Automatische optische Inspektion

Automatische optische Inspektion (AOI)

Bei der automatischen optischen Inspektion (AOI) oder Englisch automated optical inspection übernimmt eine Maschine die Aufgabe, Bauteile während oder nach dem Fertigungsprozess zu überprüfen. Dabei werden Bilder des zu prüfenden Werkstücks oder der Baugruppe angefertigt, die dann mit Hilfe einer Software analysiert und bewertet werden. Mit dem Einsatz von AOI erhalten Sie präzise Ergebnisse in kürzester Zeit.
Wie eine Prüfung mit AOI genau funktioniert und welche Vorteile sich gegenüber der manuellen optischen Inspektion ergeben, erfahren Sie hier.

Was ist eine AOI und wieso ist sie so wichtig?

Die optische Inspektion ist ein Verfahren zur Prüfung von Bauteilen innerhalb des Fertigungsprozesses und zur Qualitätsbewertung des fertigen Produkts. Treten im Prozess Fehler auf, können diese schnell optimiert und das fehlerhafte Produkt aus der Fertigungsstrecke herausgenommen werden. Bei Pseudofehlern lernt das automatische optische Inspektionssystem, diesen Fehler in Zukunft zu tolerieren. Das spart Zeit und Ressourcen.

Das Prüfverfahren kann als manuelle optische Inspektion durch den Anwender vorgenommen werden. Dabei werden als Inspektionssysteme meist Mikroskope verwendet. Es gibt jedoch viele Maschinen und Systeme, die Fehler automatisch erkennen können. In diesem Fall spricht man von einer automatischen optischen Inspektion. Ursprünglich stammt der Begriff AOI aus der Elektroindustrie zur Prüfung von Leiterplatten. Dabei wurden die Lötstellen der Leiterplatten auf Defekte untersucht. Mittlerweile bezeichnet AOI jedoch allgemein die Qualitätssicherung auf Basis von Bildverarbeitung bzw. maschinellem Sehen.

Für die Qualitätskontrolle und -sicherung spielt die automatische optische Inspektion eine sehr wichtige Rolle. Sie liefert nicht nur schnelle und präzise Ergebnisse und spart dabei Zeit und Ressourcen. Die Ergebnisse sind vor allem reproduzierbar und werden automatisch dokumentiert. AOI-Systeme lernen sehr schnell und können genau auf die Prüfparameter der Qualitätskontrolle eingestellt werden. Klassifiziert die Maschine einen Fehler, kann der Anwender manuell auf das fehlerhafte Werkstück schauen. Wurde der Defekt korrekt erkannt, handelt es sich um einen Echtfehler und diese Information wird im AOI-System gespeichert. Entscheidet der Anwender jedoch, dass sich der Fehler am Bauteil noch innerhalb der Toleranzen befindet, handelt es sich um einen Pseudofehler. Auch daraus lernt die Maschine und wird diesen Defekt künftig nicht mehr als Fehler ausweisen.

In u. a. diesen Anwendungsbereichen kommt AOI zur Qualitätssicherung zum Einsatz:

  • Objektidentifizierung
  • Vollständigkeitsprüfung
  • An-/Abwesenheitskontrolle
  • Defekt-, Muster- und Positionserkennung
  • 3D-Prüfung
  • Bauteilvermessung
  • Erkennung von Datamatrix und Barcodes

Wie funktioniert eine AOI?

Wie funktioniert eine AOI?

Durch die steigende Komplexität der Werkstücke und Baugruppen wird insbesondere die 3D-AOI immer stärker von Bedeutung, um die Qualitätssicherung noch weiter zu verbessern. Zum Durchführen einer Kontrolle der Bauteile mit einer AOI, werden entweder Scanner oder Kameras eingesetzt. Die Scanner fahren einmal über das zu kontrollierende Bauteil und nehmen dabei Bilder auf. Mit Kameras ist das AOI-Verfahren etwas anders. Eine oder mehrere Kameras werden auf das Bauteil gerichtet und im Stop-and-Go-Verfahren über die zu kontrollierende Fläche bewegt. Die AOI mit Scannern oder Kameras kann sowohl in Inline- als auch in Atline-Systemen angewendet werden.

Inline bedeutet, dass die Messung und Qualitätskontrolle von Bauteilen oder Baugruppen direkt in der Fertigung passiert. Die Maschine wird in der Regel maschinell bestückt, sodass Produktion und Inspektion völlig automatisch ablaufen.

Bei einem Atline- bzw. Stand-Alone-System erfolgt die Bestückung manuell, denn Messung und Prüfung der Werkstücke erfolgt außerhalb der Fertigung. Das heißt, das zu prüfende Bauteil wird der Produktion entnommen und in einem gesonderten Qualitätslabor analysiert. Die Kontrolle mit einer AOI im externen Messraum ist nicht den rauen Einflüssen der Produktionsumgebung ausgesetzt.

Wie funktioniert eine AOI?

Unabhängig davon, ob die Prüfung Inline oder Atline stattfindet, wird zur Auswertung der durch die AOI aufgenommenen Bilder mit Kameras oder Scannern eine Software verwendet. Diese liefert präzise Ergebnisse in einem übersichtlichen Reporting. In dieser Software können spezifische Prüfmerkmale definiert werden, welche die Bauteile bei der Fertigung erfüllen müssen. Erkennt die Software eine Abweichung, deklariert sie das Werkstück als fehlerhaft. Wenn möglich, wird der Defekt repariert oder das Bauteil aus dem Fertigungsprozess herausgenommen. Liegt der Fehler noch innerhalb der Toleranzen und das Bauteil wird von einem Anwender als Gut-Teil eingestuft, merkt sich die Software den Pseudofehler und toleriert zukünftige Werkstücke mit demselben Fehler. Die Qualitätskontrolle wird demnach durch die Programmierung der AOI und dem maschinellen Lernen während des Prozesses stets verbessert.

Die Vorteile der automatischen gegenüber der manuellen optischen Inspektion

Der Prozess der automatischen optischen Inspektion hat gegenüber der manuellen optischen Inspektion klare Vorteile.

Denn die manuelle optische Inspektion stellt den Anwender vor verschiedene Herausforderungen:

  • Das menschliche Auge kann Fehler leichter übersehen
  • Ohne Mikroskope kann aufgrund der sehr feinen Strukturen der Bauteile keine manuelle Prüfung erfolgen
  • Das Ergebnis der Prüfung kann sich je nach Verfassung des Anwenders unterscheiden
  • Je nach Anwender kann sich das Ergebnis ebenfalls unterscheiden, denn jeder Mensch beurteilt anders
  • Anwender müssen Pausen machen und können durch die Arbeit, die hohe Konzentration erfordert, schnell ermüden

Die automatische optische Inspektion bietet für diese Herausforderungen die optimale Lösung und liefert in hoher Geschwindigkeit präzise und reproduzierbare Ergebnisse.

Die Vorteile von automatischen optischen Inspektionssystemen:

  • Schnellere Prüfung und reproduzierbare Ergebnisse
  • Hohe Qualität der Ergebnisse
  • Kann Fehler frühzeitig erkennen
  • Weniger Ausschuss
  • Optimierung der Kosten
  • Bessere Qualitätssicherung
  • Ob ein Pseudofehler oder Echtfehler vorliegt, kann im Nachhinein noch von einem Experten überprüft werden

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