【延续篇】市场主流AOI检测技术差异与展望

上次跟大家谈论了《 AOI检测基本原理与设备构成 》，今天来讲下市场主流AOI检测技术差异与技术展望。

三， 市场 主流 A OI 检测技术差异 比较：

图像采集系统主要有面扫描CMOS结合LED光源与线扫描CCD结合金属滤光片卤素灯两种技术。 由于图像传感器的设计原理不同，与传统的 线扫描CCD不同，CMOS面扫描图像传感器数据传输速度更快，单位时间内完成的数据采集量更多，同时，搭配高效率，长寿命和均匀性好的LED光源，满足了CMOS图像传感器快速移动时积累电荷的需求，降低了平台移动精度的需求，所以，更符合目前显示行业生产节拍（TACT time）越来越快的需求。 在满足TACT time的需求的同时，同一次扫描中可以实现多种光源的连续切换使用，为缺陷判定提供了更丰富的数据信息，提高了检出的准确性，硬件设计方面，以色列奥宝科技将面扫描CMOS图像传感器与高稳定性LED光源进行了高度集成。 模组化的设计让安装调试更便捷，光学校正更快，因易于维护和诊断得到了业内的广泛认可。

宏观缺陷是缺陷检查的重要组成部分，这些缺陷的形成原因主要是设备设计不合理，成膜均匀性或工艺不良所导致，表现为缺陷的灰阶值缓慢变化且面积比较大，因微观检查的短周期灰阶值比较无明显变化，所以，一般宏观检测多为人眼利用光学干涉原理做出判定。 但是，这样的检查无法给出位置坐标且具有主观性。 近年来，微观检查同时进行自动宏观检查成为设备开发的主流概念，与微观检查同时进行，不需要额外的扫描动作和检查机，更符合工厂高速检查与设备集成的需求。 但同一系统中宏观检查的光学设计与调整有很大的局限性，一般采用单一光源结合偏光技术，单一光源结合彩膜技术，但传统线扫描图像传感器的宏观缺陷检查效果一直都是技术难点。 以色列奥宝科技因扫描中可以切换使用多种光源，将多种光源微观检查MMI（multi-modality inspection）数据进行图像处理技术后输出DM（Digital image）很好的解决了这个问题，如下图黄色区域所示，利用MMI+DM宏观mura分析技术可以有效检出设备pin造成的mura缺陷。

缺陷在生产中不可避免，提高检查缺陷能力的同时，能够发现并总结出缺陷中的关键缺陷（Killer defect）的位置和种类信息，为工艺有针对性的改善提供帮助成为现代AOI检测技术的另一个重要需求。 因为缺陷所处的位置或材料种类不同，单一光源所能获得的信息非常有限，左右了判定的准确性。 奥宝科技开发的多种光学检查系统MMD （multi-modality detection），有效地提升了检出与分类能力。 针对金属布线缺陷多为残留和断线的检出，奥宝科技设计了气体浮动玻璃传输平台，克服了传统chuck机台不能使用背光源的缺点，如下图所示，导入了背光检测光源后大大提高了短线缺陷的判定准确率，同时，奥宝也积极开发不同LED光源的混光和特殊波长LED光源使用技术，较白光结合彩膜滤光技术相比优势明显，保证了缺陷检出的准确性。

Table： 奥宝与传统AOI技术之间比较

四，AOI技术展望

最后，AOI的发展正在向多维度成像， 彩色成像 和人工智能方面发展。 换个说法结合大数据和智能技术，未来的AOI检测不仅仅是用于平面物体的检测，还会具备测量功能，利用三维成像做到几何物体的量测，测距，通过彩色检测做到更准确无误的判断和识别，并且通过检测，认知的循环学习达到检测，判定，分类和修复的能力。 与此同时，高速的生产节拍要求和以上新功能都将导致AOI检测数据处理量的激增，高速图像数据处理与软件开发必将成为自动光学检测的核心技术。 由于自动光学检测是以图像传感器获取检测信息，如何提高在线处理速度，如何分割数据包并在系统上采用分布式计算机集群，把巨大的图像分时、分块分割成小块数据流，分散到集群系统各节点处理。 对于耗时复杂的算法，有时仅靠计算机CPU很难满足时间要求，这时还需配备硬件处理技术，如采用DSP、GPU和FPGA等硬件处理模块，与CPU协同工作，实现快速复杂的计算都是即将面临的技术问题。

参考文献：

【 1 】自动光学 ( 视觉 ) 检测技术及其在缺陷检测中的应用综述。 卢荣胜 , 吴昂 , 张腾达 , 王永红  光学学报 2018 年 08 期

【 2 】 www.baslerweb.com

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【 5 】 数字工业相机中 CMOS 传感器的最新发展 雷晓峰，李烨，传感器世界， 2017 Vol.23  Page 6-10

【 6 】 CCD 和 CMOS 图像传感器性能比较， 黄美玲， 张伯珩， 边川平， 李露瑶，达选福，科学技术与工程， 2007 ， Vol 7 ， No2 ， Page 1671-1815

【 7 】 机器视觉照明光源关键技术研究 , 李俊， 天津理工大学 , 2006, 硕士论文

【 8 】 基于线阵扫描的自动光学检测系统关键技术研究 , 陈镇龙 , 电子科技大学 , 2013, 博士论文

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【 10 】自动光学检测系统中图像处理技术研究 , 王雁玲 , 天津大学 , 2009, 硕士论文

【 11 】 基于计算机视觉的自动光学检测关键技术与应用研究 ，谢飞， 南京大学， 2013 ，博士论文