AOI 시스템용 카메라를 선택할 때 가장 중요하게 고려해야 할 4가지 요소

현재 가장 기본적인 AOI 시스템의 경우에도 최소 5메가픽셀의 카메라가 사용되고 있습니다. 주요 시스템의 경우 최신 PCBA의 밀도와 복잡성을 더 잘 처리하기 위해 최대 12메가픽셀 해상도의 카메라가 사용됩니다.

차세대 AOI 시스템을 제작해야 하는 설계 팀은 시스템의 광학 해상도를 더욱 높일 수 있도록 고려하는 것이 현명합니다. 25메가픽셀 이상의 해상도를 갖춘 카메라는 증가하는 밀도를 더 잘 처리할 수 있도록 규칙 기반 AOI 시스템에 높은 수준의 세부 정보를 제공할 수 있습니다. 또한 이미지를 훈련 세트와 비교하고 보다 지능적인 결론을 내리는 데 사용되는 데이터를 AI 기반 시스템에 더 많이 제공할 수 있습니다. 게다가 특정 유형의 결함을 찾고 분석하기 위해 색상 정보를 활용하는 AOI 시스템이 늘어나고 있기 때문에, 디베이어링(Debayering) 프로세스 중에 발생하는 이미지 세부 정보 손실을 극복하기 위해서는 더 높은 해상도가 필수적입니다.

기준 #2 – 고속

위에 설명된 모든 장점에도 불구하고, AOI 시스템의 카메라 해상도를 높이는 것이 시스템 처리량의 희생으로 이어진다면 설계자는 이를 고려조차 할 수 없습니다. 기판의 복잡성이 증가하고 있지만 PCB 제조업체와 조립업체는 경쟁사에 고객을 잃을 위험을 감수하지 않으려면 수율을 유지(또는 증대)해야 한다는 것을 알고 있습니다. 이는 속도가 AOI 시스템의 성공에 매우 중요한 요소라는 것을 의미합니다.

다행히도 AOI 시스템 설계자가 해상도와 속도 사이에서 원하는 균형을 찾는 데 도움이 되는 카메라 옵션이 있습니다.5메가픽셀 카메라를 사용하는 구형 AOI 시스템에서도 최소 60~100fps의 속도가 요구되었습니다. 일부 5메가픽셀 카메라의 경우 200fps 이상의 속도를 지원할 수 있었습니다(JAI의 SP-5000-CXP2 및 SP-5000-CXP4 모델 참조).

20메가픽셀 이상의 해상도를 제공하는 차세대 시스템에서 처리량을 유지하기 위해 적당히 빠른 프레임 속도를 가진 카메라를 찾는 것은 어렵지만 불가능하지는 않습니다.

새로운 머신 비전 카메라는 고급 CMOS 이미지 장치와 고대역 인터페이스(다음 섹션 참조)를 통해 현재 12메가픽셀 시스템의 속도 요구 사항을 충족하고 이러한 시스템의 해상도를 한 차원 높일 수 있도록 제작되었습니다.

대표적인 예로 JAI의 26메가픽셀 SP-25000-CXP4A와 같은 카메라는 현재 12메가픽셀 시스템에서 목표로 설정한 60~100fps의 속도를 충족할 수 있을 뿐만 아니라 최대 150fps의 속도를 통해 더 높은 해상도 및 처리량을 제공할 수도 있습니다. 또는 프레임 속도를 사용하여 현재 처리량을 유지하는 동시에 PCBA당 여러 이미지를 활용하여 더 뛰어난 결함 평가를 제공할 수 있는 고급 알고리즘을 지원할 수 있습니다.

기준 #3 – 빠른 인터페이스

이전 섹션에서 언급한 바와 같이 속도 및 해상도 목표를 달성하기 위해서는 빠른 센서 및 생성되는 모든 이미지 데이터를 처리할 수 있는 인터페이스가 카메라에 필요합니다. 시스템의 해상도에 관계없이 처리량 극대화가 주요 경쟁 요건인 경우 고용량 인터페이스를 제공하는 카메라를 찾게 됩니다.

예를 들어 최신 버전의 CoaXPress 표준 인터페이스(v2.0)는 현재 케이블당 최대 12.5Gbps를 지원할 수 있으며 싱글 인터페이스에서 4개의 병렬 레인으로 구성될 수 있습니다. 이를 통한 50Gbps의 대역폭은 최대 150fps의 속도로 26메가픽셀, 8비트 이미지를 카메라에서 프로세서로 전송할 수 있는 충분한 용량을 제공합니다.

모든 CoaXPress 카메라가 이러한 소위 "CXP-12" 레인 속도를 지원하는 것은 아니지만 카메라가 채널당 6.25Gbps(CXP-6) 정도로 작동하는 경우에도 4레인 인터페이스는 고해상도 이미지가 60-100fps의 목표 속도를 쉽게 충족할 수 있도록 25Gbps의 대역폭을 제공할 수 있습니다.

일부 AOI 시스템의 경우 특수한 유형의 결함 감지에 중점을 두고 있어 고객을 확보하기 위해 처리량을 지나치게 강조할 필요가 없을 수도 있습니다. 이러한 시스템의 경우 최대 6.8Gbps에서 작동하는 Camera Link "deca" 인터페이스도 충분한 대역폭을 제공할 수 있습니다.

혹은 이렇게 요구 조건이 낮은 경우 10GigE(기가비트 이더넷) 인터페이스를 사용하는 카메라를 고려해 볼 수 있습니다. 이 인터페이스는 9-10Gbps의 데이터 대역폭을 제공할 수 있으며 PC에 10GigE 속도를 지원하는 표준 NIC가 있는 경우 호스트 PC에 특수 인터페이스 보드(프레임 그래버)가 필요하지 않습니다.

기준 #4 – 적합한 셔터 방식

AOI 시스템에서 높은 처리량을 유지한다는 것은 이미징 시스템의 시야를 통해 빠르게 움직이는 기판의 이미지를 캡처한다는 것을 의미합니다. 이 상황에 가장 적합한 두 가지 유형의 카메라가 있습니다.

첫 번째는 글로벌 셔터가 있는 카메라입니다. 이러한 카메라는 전체 이미지(모든 픽셀)를 동시에 노출합니다. 즉, 프레임 속도와 노출 설정(셔터 속도)이 충분히 빠르기만 하면 흐릿함이나 왜곡을 최소화하면서 빠르게 움직이는 물체를 "정지"할 수 있습니다. 이는 "롤링 셔터" 카메라와 대조됩니다. 이러한 카메라는 일반적으로 글로벌 셔터 카메라보다 메가픽셀당 비용이 저렴하기 때문에 설계 팀에게 매력적으로 다가옵니다. 하지만 이러한 카메라는 시간차가 있는 라인별 노출 방법을 사용하기 때문에 빠르게 움직이는 물체를 "비뚤어진" 것처럼 보이게 하여 이미지가 여러 유형의 결함 감지에 적합하지 않게 됩니다(이 주제에 대한 블로그 읽기).

그러나 두 번째 옵션이 있습니다. 일부 롤링 셔터 카메라에는 "글로벌 리셋"이라는 모드가 있어 라인별로 노출 종료 시간차는 여전히 존재하지만 모든 라인의 노출을 동시에 시작할 수 있습니다(자세한 설명은 여기를 참조하십시오). 노출이 시작되는 동안 플래시를 사용하여 동작을 정지시킨 후 나머지 노출 시간 동안 빛을 차단함으로써 롤링 셔터 카메라를 고속 AOI에 사용하는 것이 가능해집니다. 그러나 이를 위해서는 롤링 셔터 카메라가 고해상도, 높은 프레임 속도 및 고용량 인터페이스와 같은 이전의 모든 요구 사항을 충족해야 하며 AOI 시스템이 PCB를 운반하는 컨베이어를 "슈라우드"하는 것과 같이 시야에서 주변 조명을 제어할 수 있어야 합니다. 이러한 모든 요구 사항이 충족되는 경우에만 롤링 셔터 카메라를 고려할 수 있습니다.

모두 종합해 보면

PCB 및 PCBA용 AOI 시스템 제작은 거대하고 활발한 사업입니다. 적합하게 구현된 AOI 시스템은 생산 공정에서 이를 활용하는 PCB 제조업체의 성공과 수익성에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.

이러한 AOI 시스템의 공급업체로 성공하려면 머신 비전 제작자는 결함 감지 품질과 지원하는 전체 처리량 측면에서 시스템이 우수한 결과를 제공할 수 있도록 해야 합니다. AOI 시스템 제작자는 여기에 설명된 4가지 카메라 관련 요소를 신중하게 고려하여 경쟁이 치열한 이 시장에서 시스템 성능을 극대화할 수 있습니다.