系統的研究,魏建英， 電子科技大學，2009， 碩士論文

【10】自動光學檢測系統中圖像處理技術研究,王雁玲,天津大學, 2009,碩士論文

【11】基於計算機視覺的自動光學檢測關鍵技術與應用研究，謝飛，南京大學，2013，博士論文

——維文信《觸控螢幕世界》

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