AOI 視覺系統 3 類光源結構解析,揭密缺陷檢測成功率突破 90% 的秘密!

前言:為什麼買了昂貴的鏡頭,AOI 檢測良率還是上不去?

在自動化產線的升級過程中,許多工廠經理和製程工程師常面臨一個令人沮喪的困境:
「明明已經斥資百萬導入高解析度工業鏡頭、最先進的影像處理軟體,
但在進行 Metal Frame(導線架)或 Wafer Cassette(晶圓盒)檢測時,
誤判率(False Failure)依舊居高不下或不穩定。」

這不是演算法不夠聰明,而是眼睛一開始就「沒看清楚」。

在機器視覺(Machine Vision)領域,有一句至理名言:
「Garbage In, Garbage Out(垃圾進,垃圾出)」。
如果光學成像端無法取得高對比、特徵清晰的原始影像,
後端的 AI 或演算法再強大也無用武之地。

這就好比那句大家耳熟能詳的廣告名言:
「肝呢好,人生是彩色的;肝呢不好,人生是黑白的。」
在 AOI 世界裡,「光源設計」就是那顆肝。
光打得對,影像立刻層次分明、特徵清楚;
光打錯,再強的演算法,也只能在一片灰白雜訊中硬撐。

本文將由專注於光電半導體應用與 AOI 光源開發的宸軒科技,
為您深入解析 3 種關鍵的 AOI 光源結構,
並揭開如何透過正確的打光策略,
讓自動化檢測成功率突破 90% 的技術秘密。

1. AOI 光源的核心邏輯:這不是照明,這是「光學設計」

在自動化檢測領域中,最常見、也最致命的迷思之一,就是把 AOI 光源當成單純的「照明設備」。
許多人以為,只要燈夠亮、相機解析度夠高,瑕疵自然就能被拍出來 —但實務上,這往往正是誤判率居高不下的根本原因。

檢查手機螢幕乾不乾淨

要真正理解 AOI 光源的價值,其實可以從一個我們每天都在做的動作來理解:
試想一下,當你直接用手電筒正面照射手機螢幕時,迎來的只會是刺眼的鏡面反光,反而讓你什麼都看不清楚;
但當你 微微改變觀察角度,或利用 側向光線 去看,那些原本幾乎看不見的指紋、油膜與細微灰塵,立刻清楚浮現。

AOI 光源設計,本質上就在做一模一樣的事情。
我們關心的從來不是「亮不亮」,而是 光要從哪個角度進來、以什麼波長、用多大的漫射或指向性,去凸顯真正重要的特徵。

真正有效的 AOI 光學設計,是透過精密計算與模擬,刻意打造一條「最有利於缺陷顯影」的光學路徑 —
讓背景該暗的地方變暗,讓瑕疵該亮的地方浮現

這是一種「特徵與背景分離」的設計思維,而不是無止盡地堆疊亮度。

也正因如此,宸軒科技才能在實際產線中,讓肉眼難以察覺的細微刮痕清楚現形,
同時又能有效抑制原本最干擾判讀的金屬鏡面反光 —
這不是演算法的奇蹟,而是 光學設計本身就做對了。

2. 三大主流 AOI 光源結構解析:優勢與應用場景

翻開專業的光學型錄,市面上的 AOI 光源規格動輒數百、甚至上千種。
面對條狀光、面光源、點光源等琳瑯滿目的選擇,許多工程師往往不知從何下手,甚至因選錯規格導致專案延宕。
但在半導體與精密製造的戰場上,選對 基礎架構 往往就贏了一半。

面對 Metal Frame 的鏡面反光、Wafer 的微細瑕疵,以及異形工件的複雜曲面,
並沒有一種「萬能光源」可以通吃。

根據宸軒科技多年的產線實務經驗,我們特別從眾多光學方案中,精選出三種最核心的光源結構。
這三大類方案足以解決業界 80% 的檢測難題,只要掌握它們的光學特性,您就能破解絕大多數的誤判迷局。

2.1 同軸光源(Coaxial Light):金屬反光件的剋星

👉【結構原理】

請想像這台 AOI 相機擁有「超人雷射眼」,光線是直接從 鏡頭裡面 垂直射出來的。

👉【為什麼它能突破檢測瓶頸?】
在檢測 Wafer(晶圓)表面Metal Frame經過拋光的金屬件 時,
一般光源會造成強烈的鏡面反射(白茫茫一片)。
同軸光能讓鏡面反射的光線垂直返回鏡頭,使平整的表面呈現明亮白色,而任何凹凸不平的瑕疵(如刮痕、崩角)則因光線散射而呈現黑色。

👉【適用場景】
  • 晶圓表面缺陷
  • 金屬導線架平整度
  • 雷射刻印讀取
  • 宸軒技術優勢: 一般同軸光容易中間亮、旁邊暗,我們的獨家光學設計能做到全視野亮度一致,誤判率更低。
2.2 環形光源(Ring Light):全方位的通用戰士

👉【結構原理】
LED 燈珠呈圓環狀排列,可分為高角度(High Angle)與低角度(Low Angle)設計,甚至可做多角度組合。

👉【為什麼它能突破檢測瓶頸?】
  • 高角度(由上往下照): 就像房間的吸頂燈,把物體照清楚,適合看顏色或有沒有缺件。
  • 低角度(貼著表面照): 這才是 AOI 的絕招!當光線幾乎貼著工件表面掃過時,平坦的地方不會反光(全黑),只有 凸起來的字凹下去的刮痕 會擋住光線而發亮,形成「黑背景、亮特徵」的高對比畫面。
👉【適用場景】
  • PCB 電路板焊點
  • 塑膠件的毛邊
  • 晶圓盒(Cassette)邊緣有沒有缺角
2.3 圓頂/隧道光源(Dome / Tunnel Light):曲面與不規則工件的救星

👉【結構原理】
就像是 陰天的自然光,或是攝影棚裡的 柔光箱
光線是從四面八方「包」住物體的。

👉【為什麼它能突破檢測瓶頸?】
當您需要檢測具有 曲面(如圓柱體電池、封裝後的 IC 表面)或 表面凹凸不平 的物體時,
同軸光和環形光容易產生局部亮點(Hotspot)。
圓頂光源像一個大碗把工件蓋住,讓光線在內部折射幾百次後才照在物體上。
這種光 非常柔和,完全沒有影子,也沒有刺眼的反光點
能讓您看清楚曲面上的文字或紋理。

👉【適用場景】
  • 凹凸不平的金屬包裝
  • 食品包裝袋 OCR 辨識
  • 高反光曲面檢測

3. 揭密缺陷檢測成功率突破 90% 的秘密:AOI 光源,其實是一門系統工程

許多企業在導入 AOI 時,常陷入「重相機、輕光源」的盲點,
直覺地將預算投入高畫素鏡頭或昂貴的 AI 授權。
然而在實務現場,真正決定檢測良率能否突破 90% 瓶頸的「隱形關鍵」,
往往是被忽略的光源系統設計。

一套成熟的 AOI 光源,絕非「裝上去會亮就好」。
光源設計的本質,是一場與「誤判率」的戰爭。

這不單是照明問題,而是 光學佈局電子驅動光譜物理熱能管理 的精密總和。
宸軒科技將這四項專業完美整合,打造出的不只是光,
而是讓您的設備不僅「看得到」,更能 「長期看準」 的精密光學系統。

3.1 光型不是越多越好|是要「對症下藥」

不同的檢測物件,其表面紋理與反射特性天差地遠。
若試圖用一種通用光源套用在所有工件上,誤判率居高不下是必然的結果。

在設計初期,我們宸軒堅持 光學模擬先行,針對三個核心維度進行客製化配光:

  • 幾何特徵: 工件是平面、曲面,還是多角度切削面?
  • 檢測目標: 是要抓細微刮痕、邊緣缺角,還是透明材質內部的氣泡?
  • 成像策略: 需要「明視野(亮背景)」還是「暗視野(黑背景)」?
依照這些條件,才決定是否採用 同軸光、環形光、背光、條狀光、面光源、斜射光或多角度光源

透過光學模擬軟體進行配光設計,讓照度均勻性穩定達到 95% 以上,才能真正消除干擾判讀的陰影與熱點(Hotspot)。

3.2 光源穩定度|直接影響誤判率高不高

即使光型選對了,如果光源亮度在運作中產生漂移,影像特徵就會跟著改變,誤判率自然無法穩定。

這也是為什麼高階 AOI 光源,必須從電路層級就開始把關。

透過 恆流驅動與低雜訊控制 IC,將亮度穩定度控制在 ±1% 以內
並搭配過電壓與過熱保護機制,才能確保長時間連續運轉下,影像條件始終一致。
同時,支援 PWM 調光、外部觸發與同步控制,才能真正融入高速、自動化的產線節拍,而不是成為系統瓶頸。

3.3 多波長設計|讓缺陷「自己跳出來」

在高難度檢測中,挑戰往往不在於「看不看得到」,而在於「背景與缺陷混在一起」。不同材質對不同波長(顏色)的光,有著截然不同的物理反應。

我們利用 多波長(Multi-Wavelength)技術,透過紅、藍、綠、紫外(UV)、紅外(IR)等特定光譜,搭配濾鏡與演算法,主動創造「高對比影像」:

  • 藍光:抓金屬刮痕。
  • 紅外光:穿透矽晶圓。
  • 紫外光:檢測膠材溢出。
這種設計能有效放大缺陷輪廓、壓低背景雜訊,讓缺陷
不必靠 AI 辛苦去「猜」,而是直接在影像中被「凸顯」出來

3.4 能否長期維持高良率|關鍵在散熱與壽命

AOI 系統最怕的不是「一開始不準」,而是「剛導入很準,三個月後開始亂判」。這通常是光源熱衰減(Light Decay)造成的後果。

LED 對溫度極度敏感,高溫會導致亮度下降與色溫漂移。宸軒科技在結構設計上,導入高導熱鋁基板專利散熱鰭片,並經過嚴格的高溫老化測試。

我們確保光源在 40,000 小時 的使用壽命中,光強維持率仍大於
80%,有效杜絕因光源老化而導致的檢測良率下滑風險。

結論:光學設計的深度,決定了自動化檢測的高度

在工業 4.0 的時代,AOI 檢測系統不該只是產線末端被動的「過濾網」,
它更應該是 智慧製造的「數據源頭」
如果源頭輸入的影像數據是模糊、充滿雜訊的,那麼後端再昂貴的鏡頭與再聰明的 AI 演算法,都無法發揮應有的效能。

正如前文所言:「肝若好,人生是彩色的。」
同樣地,在機器視覺的世界裡,光源若對,檢測才是精準的

宸軒科技深耕光電半導體領域,我們提供的從來就不只是一顆燈泡,
而是一套完整的 視覺成像完整解決方案」
從 Metal Frame 的細微刮痕,到 Cassette 的結構缺陷,
我們致力於透過精密的光學模擬與波長設計,協助客戶將誤判率降至最低,
確保您的自動化投資能發揮最大價值。

【下一步您可以怎麼做?】
您的產線是否也正為 「誤判率過高」、「金屬反光嚴重」「特徵抓取不穩」 而頭痛?

與其不斷調整演算法參數,不如先讓宸軒科技幫您「把光打對」。

  • 準備您的「NG 樣品」或「難檢測工件」(如:高反光金屬件、透明材、複雜曲面)。
  • 寄送至宸軒科技光學實驗室。
  • 免費獲取專業評估報告:我們將為您測試多種波長與角度組合,產出對比清晰的成像報告。
立即聯繫宸軒科技,預約您的免費光學健檢!

AOI(機械視覺)光源設計及製造

AOI 與機械視覺用光源是什麼?

自動光學檢測(AOI)與機械視覺系統中,光源是關鍵的影像品質決定因子。透過高穩定、高均勻、高對比的專用光源設計,可大幅提升影像辨識率、缺陷檢出率與生產品質穩定性。

我們公司致力於AOI / 機械視覺光源的研發與製造,服務涵蓋各類產業如半導體、PCB、TFT-LCD、電子組裝、自動化設備、精密零件檢測、醫療影像處理與智慧製造等領域。

AOI / 機械視覺光源的技術開發重點

  1. 光型設計與均勻度控制
依照檢測物件表面結構、反射特性與影像需求,我們針對以下光型進行優化設計:

  • 同軸光、環形光、背光、條狀光、面光源、斜射光、多角度光源
  • 運用光學模擬軟體進行配光設計
  • 確保照度均勻性達95%以上,消除陰影與熱點
  1. 高穩定性驅動電路設計
  • 採用恆流驅動、低雜訊控制IC,確保光源亮度穩定性優於±1%
  • 搭載過電壓保護與熱保護機制,提升耐用性與安全性
  • 可選擇PWM 調光、外部觸發或同步控制等多種模式
  1. 多波長/多光譜設計
  • 提供紅、藍、綠、白、紫外光、紅外光及雙波長組合選項
  • 搭配影像處理軟體演算法,提升缺陷分離與輪廓強化能力
  • 適用於透明物檢測、反光表面、封裝缺陷、IC腳位等應用
4.散熱結構與壽命控制

  • 採用高導熱鋁基板與特殊散熱結構設計
  • 通過高溫老化測試與壽命模擬測試,壽命可達40,000小時以上
  • 確保長時間使用下光色與照度維持穩定
我們的品質保證流程

為確保每一款 AOI 光源具備高可靠度與一致性,我們建立完整的品質控制流程:

100% 出貨前光電檢測
✅ 通過光度分布分析 / 穩定性記錄 / EMI 測試
✅ 產品皆符合 RoHS國際標準
✅ 可依客戶需求提供第三方檢驗報告與測試數據紀錄

客製化是我們的核心競爭力

我們深知每一套AOI或機械視覺系統的光學需求都不盡相同,因此提供完整的客製化服務流程

🔧 快速開案評估:提供專業選型建議與系統搭配諮詢
🧪 光學模擬與樣品驗證:可協助進行客戶現場影像測試與評估
🛠 模組化設計生產:支持小量多樣、快速交期、彈性製造
🤝 一對一專案協同開發:與研發或設備端工程師緊密配合,提高開發效率

服務產業應用廣泛

我們的光源已成功應用於下列領域:

  • ✅ 半導體晶圓缺陷檢查
  • ✅ PCB與SMT元件位置/短路檢測
  • ✅ 面板亮點/異物檢查
  • ✅ 精密螺絲尺寸量測
  • ✅ 玻璃裂縫與鍍膜不良檢測
  • ✅ 包裝與條碼OCR識別
選擇我們,就是選擇可靠的合作夥伴

無論您是研發工程師需要影像測試協助、設備工程師需要穩定整合的光源模組,或採購人員尋找值得信賴的供應商,我們都能提供超越期待的產品與服務。

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