Để các sản phẩm điện tử hoạt động ổn định và đáp ứng kỳ vọng của người dùng, chất lượng của bảng mạch in (PCB) đóng vai trò then chốt. Với độ phức tạp ngày càng tăng của các thiết bị điện tử hiện đại, việc kiểm tra PCB trở nên vô cùng quan trọng. Trong khi kiểm tra bằng mắt thường không còn đủ để phát hiện những lỗi nhỏ trên các bo mạch dày đặc, các công nghệ kiểm tra tự động như AOI cung cấp độ chính xác cao hơn, đảm bảo chất lượng sản phẩm tốt nhất. Vậy hệ thống kiểm tra quang học tự động là gì? AOI gồm những thành phần nào? Có những loại AOI nào? Hãy cùng chúng tôi khám phá trong bài viết dưới đây.

>>>Công nghệ vi mạch 

1. Kiểm tra quang học tự động – AOI là gì?

Hệ thống kiểm tra quang học tự động có tên tiếng anh là Automated Optical Inspection Systems (AOI) là một công cụ kiểm soát chất lượng không thể thiếu trong sản xuất hiện đại, đặc biệt là trong ngành điện tử. Bằng việc kết hợp các thuật toán xử lý hình ảnh tiên tiến với hệ thống quang học độ phân giải cao, AOI tự động phát hiện và loại bỏ các lỗi sản xuất một cách nhanh chóng và chính xác. 

Nhờ đó, các doanh nghiệp không chỉ đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng mà còn giảm thiểu đáng kể chi phí do lỗi hỏng gây ra. Từ các nhà máy sản xuất ô tô, điện thoại di động cho đến các cơ sở sản xuất thiết bị y tế, AOI đã trở thành một giải pháp tối ưu để nâng cao hiệu suất và cạnh tranh.

2. Thành phần cơ bản của hệ thống kiểm tra quang học tự động AOI

2.1. Hệ thống quang học

Trong hệ thống AOI, hệ thống quang học giữ vai trò thiết yếu trong việc thu thập hình ảnh của các đối tượng kiểm tra. Chất lượng hình ảnh thu được ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của toàn bộ hệ thống. Cấu trúc quang học điển hình của AOI bao gồm nguồn sáng, bộ ống kính và camera kỹ thuật số.

Nguồn sáng

Nguồn sáng cung cấp ánh sáng cho sản phẩm đang được kiểm tra. Loại nguồn sáng, màu sắc và góc chiếu sáng đều có thể ảnh hưởng lớn đến khả năng phát hiện khuyết tật. Các hệ thống AOI có thể sử dụng các nguồn sáng khác nhau tùy thuộc vào mục đích sử dụng như từ đèn huỳnh quang, đèn sợi đốt và đèn cực tím truyền thống đến đèn LED và đèn halogen hiện đại, vốn cung cấp ánh sáng đồng đều và ổn định hơn.

Ống kính

Thành phần này của hệ thống quang học có nhiệm vụ dẫn ánh sáng phản chiếu từ sản phẩm vào cảm biến của camera. Ống kính chất lượng cao là yếu tố quan trọng để đảm bảo hình ảnh sắc nét. Hệ thống ống kính có thể điều chỉnh được để thay đổi góc nhìn và độ sâu trường ảnh, giúp kiểm tra các sản phẩm có kích thước và hình dạng khác nhau.

Camera

Trong các hệ thống AOI, camera có thể là loại 2D cơ bản hoặc cảm biến 3D tiên tiến, có khả năng thu thập thông tin về độ sâu. Các camera này chứa hàng triệu pixel nhạy sáng, chuyển đổi ánh sáng thu được thành dữ liệu số. Dữ liệu này sau đó được phần mềm AOI xử lý để thực hiện các phép kiểm tra cần thiết.

>>>Camera hiển vi

2.2. Thuật toán dùng trong AOI

Hiệu quả của một hệ thống AOI phần lớn phụ thuộc vào sức mạnh và độ chính xác của các thuật toán phần mềm được sử dụng. Những thuật toán này có nhiệm vụ phân tích dữ liệu do hệ thống quang học thu thập, từ đó xác định các khiếm khuyết hoặc bất thường trong các mục cần kiểm tra. 

Việc chọn thuật toán phù hợp phụ thuộc nhiều vào yêu cầu cụ thể của nhiệm vụ kiểm tra. Một số thuật toán có thể hoạt động rất tốt trong một số tình huống nhất định nhưng lại không hiệu quả trong các trường hợp khác. Do đó, việc hiểu rõ các yêu cầu kiểm tra là rất quan trọng để lựa chọn thuật toán phù hợp nhất cho hệ thống AOI.

Các loại thuật toán phần mềm thường được áp dụng trong các hệ thống AOI

- Thuật toán khớp mẫu

Loại thuật toán này so sánh hình ảnh của đối tượng kiểm tra với hình ảnh tham chiếu đã được lưu trữ, nhằm tìm ra các sự khác biệt đáng kể. Kỹ thuật này rất hiệu quả trong các ứng dụng yêu cầu tính nhất quán cao, chẳng hạn như kiểm tra vị trí và hướng của các thành phần trên bảng mạch in.

- So khớp mẫu thống kê

Đây là một phiên bản nâng cao của thuật toán khớp mẫu. Nó học cách nhận diện các biến thể bình thường của sản phẩm từ một tập hợp các mẫu chuẩn và sử dụng các phương pháp thống kê để xác định khi nào sản phẩm có sự sai lệch lớn so với biến thể bình thường. Điều này giúp hệ thống có khả năng thích ứng với sự biến đổi tự nhiên của sản phẩm mà không báo động sai.

- Thuật toán dựa trên tính năng

Loại thuật toán này rất hiệu quả khi việc kiểm tra liên quan đến các đặc điểm phức tạp. Nó xác định và phân tích các tính năng cụ thể trong hình ảnh, như các cạnh, góc, hoặc các khu vực có màu sắc và kết cấu đặc biệt. Các tính năng được xác định sau đó được so sánh với các tiêu chuẩn đã định để xác định tính chất của sản phẩm.

- Thuật toán học máy (ML)

Gần đây, các thuật toán học máy, đặc biệt là các mô hình mạng nơ-ron, đã được áp dụng trong các hệ thống AOI. Những thuật toán này có khả năng học từ một tập hợp lớn các hình ảnh đào tạo để nhận diện các lỗi. Chúng rất hữu ích cho các tác vụ mà lỗi có sự đa dạng lớn và khó xác định rõ ràng, hoặc khi hình dạng của sản phẩm có thể thay đổi đáng kể.

3. Hai loại hệ thống AOI được sử dụng phổ biến hiện nay

AOI 2D

Hệ thống AOI 2D là công cụ kiểm tra chất lượng không thể thiếu trong ngành sản xuất điện tử hiện nay. Với khả năng phát hiện nhanh chóng và chính xác các lỗi bề mặt như linh kiện thiếu, lệch vị trí hay lỗi hàn, AOI 2D giúp đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng. Nguyên lý hoạt động của hệ thống này dựa trên việc so sánh hình ảnh sản phẩm thực tế với mẫu lý tưởng, nhờ đó mà các sai lệch nhỏ nhất cũng được phát hiện. 

AOI 3D

AOI 3D đại diện cho đỉnh cao của công nghệ kiểm tra tự động, mang đến một cách tiếp cận hoàn toàn mới trong việc đánh giá chất lượng sản phẩm. Thay vì chỉ giới hạn ở hình ảnh 2 chiều như các hệ thống truyền thống, AOI 3D sử dụng công nghệ hình ảnh 3D tiên tiến để tạo ra một bản đồ chi tiết, đa chiều của sản phẩm.

Nguyên lý hoạt động

Tam giác hóa laser: Giống như một máy đo độ cao mini, hệ thống chiếu một tia laser lên bề mặt sản phẩm và đo độ lệch của tia phản xạ. Từ đó, hệ thống tính toán được độ cao tại từng điểm, tạo nên một bản đồ 3D chi tiết. Phương pháp này cực kỳ chính xác nhưng tốc độ tương đối chậm.

Chiếu sáng có cấu trúc: Nhanh hơn và linh hoạt hơn, phương pháp này chiếu một mẫu ánh sáng đặc biệt lên sản phẩm và phân tích sự biến dạng của mẫu ánh sáng khi phản chiếu. Từ đó, hệ thống suy ra hình dạng 3D của sản phẩm.

4. Hệ thống kiểm tra quang học tự động – AOI trong sản xuất điện tử

Hệ thống kiểm tra quang học tự động (AOI) hiện nay đóng vai trò không thể thiếu trong các nhà máy sản xuất điện tử. Chúng có thể hoạt động độc lập hoặc tích hợp trực tiếp vào dây chuyền sản xuất.

>>>Linh kiện điện tử - Tương lai bền vững và sáng tạo trong ngành công nghiệp

Hệ thống AOI độc lập thường được sử dụng để kiểm tra các lô sản phẩm nhỏ hoặc các sản phẩm có thiết kế phức tạp. Với khả năng linh hoạt cao, chúng có thể dễ dàng thích ứng với nhiều loại sản phẩm khác nhau. Tuy nhiên, hệ thống AOI nội tuyến mới là giải pháp tối ưu cho các dây chuyền sản xuất lớn. Chúng được tích hợp liền mạch vào quy trình sản xuất, cho phép kiểm tra liên tục và tự động các sản phẩm ngay sau khi hoàn thành quá trình lắp ráp. Nhờ đó, các lỗi sản phẩm có thể được phát hiện và khắc phục ngay lập tức, đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.

Phần mềm điều khiển hệ thống AOI ngày càng trở nên thân thiện với người dùng, giúp đơn giản hóa quá trình vận hành và lập trình. Các thông số kỹ thuật và kết quả kiểm tra được lưu trữ và phân tích chi tiết, cung cấp cơ sở dữ liệu hữu ích để tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

MỌI THÔNG TIN XIN LIÊN HỆ

CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHIỆP VÀ THƯƠNG MẠI HTV VIỆT NAM

Chuyên cung cấp các máy móc, thiết bị và robot tự động hóa trong các nhà máy sản xuất lĩnh vực công nghiệp điện tử, công nghiệp phụ trợ và tự động hóa.

🏭Địa chỉ: Tuyến số 2, khu công nghiệp Lai Xá, Kim Chung, Hoài Đức, Hà Nội

☎︎Hotline: 024 8588 3625      Email: infor@htvtools.com

🌐Website: htvtools.com, robotcongnghiep.com.vn, pogopin.com.vn