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自動光学検査 (AOI) ガイド: AOI マシンについて知っておくべきことすべて

著者: Ng Ci Xuan ? R&D インターン
編集者: Bryan Ng ? マーケティング マネージャー
編集者: Preethi ? テクニカル サポート エンジニア
公開日: 2020 年 5 月 20 日
最終更新日: 2024 年 6 月 21 日




1. 光学検査とは?



自動光学検査 (AOI) マシンの説明に入る前に、業界における光学検査とは何かを理解しましょう。
光学検査は、さまざまな基準に基づいて光学表面の傷や凹みを検査するなど、光学品質の確認と維持のために光学製造において重要な役割を果たします。
検査は、手動検査と呼ばれる人が行うことも、光学検査マシンで行うこともできます。
手動検査は、肉眼で行うか、単眼拡大鏡、光学コンパレータ、光学顕微鏡などの補助器具を使用して行います。
ただし、これらの補助器具を使用すると、光学部品を移動する必要があり、光学部品を損傷する可能性が高まり、欠陥を定量的に検出することもできません。そのため、判断は検査員によって異なります。
これは、従来の手動検査と比較して、光学検査をより簡単かつ迅速に行うために AOI マシンが役立つときです。
光学検査は、商品が良好な状態であると判断され、販売できる状態になるまで製造プロセスのすべての段階で行われます。

2. 自動光学検査とは何ですか?

AOI は、光学機器の製造業界で一般的に使用されている機械ベースの技術です。平面、曲面、コーティング、さまざまな材料を使用した光学機器などの検査と認証に使用されます。
平面光学機器には窓、ミラーなどが含まれ、曲面光学機器にはさまざまな曲率のレンズが含まれます。
AOI は、寸法欠陥や表面欠陥 (凹み、傷、エッジの欠け、気泡、汚れ、不純物の欠陥など) などの潜在的な欠陥を評価するために、光学機器を使用して画像をキャプチャします。製造上の欠陥がなく、製品が高品質であることを保証するため、迅速かつ正確な検査を提供します。
製品の複雑さが増し、サイズが小さくなるにつれて、手動で検査することは作業者にとって大きな課題となり、そのため AOI は製品の品質を保証する上で重要な役割を果たします。


3. AOI マシンの動作原理

AOI マシンは、照明、マシン ビジョン カメラ、処理ソフトウェアという 3 つの重要な要素に依存します。

3.1 照明


光学系は、明るく照らされた光源の下に配置されます。適切な光源を選択することにより、さまざまな種類の欠陥をより簡単に投影できます。
以前の AOI マシンは、蛍光灯、白熱灯、紫外線、赤外線などのさまざまな照明スタイルを使用していましたが、照明技術の進歩により、新しいマシンでは赤、緑、白、青などの色の LED ライトが使用されるようになりました。
LED 照明はより安定した照明を提供し、光の出力は時間の経過とともに低下しますが、電流を増やすことで相殺できます。光の量も LED を使用して制御できます。
したがって、LED、特に同軸スポットライト、リングライト、コリメートライトは、蛍光灯や白熱灯よりも、さまざまな視覚および均一照明アプリケーションに適しています。
照明の種類とは別に、光源の位置も同様に重要です。欠陥をハイライトするには、すべての領域が十分に照らされていることを確認する必要があり、そのため、さまざまなサービスに合わせて調整が必要になる場合があります。


3.2 マシン ビジョン カメラ

Wavelength Opto-Electronic社 マシン ビジョン レンズ

画像キャプチャ システムは製品の画像を撮影し、AOI マシン内の処理プログラムによる分析に送信します。通常、パフォーマンスを向上させるために 1 台以上の高解像度カメラがインストールされ、一部のシステムではソフトウェアの指示に従って移動できます。
使用されるカメラは XGA ユニットから高解像度ビデオ カメラまでさまざまで、生成される画像はモノクロまたはカラーです。古いカメラと比較して、新しいカメラはフレーム レートが高くなります。
これによりスキャン レートが高速になり、通常、大量のデータが生成されます。したがって、このような大量のデータを管理するには、適切な処理ソフトウェアが必要です。
AOI マシンの画像解像度によって、識別およびキャプチャできる詳細の量が決まります。解像度は、検査の精度と検査速度に影響するため、AOI マシンの重要な要素です。カメラの解像度によって視野 (FOV) が決まります。視野には、1 つの画像に含まれるセクションが表示されます。 FOV が広いほど、少ない画像で製品を検査できます。
ただし、カメラのピクセル数が多いため、各画像のキャプチャにかかる時間が長くなり、フレーム レートが低下します。一方、FOV が狭いカメラは、ピクセル数は少ないもののピクセル数が大きいため、フレーム レートが高くなります。
当社では、さまざまなマシン ビジョン レンズとカメラを提供しています。精密光学でご確認ください。

3.3 処理ソフトウェア


AOI マシンが製品を検査できるようにするには、合格製品の情報がシステムにすでにインストールされている必要があります。AOI マシンをプログラムする方法は 2 つあります。

4. AOI マシンと従来の手動人間検査の比較

4.1 効率


人間は疲れやすく、検査中は時々休憩や休息が必要です。また、各スタッフは一度に 1 つの製品しか検査できないため、プロセス全体の効率が低下します。現在、市場の生産需要は高く、製品はますます小型化しているため、手動検査はもはや実行可能なオプションではありません。
一方、機械はバッチ検査と呼ばれる複数の製品を一度に検査することができ、休憩は必要ありません。リモートでプログラムおよび監視でき、24 時間稼働します。人間に比べて検査速度が速いため、メーカーは生産需要を満たすことができます。ただし、機械は摩耗しやすいため、定期的にメンテナンスが必要です。また、予期せず故障した場合、生産ラインの効率に影響します。


4.2 一貫性

人間は疲労が蓄積すると長期的な一貫性を維持できず、これも検査プロセスの効率に影響します。研究によると、人間の検査員は長期間にわたって高いレベルのエラー トラッピングを維持できないことがわかっています。
検査員のエラー トラッピング能力は、作業開始から 15 分以内に大幅に低下します。仕事の複雑さと時間帯によって、エラーの数に影響します。
さらに、製品を合格させるための要件は検査員の主観による可能性があるため、検査員間で一貫性がなくなるのは必然です。これにより、検査対象の製品の基準が異なります。
一方、機械の場合は、すべての製品に対して同じ定義された基準を維持できる非常に高い安定性があり、検査の一貫性が維持されます。
上記のセクションでは、分光計の仕組みについて説明しました。このセクションでは、分光計のコンポーネントと各コンポーネントの種類について説明します。


4.3 コスト

手動検査では、通常一度に複数の検査員が必要になるため、人件費が高くなります。レポートによると、機械と操作スタッフは 5 人の検査員の代わりとなり、長期的には大きな節約につながります。生産ラインが多ければ多いほど、節約できる費用と人員は多くなります。
ただし、機械の初期コストは非常に高くなります。また、機器の管理、プログラミング、修理を行うスタッフのトレーニングにもかなりの費用がかかります。ユーティリティ、修理費、保険も忘れてはいけません。


4.4 文書化

手動検査レポートは主に手書きであるため、誤字脱字が発生しやすくなります。手書きレポートのデータベースは、製造プロセスの各段階のレポートを維持および分析するのが困難です。
機械は、製造プロセスの各段階で必要なファイル形式で印刷可能なレポートを生成するため、エラーの分析が容易になり、製品の品質維持に役立ちます。したがって、顧客からの苦情や拒否を防ぎ、顧客の信頼と満足度の向上につながります。


5. OptiNspec の比較 ? AMF 対 AOF 対 MOF

Wavelength Opto-Electronic は、OptiNspec と呼ばれる AOI マシンを 3 つのバリエーションで提供しています:



機械の名前が示すように、AMF と AOF は自動的に検査を行う機械ですが、MOF は人間が操作する必要がある手動の機械です。このフルレンジの表面品質検査機は、さまざまな材料の平面、曲面、コーティングされた光学部品の品質保証と品質管理チェックを実行できます。
すべての機械は、MIL-PRF-13830B 規格および同等の可視性仕様規格に従って光学部品表面の傷や凹みを検査するように調整されています。市場で簡単に入手できる印刷グリッド付きの一般的なゲルボックスに梱包された平面光学部品の現場表面検査用に設計されています。




AOF および MOF マシンは、直径最大 25.4 mm の平面光学部品の検査用ですが、AMF システムは、直径最大 12 mm の平面マイクロ光学部品の検査に使用できます。
OptiNspec-AOF101 および OptiNspec-AMF101 モデルはフルサイズのマシンですが、MOF およびその他の AMF モデルは卓上マシンです。


OptiNspec-AMF103 は、複数の種類のマイクロレンズをテストできる WOE が開発した最初の最新モデルです。平面光学系だけでなく、曲面光学系も検査できます。表面検査に加えて、このモデルはレンズ寸法検査も実行できる最初のモデルでもあります。
長さ、角度、半径、真円度などの平面部品の外形寸法を自動的に検出し、寸法が適格かどうかを判断できます。




さらに、OptiNspec-AMF103 は、さまざまな複雑な精密部品の輪郭とサイズ測定を識別し、形状に応じて製品を自動的に分類できます。このマシンには、直感的なマシン操作を可能にするユーザーフレンドリーなデザインと GUI が付属しているほか、従業員の疲労を軽減する人間工学に基づいたデザインも採用されています。

AMF103 の利点と機能:

6. 結論

全体として、この記事では、AOI マシンの基本情報、人間による光学検査と自動光学検査の長所と短所、当社が提供するさまざまな AOI マシンの違いについて説明しました。
急速な技術進化により、効率性の向上や運用コストの削減などの利点がもたらされ、機械が人間の仕事に取って代わっていることは間違いありませんが、光学検査プロセスの一部、たとえば機械の操作やメンテナンスの徹底などでは、依然として人間が必要です。
このような技術の発明により、機械オペレーターは新しいスキルを習得し、他の分野で会社の生産性を高めることができます。