So sánh máy kiểm tra quang học AOI và phương pháp truyền thống
Máy kiểm tra quang học AOI (Automated Optical Inspection) và phương pháp kiểm tra truyền thống đều là các công cụ quan trọng trong lĩnh vực sản xuất và kiểm tra chất lượng sản phẩm. Tuy cùng dùng để kiểm tra và đánh giá các thành phần điện tử và bề mặt của các bảng mạch in (PCB) và sản phẩm điện tử khác, nhưng hai phương pháp này có nhiều điểm khác biệt đáng chú ý. Trong bài viết này, hãy cùng COMIT so sánh giữa máy kiểm tra quang học AOI và phương pháp kiểm tra truyền thống, từ đó giúp bạn hiểu rõ hơn về ưu điểm và hạn chế của mỗi phương pháp và cách chọn lựa phù hợp trong quy trình sản xuất của bạn.
Kiểm tra quang học
Kiểm tra quang học là gì?
Trước khi đi sâu vào phần giải thích về máy kiểm tra quang học tự động (AOI), chúng ta hãy hiểu kiểm tra quang học trong ngành là gì.
Kiểm tra quang học là gì? Kiểm tra quang học là một phương pháp sử dụng ánh sáng và hệ thống quang học để kiểm tra và đánh giá các sản phẩm và thành phần trong quá trình sản xuất. Phương pháp này thường được sử dụng để kiểm tra sự hoàn thiện, độ chính xác và chất lượng của các sản phẩm, đặc biệt là trong các lĩnh vực như sản xuất điện tử, chế tạo, và y tế.
Các hệ thống kiểm tra quang học thường sử dụng máy ảnh và các cảm biến quang học để thu thập hình ảnh hoặc thông tin quang học về sản phẩm được kiểm tra. Sau đó, các hình ảnh hoặc dữ liệu này được xử lý và so sánh với các tiêu chuẩn hoặc mô hình đã được định sẵn để xác định sự phù hợp của sản phẩm. Các lỗi hoặc khuyết điểm có thể được phát hiện và đánh dấu để được sửa chữa hoặc loại bỏ khỏi dây chuyền sản xuất.
Máy kiểm tra quang học thường được sử dụng để kiểm tra các yếu tố như kích thước, hình dạng, vết nứt, mối hàn, và các chi tiết khác của sản phẩm. Điều này giúp tăng cường chất lượng sản phẩm, giảm lỗi sản xuất, và tăng hiệu suất quá trình sản xuất.
Vai trò của kiểm tra quang học
Vai trò của kiểm tra quang học trong sản xuất quang học là không thể chối cãi, hướng tới việc kiểm tra và duy trì chất lượng của sản phẩm quang học. Nhiệm vụ chính của kiểm tra quang học là phát hiện và đánh giá các khuyết điểm như vết xước và gờ bề mặt quang học, dựa trên các tiêu chuẩn khắt khe.
Ban đầu, việc kiểm tra này thường được thực hiện bằng tay bởi con người, được gọi là kiểm tra thủ công, hoặc thông qua việc sử dụng các thiết bị hỗ trợ như kính lúp đơn, bộ so sánh quang học và kính hiển vi quang học. Tuy nhiên, việc di chuyển sản phẩm quang học và sử dụng thiết bị này có thể gây ra hỏng hóc và không phải lúc nào cũng có khả năng phát hiện sai sót một cách chính xác. Điều này có thể dẫn đến các đánh giá khác nhau giữa các người kiểm tra khác nhau.
Chính vì lý do này, máy kiểm tra quang học tự động (AOI) đã xuất hiện và đóng một vai trò quan trọng hơn trong quá trình kiểm tra quang học. Máy AOI giúp việc kiểm tra quang học dễ dàng hơn, nhanh chóng hơn và chính xác hơn so với phương pháp kiểm tra thủ công truyền thống.
Kiểm tra quang học được thực hiện tại mọi giai đoạn của quy trình sản xuất, đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng và sẵn sàng để đưa ra thị trường.
Kiểm tra quang học tự động (AOI)
Kiểm tra quang học tự động (AOI) là gì?
Kiểm tra quang học tự động (AOI) là gì? Kiểm tra quang học tự động (AOI) là một công nghệ sử dụng máy tính và hệ thống quang học để kiểm tra và đánh giá chất lượng của các sản phẩm quang học trong quá trình sản xuất. Các sản phẩm quang học bao gồm cửa sổ, gương, thấu kính, và các thành phần quang học khác có độ phức tạp và đa dạng.
Công nghệ AOI sử dụng hệ thống quang học để chụp hình ảnh chi tiết của sản phẩm quang học và sau đó phân tích các hình ảnh này để phát hiện và đánh giá các lỗi tiềm ẩn hoặc khuyết điểm. Các lỗi này có thể là lỗi về kích thước, hình dạng, hoặc bề mặt của sản phẩm, ví dụ như vết trầy xước, vết nứt, sứt mẻ, bong bóng, vết bẩn, hoặc tạp chất.
Một trong những lợi ích chính của công nghệ AOI là khả năng kiểm tra nhanh chóng và chính xác, đặc biệt khi sản phẩm có độ phức tạp hoặc kích thước nhỏ. Điều này giúp đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng và không có bất kỳ lỗi sản xuất nào. AOI đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất sản xuất và giảm nguy cơ lỗi sản xuất trong ngành sản xuất quang học.
Nguyên lý làm việc của máy AOI
Máy AOI phụ thuộc vào ba khía cạnh quan trọng – Độ sáng, Máy ảnh tầm nhìn máy và Phần mềm xử lý.
Chiếu sáng
Để kiểm tra sản phẩm một cách chi tiết, máy AOI sử dụng nguồn sáng chất lượng cao để chiếu sáng bề mặt sản phẩm. Lựa chọn nguồn sáng phù hợp là quan trọng để làm nổi bật các khuyết điểm và lỗi khác nhau. Trong quá khứ, các loại nguồn sáng khác nhau như đèn huỳnh quang, đèn sợi đốt, tia cực tím và hồng ngoại đã được sử dụng, nhưng ngày nay, đèn LED được ưa chuộng hơn. Đèn LED cung cấp ánh sáng ổn định hơn và có thể điều chỉnh mức ánh sáng dễ dàng. Nó cũng hữu ích trong việc tạo ra các loại ánh sáng khác nhau như ánh sáng điểm đồng trục, ánh sáng vòng và ánh sáng chuẩn trực, giúp làm nổi bật các chi tiết cụ thể trên sản phẩm.
Ánh sáng LED cung cấp một nguồn chiếu sáng ổn định hơn, và mặc dù hiệu suất ánh sáng có thể giảm đi theo thời gian, nhưng nó có thể được điều chỉnh bằng cách tăng cường dòng điện. Cường độ ánh sáng cũng có thể được kiểm soát thông qua việc điều chỉnh đèn LED.
Vì vậy, ánh sáng LED, đặc biệt là ánh sáng điểm đồng trục, ánh sáng vòng và ánh sáng chuẩn trực, đã được chứng minh là lựa chọn ưu tiên hơn nhiều đối với các ứng dụng chiếu sáng đồng đều và tầm nhìn, so với các loại ánh sáng như đèn huỳnh quang và đèn sợi đốt.
Ngoài ra, vị trí của nguồn sáng cũng có vai trò quan trọng. Nó cần được đặt sao cho ánh sáng chiếu đều và hiệu quả, nhằm làm nổi bật các chi tiết không hoàn hảo, và có thể cần phải điều chỉnh vị trí này tùy thuộc vào loại dịch vụ và ứng dụng cụ thể.
Máy ảnh tầm nhìn máy
Hệ thống chụp hình thu thập ảnh sản phẩm và sau đó truyền chúng vào máy AOI để thực hiện phân tích bằng phần mềm xử lý tích hợp trong thiết bị. Thường thì, sử dụng một hoặc nhiều máy ảnh có độ nét cao, và trong một số trường hợp, chúng có thể được điều khiển và điều chỉnh vị trí dưới sự chỉ đạo của phần mềm.
Các loại máy ảnh được sử dụng trong máy AOI rất đa dạng, bao gồm từ máy ảnh đơn sắc (monochrome) như XGA đến máy quay video độ phân giải cao. Hình ảnh thu thập có thể là hình ảnh đơn sắc hoặc hình ảnh màu. Các máy ảnh mới thường có tốc độ chụp cao hơn so với các phiên bản trước đó.
Tốc độ chụp nhanh hơn dẫn đến tốc độ quét nhanh hơn, tạo ra một lượng lớn dữ liệu. Do đó, máy AOI cần phải có phần mềm xử lý phù hợp để quản lý lượng dữ liệu lớn như vậy.
Độ phân giải hình ảnh của máy AOI quyết định khả năng xác định và ghi lại chi tiết. Đây là một yếu tố quan trọng bởi vì nó ảnh hưởng đến độ chính xác và tốc độ của quá trình kiểm tra. Độ phân giải xác định trường nhìn (FOV), tức là phần của sản phẩm mà máy ảnh có thể hiển thị trong một hình ảnh. FOV lớn hơn cho phép kiểm tra sản phẩm với ít hình ảnh hơn.
Tuy nhiên, máy ảnh có độ phân giải cao thì mất nhiều thời gian hơn để chụp từng bức ảnh vì cần phải ghi lại nhiều pixel, dẫn đến tốc độ khung hình thấp. Ngược lại, máy ảnh có FOV hẹp hơn chứa ít pixel nhưng nhanh hơn, với tốc độ khung hình cao hơn.
Chúng tôi cung cấp các loại ống kính và máy ảnh thị giác khác nhau để đáp ứng nhu cầu trong lĩnh vực quang học chính xác và kiểm tra sản phẩm.
Phần mềm xử lý
Để máy kiểm tra quang học tự động (AOI) có thể kiểm tra một sản phẩm, thông tin về sản phẩm cần được cài đặt trong hệ thống của máy AOI. Có hai cách chính để lập trình máy AOI:
- Sử dụng ‘Bảng vàng’ (Golden Sample): Cách này thường được sử dụng khi sản phẩm mẫu hoặc sản phẩm tốt được sử dụng như một tiêu chuẩn cho máy AOI. Sản phẩm mẫu này được đưa vào hệ thống và quét để tạo ra một hồ sơ hoặc một “bảng vàng” về sản phẩm tốt. Máy AOI sẽ sử dụng sản phẩm này làm mục tiêu để so sánh với các sản phẩm sau đó. Nó sẽ quan sát sản phẩm để xác định các khía cạnh khác nhau cần được kiểm tra, và các thông số đặc trưng sẽ được ghi lại từ sản phẩm mẫu. Một số sản phẩm thường được kiểm tra để cung cấp dữ liệu về sự biến đổi trong quá trình sản xuất và tạo ra một phạm vi phương sai cho hệ thống.
- Lập trình dựa trên thuật toán: Trong cách tiếp cận này, hệ thống sẽ tạo một hồ sơ riêng cho sản phẩm bằng cách cung cấp dữ liệu sản phẩm cho nó. Thay vì sử dụng sản phẩm mẫu, máy AOI sẽ được lập trình dựa trên các thuật toán và thông số đã được xác định trước. Dữ liệu từ sản phẩm được sử dụng để tạo ra các tiêu chuẩn và các yếu tố kiểm tra cụ thể. Sau đó, máy AOI sẽ sử dụng các thuật toán này để so sánh sản phẩm thực tế với các tiêu chuẩn đã được xác định trước.
Cả hai cách lập trình đều có ưu điểm và hạn chế của riêng, và sự lựa chọn giữa chúng phụ thuộc vào loại sản phẩm và yêu cầu cụ thể của quy trình sản xuất. Sử dụng ‘Bảng vàng’ đòi hỏi sản phẩm mẫu và cần phải cập nhật khi có sự thay đổi trong sản phẩm hoặc quy trình sản xuất. Lập trình dựa trên thuật toán đòi hỏi nhiều công sức ban đầu để tạo các thuật toán phân tích hình ảnh và các yếu tố kiểm tra, nhưng có thể linh hoạt hơn trong việc xử lý các sản phẩm đa dạng và thay đổi.
So sánh máy AOI và Kiểm tra con người bằng tay truyền thống
Hiệu quả
- Kiểm tra bằng tay truyền thống thường dựa vào sức lao động con người. Con người có thể dễ dàng mệt mỏi và cần thời gian nghỉ giải lao, điều này có thể làm giảm hiệu quả của quá trình kiểm tra. Mỗi nhân viên chỉ có thể kiểm tra một sản phẩm tại một thời điểm, làm giảm tốc độ sản xuất và tăng nguy cơ lỗi.
- Máy kiểm tra quang học tự động (AOI) có khả năng kiểm tra nhiều sản phẩm cùng một lúc, được gọi là kiểm tra theo lô, mà không cần nghỉ giải lao. Chúng có thể hoạt động 24/7 và không yêu cầu thời gian nghỉ. Điều này cung cấp hiệu quả cao hơn trong quy trình sản xuất và giúp đáp ứng nhu cầu sản xuất đòi hỏi tốc độ cao. Tuy nhiên, máy móc cần bảo trì và có nguy cơ hao mòn, và nếu có sự cố, có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của dây chuyền sản xuất.
Tính nhất quán
- Kiểm tra bằng tay truyền thống: Con người dễ mệt mỏi và thỉnh thoảng cần nghỉ giải lao, điều này có thể làm giảm tính nhất quán trong quá trình kiểm tra. Sự mệt mỏi có thể dẫn đến sự thay đổi trong cách kiểm tra và dẫn đến tính nhất quán kém hơn trong việc đánh giá sản phẩm.
- Máy kiểm tra quang học tự động (AOI) có khả năng duy trì tính nhất quán cao hơn trong quá trình kiểm tra, vì chúng không bị ảnh hưởng bởi sự mệt mỏi hay yếu tố con người. Các thuật toán và phần mềm xử lý hình ảnh được thiết kế để thực hiện kiểm tra một cách đồng nhất và không chịu sự biến đổi trong cách làm việc.
Khả năng duy trì mức độ chính xác
- Kiểm tra bằng tay truyền thống: Mức độ chính xác của con người trong việc kiểm tra có thể giảm xuống sau một thời gian ngắn do mệt mỏi và sự thiếu tập trung. Nhân viên kiểm tra cũng có thể có các tiêu chuẩn khác nhau trong việc đánh giá sản phẩm.
- Máy kiểm tra quang học tự động (AOI) duy trì mức độ chính xác cao hơn trong việc kiểm tra, vì chúng sử dụng các thuật toán và phần mềm xử lý hình ảnh đã được thiết lập trước. Khả năng phát hiện lỗi và đưa ra kết quả đồng nhất giữa các sản phẩm.
Chi phí
Việc kiểm tra thủ công đòi hỏi một lượng lớn nhân công, và do đó dẫn đến chi phí lao động cao. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng để đảm bảo tính nhất quán trong kiểm tra, có thể cần nhiều nhân viên thanh tra cùng lúc. Trong khi đó, sử dụng một máy kiểm tra quang học tự động và một nhân viên vận hành có thể thay thế cho một số lượng lớn nhân công kiểm tra con người. Điều này dẫn đến tiết kiệm đáng kể về chi phí lao động theo thời gian và có thể đáng kể khi áp dụng cho nhiều dây chuyền sản xuất khác nhau.
Tuy nhiên, cần xem xét chi phí ban đầu khi đầu tư vào máy kiểm tra quang học tự động. Điều này bao gồm giá mua máy, đào tạo nhân viên quản lý và vận hành, cũng như chi phí bảo trì và sửa chữa thiết bị. Ngoài ra, việc xây dựng hạ tầng và các yếu tố như tiện ích và bảo hiểm cũng đóng vai trò trong việc quyết định chi phí tổng cộng của việc áp dụng máy kiểm tra quang học tự động.
Tài liệu
Kiểm tra thủ công thường dẫn đến việc viết tay các báo cáo kiểm tra, điều này có thể dễ dàng gây ra lỗi đánh máy. Hơn nữa, quản lý cơ sở dữ liệu các báo cáo viết tay trở nên khó khăn và phức tạp, đặc biệt là khi phải theo dõi và phân tích các báo cáo từ các giai đoạn khác nhau trong quy trình sản xuất.
Máy kiểm tra quang học tự động có khả năng tạo ra các báo cáo tự động và có thể in chúng trong định dạng mong muốn ở mọi giai đoạn của quy trình sản xuất. Điều này giúp dễ dàng phân tích lỗi và duy trì chất lượng sản phẩm. Sự tự động hóa này ngăn chặn khiếu nại và từ chối từ phía khách hàng bằng cách cung cấp thông tin chính xác và đáng tin cậy từ các báo cáo kiểm tra. Điều này có thể dẫn đến nâng cao niềm tin và sự hài lòng của khách hàng.
Tổng kết
Tổng kết, bài viết đã trình bày các khái niệm cơ bản về máy kiểm tra quang học tự động (AOI), so sánh ưu điểm và nhược điểm giữa việc kiểm tra bằng máy và bằng tay truyền thống. Trong quá trình này, chúng ta đã thấy rằng máy AOI có nhiều ưu điểm như hiệu quả, tính nhất quán và tiết kiệm chi phí lao động.
Mặc dù máy móc đang ngày càng thay thế con người trong nhiều khía cạnh của kiểm tra quang học, nhưng còn có sự cần thiết của con người trong việc vận hành và bảo trì máy móc. Công nghệ đang phát triển nhanh chóng, và điều này cung cấp cơ hội cho những người làm việc trong ngành để phát triển và áp dụng các kỹ năng mới để nâng cao năng suất và chất lượng trong các lĩnh vực khác nhau của sản xuất quang học.
