AOI(자동광학검사)

AOI(Automated optical inspection)

우리 업계에서 AOI(자동광학검사) 장치는 어떻게 사용되는가?

우리 주변에서 흔하게 사용되는 장치중 AOI와 유사한 장치는 아파트 입구에 있는 자동차 번호판 인식 장치가 되겠다. 자동차의 번호판을 찍고 해당 이미지에서 자동차 번호판을 인식하고 거기에서 문자와 숫자를 인식하여 문자 화하는 것이다. 이를 서버에 전달하여 등록된 차량인지를 확인하고 문을 열게 된다. AOI와 유사하게 동작하며 문자(숫자)만 읽어내는 기능을 가지고 있어서 이런 종류를 OCR(Optical Character Recognition)이라 부른다.

AOI는 위에서 설명한 OCR은 문자만 인식하여 판독하는 과정과 비슷하게 동작한다. 문자 대신에 패턴을 인식하여 동일한지, 상이한지, 얼마나 떨어져 있는지, 두께는 얼마인지를 파악하는 장치이다. 이러한 동작으로 양품과 불량품을 구별하며 분류하고, 정위치로 회전시켜 작업을 쉽도록 돕기도 한다.

앤비전 웹사이트에 쉽게 알 수 있도록 한 이미지가 있다. 참고하시고..
https://www.envision.co.kr/ko/business/machinevision.asp

광학 이미지를 이용하여 위치를 제어하여 정위치를 조정하는 광학 얼라이너, 원하는 패턴을 찾아 폭을 측정하는 CD Meter, 이물을 찾아 Blow 혹은 suction 등으로 제거하는 이물 제거기, 오류가 발생한 패턴을 찾아 레이저(Laser)나 프라즈마(Plasma)등으로 연결해 주거나 단선시키는 레페어기(Repair machine)등으로 불린다. 이들의 공통점은 광학 이미지를 해석한다는 것이다.

사진출처:https://www.koreascience.or.kr/article/JAKO201226833852708.pdf

 

Wafer나 Glass의 X, Y 좌표를 설정하고 카메라를 해당 위치로 이동시킬 수 있는 하드웨어와 여기 획득한 이미지를 분석하고 판단하는 비전(Vision) 그리고 분석한 내용을 가지고 목적에 맞는 기능을 수행하는 또 다른 하드웨어로 구성된다. 여기서 핵심은 Vision으로 불리는 부분이다. 획득한 이미지를 이용하여 원하는 값을 찾아내는 알고리즘을 가지고 있다.

AOI는 목적은 자동 검사 기능이다. 사람의 관여없이 전체 이미지를 확보하여 여기서 비정상이라고 판단되는 부분을 확인하고 목록을 만들어 이 목록에 따라 리뷰 카메라(Review camera)가 목록을 따라 상세 이미지를 촬영하고 이를 사용자에게 전달하게 된다. 여기서 사용자는 지정된 필터링을 통해 원하는 이미지만(주로 사이즈 순으로) 확인하게 된다. 여기서 사용자가 필요한 기능(제거, 수리 등)을 하게 된다.

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전공정 진공 설비를 오랬동안 해온 경력으로 AOI를 보면 AOI는 물리적 하드웨어를 이용한 설비로 보기 보다는 이미지 처리용 장치로 보인다. 설치된 하드웨어는 진동을 극소화한 석정반 위에 카메라를 매단 브리지에서 비전 카메라가 사진을 찍고 이 사진을 분석하여 판정을 하게 된다. 

RF, ESC, ROBOT, APC, MFC 등 주로 전기와 가스, 압력 등 해당 장치를 켜고 끄고 열고 닫고 하다가 모터와 카메라로만 구성된 장치를 보니 하드웨어가 아닌 이미지 처리 머신으로 보이기도 한다. 그러나 막상 설비를 운영하고 개선하다 보니 많은 기술이 숨어 있다. FTP, 이미지 처리, 통신 등 이전에 했던 설비와는 많이 다른 분야의 기술과 노하우가 있다. 

 

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AOI가 작동하는 순서를 보면 
로딩 > 얼라인 > 스캔 > 분석 > 판정 > 리뷰 > 언로딩 순으로 이루어진다. 

 

 

 

위의 사진은 PCB AOI에서 검사하는 화면을 가져온 것이다. 전체 PCB에서 해당 부품을 찾아 촬영한 후 필요 이미지를 추출하고 이를 기준 이미지와 비교 검사하여 bridge가 발생한 것을 확인하고 화면에 검사 결과를 표시한 것이다. 이미지 출처는 아래와 같다.
www.smthelp.com/product/free-offline-aoi-programming-software-download/

 

 

 

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국내 AOI 검사기의 생산업체 K-MAC의 제품 종류를 볼수있다. 
http://kmac.com/kor/ds2_1_4.html

참엔지니어링의 검사(측정)기와 레페어 머신의 종류를 볼 수 있다.
http://www.charmeng.com/kr/sub/products/product.asp?q=prod&mode=list&s_cate=1010
http://www.charmeng.com/kr/sub/products/product.asp?s_cate=11

TOBESOFT Ai Lab에서 OCR 개발 과정을 소개한 내용
https://brunch.co.kr/@tobesoft-ai/11

 

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아래는 AOI의 새로운 강자 머신앤비전의 비전 검사기의 모습이다. (http://mcvision.co.kr)

머신앤비전 社의 AOI Machine 내/외부 모습 (출처 머신앤비전 홈페이지)

 

AOI Layout (출처 머신앤비전 홈페이지)

그리고 Glass의 크기가 대형화 되고, 검사 품질을 극대화하면서 카메라는 고정시키고 glass를 움직여 검사를 진행하는 방식을 많이 사용한다. 또한 카메라 타워 2개를 나란히 하여 glass의 움직임을 절반으로 줄여 생산성을 높이고 있다.