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產業應用系列 #04

AOI 導入前,該問的五個問題

AOI(自動光學檢測)的導入案子,失敗的方式高度一致:設備買回來、跑得動、但現場不敢關掉人工複檢,於是變成「多花一台設備的錢,人力一個也沒少」。

而問題幾乎從來不在設備本身。是規格在採購之前就沒有問清楚。這篇列出五個必須在簽約前得到明確答案的問題,每一個都附上怎麼算。

問題一:缺陷的定義是什麼?

這是最基本、也最常被跳過的一題。「表面不能有刮傷」不是規格,因為它沒有回答:

  • 多長的刮痕算刮傷?0.1 mm 還是 1 mm?
  • 多深?還是只看長度不看深度?
  • 位置有差嗎?功能區的刮傷和邊角的刮傷是同一件事嗎?
  • 一條 2 mm 和三條各 0.5 mm,哪個嚴重?

如果三位資深檢驗員對同一片樣品的判定不一致,機器也不會有答案。

這不是刁難,是物理限制:AOI 做的是「把影像特徵對應到判定結果」,判定標準本身模糊,系統就只能學到模糊的邊界,表現出來就是誤殺與漏檢同時偏高

建議的做法:在談規格之前,先請現場挑出 30 到 50 片實際樣品,涵蓋確定 OK、確定 NG、以及「連老師傅都會猶豫」的邊界件。這批樣品之後會變成驗收的依據,價值遠高於規格書上的形容詞。

問題二:要抓的缺陷,在解析度上做得到嗎?

這一題是純計算,不需要猜。

假設視野 50 mm、相機 2448 像素寬:

GSD = 50 mm ÷ 2448 = 20.4 µm/像素

接著把要抓的缺陷換算成像素:

表一:視野 50 mm、2448 像素的配置下,不同缺陷尺寸對應的像素數。實務上缺陷至少要佔 3 到 5 個像素,判定才穩定。
缺陷尺寸佔幾個像素可行性
0.05 mm2.4不穩定,會隨擺放角度與照明忽有忽無
0.10 mm4.9可行,落在實務下限
0.20 mm9.8充裕

如果算出來只有 2 個像素,答案不是「換更好的演算法」,而是改變光學配置:縮小視野分次拍(節拍變長)、換更高像素數的相機(成本上升)、或縮短工作距離加長焦段(機構要重做)。三條路都有代價,但都比買回來才發現看不到便宜。

計算的完整方法在鏡頭焦段怎麼算視覺檢測站怎麼配

問題三:誤殺與漏檢,你要哪一邊?

這是整個 AOI 專案裡最重要、也最少被討論的一題。誤殺率和漏檢率不可能同時壓低——判定門檻收緊,漏檢下降但誤殺上升;門檻放鬆,反過來。

用一個具體的例子看數量級。一天 10,000 件,實際不良率 2 %(200 件不良、9,800 件良品):

一天 10,000 件 不良率 2 % 誤殺率 2 % 漏檢率 5 % 實際是良品(9,800) 實際是不良(200) AOI 判 OK AOI 判 NG 正確放行 9,604 漏檢 10 流到客戶端 誤殺 196 好品被攔下來,要人工複判 正確攔截 190 每天要複判 196 + 190 = 386 件,其中一半以上是好的
AOI 判定的四格矩陣。在這個典型設定下,被誤殺的良品(196 件)比真正的不良品(200 件)還多。每件複判 20 秒,光是處理誤殺就要 65 分鐘的人力——這筆成本幾乎不會出現在設備報價單上。

所以採購前要先決定的是這條產線怕哪一邊

  • 漏檢的代價極高(車用、醫材、航太)——門檻收緊,接受高誤殺,並編列複判人力
  • 產能壓力大、單價低——門檻放鬆,用抽檢或下游測試補漏

沒有「兩個都要」這個選項。規格書上如果同時寫「誤殺率 < 0.5 %」和「漏檢率 0 %」,那份規格書不可能驗收通過。

問題四:照明的可重複性夠嗎?

AOI 的穩定度有一半以上取決於照明,而照明的問題不在「夠不夠亮」,在「每次都一樣亮嗎」。

會讓影像改變的因素:

  • 環境光——白天與夜班、日光燈開關、旁邊機台的指示燈
  • 光源老化——LED 的光通量會隨使用時間衰減,半年後的影像和剛驗收時不同
  • 工件擺放——治具的重複定位精度若比景深還差,每次的成像條件就不同
  • 表面狀態——同一批料的氧化程度、油污、殘膠

要問的問題是:這台 AOI 有沒有遮光罩?光源有沒有恆流驅動與亮度回授?有沒有定期用標準片校正的機制?這三項缺任何一項,三個月後的良率統計就沒有意義——因為你分不出是製程變差還是相機變了。

問題五:節拍與人力,真實成本是多少?

設備報價單上寫的是「每件 0.5 秒」。但一個檢測站的實際節拍是五段時間加起來的,取像只佔其中一小部分——節拍預算的完整拆解顯示,在典型配置下移動與到位安定佔 83 %,曝光只佔 0.04 %

要算的總帳應該包含:

  1. 設備節拍——是否真的跟得上產線
  2. 複判人力——誤殺數 × 每件複判時間(上面的例子是 65 分鐘/天)
  3. 調機與換線——換一個料號要多久?誰有能力調?
  4. 維護——光源與鏡頭多久清一次、標準片多久校一次

第 3 項最常被低估。如果換線要工程師花半天調參數,而現場一週換三次線,這台 AOI 就會慢慢變成沒人想用的設備。採購時要確認的是「現場的人能不能自己換線」,不是「工程師能不能調到最好」。

小結:五個問題,五個具體答案

表二:把這五題的答案寫進規格書,驗收時才有依據。
問題要拿到的具體答案
01 缺陷定義30–50 片實體樣品,含邊界件,附判定結果
02 解析度缺陷佔幾個像素的計算,以及不夠時的三個選項與代價
03 誤殺/漏檢明確選定要偏向哪一邊,並寫出可驗收的數字
04 照明穩定度遮光、恆流驅動、標準片校正三項的具體做法
05 總成本節拍 + 複判人力 + 換線時間 + 維護,不只是設備價

結語:AOI 不是買設備,是定義標準

導入 AOI 真正的工作量,八成在第一題——把人腦裡的判定標準,變成可以寫下來、可以量測、三個人看了會得到同樣結論的規則。這件事做完,選設備反而是相對單純的採購決策。

而這件事沒做完就買設備,最後得到的通常是一台很貴的、需要人在旁邊盯著的相機。

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