2024年1月18日星期四

【CCD 外觀檢查】客戶要求外觀檢查需要使用 CCD ,但什麼是 CCD? CCD 真的會比目視檢查優秀嗎?

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外觀檢驗的常見工具

以前在電子元件產業時,因為工作原因,看過許多大大小小的外觀檢驗工具。隨著科技進步,檢驗設備越來越絢麗動人,但不見得我們總是都需要最貴的那種,真實情況下,我們會選擇「最適合」使用的工具。這邊先介紹一些常見的:

目視 / 雙手

什麼工具都不用的肉眼,最直接的視覺體驗,但看久了也眼睛也是會痠。經常稽核的我們,就會建議工廠要注意人員休息時間、注意工作臺的光線亮度、要有明確的觀察重點照片放在桌子旁邊等等。

工作人員待久了,對於要抓的外觀重點會比我們想像的精確,有時候雙眼 + 雙手,可以跟使用量測儀器的精準度差不多,萬萬不可忽視。

桌面放大鏡燈

放大鏡和我們的臉一樣大,大約可以放大物體 2 ~ 3 倍,適合需要快速 + 大量外觀檢查的使用人員,比如出貨前檢查裝到載帶裡面的 5,000 顆產品,每顆長度 0.2 公分,看看它們是否有方向不一致或是漏裝。

折疊式光學鏡、珠寶放大鏡

小巧可愛,可以放大約 5 ~ 10 倍。常常會放在我的辦公桌上。

適合收到不良品,進去實驗室進一步檢查前可以在辦公桌上初步觀察使用。

立體顯微鏡

不太會使用於出貨前的檢查,而是分析使用,因為速度比較慢。

有上過生物課的應該都有看過,老師拿著培養皿,我們用雙眼透過看看葉脈紋路或是微生物。但通常我們在觀察不良品,會使用的倍數大約 5 ~ 60 倍。

數位立體顯微鏡

隨著時代演進,我們利用顯微鏡抓取物體的畫面,再透過螢幕呈現。

簡單版本的數位立體顯微鏡,可以用於產品分析;複雜的版本,可以做成一個大型機台,用於出貨前的自動檢查,速度可以很快 + 很精準。而數位立體顯微鏡的使用原理,就是我們這次的主角 — CCD。

有了數位立體顯微鏡的問世,之後也陸續出現二次元量測儀、2.5次元量測儀、三次元量測儀等等強大工具,可以把物體放大 500 倍之後再精準的量測尺寸;或是我們也可以放一個不規則形狀的立體物體,比如一組樂高 Creator 的房子,然後量測屋頂左邊到門口的直線距離。


名詞解釋 — 什麼叫做 CCD?

CCD(Charged-Coupled Device),中文叫做「電荷耦合元件」,簡易的說法,是積體電路上面有著電容陣列。當電容接受到曝光之後,會傳列自己身上的電荷給下一顆電容,最後一顆的電荷再放大後轉化成電壓訊號。一系列的電壓訊號就能夠數位化,儲存到記憶體,然後傳送到印表機、顯示器、或是天文觀測裝置。

上面這些是維基百科的資訊,太複雜我也不了解,但我們知道 CCD 讓影像呈現的技術提升到新的境界,原先的發明者威拉德·博伊爾(Willard Sterling Boyle)和喬治·史密斯(George Elwood Smith)也因此於 2009 年獲得諾貝爾物理學獎。

如果你對於 CCD 到底是什麼還是有許多疑問,在智慧型手機尚未問世之前,2004年 ~ 2010年最流程的相機就是 CCD 數位相機啦! 

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CCD 數位立體顯微鏡為何會受歡迎?

CCD 數位立體顯微鏡有一個很厲害的特徵,在於它的高品質與低噪音影像。只要不是買手持式,稍微好一些的 CCD 顯微鏡,如下圖這樣的外觀,觀測物的移動甚至跟顯示器的顯現足夠同步,讓我們在一次觀察物品的多個位置時可以無顧慮的迅速移動。可以想見為何客戶都愛要求供應商 sorting-out 時需要使用 CCD 數位顯微鏡。

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Picture from http://www.chaoli-clc.com.tw/

外觀檢查時, CCD 是不是必要的選項?

直接舉例比較快。

如果我們需檢查 10,000 件皮包的縫線、髒污、刮傷等等外觀,CCD 不見得是好的選項。原因是皮包物件較大,需要檢查的範圍太廣,但價格合理的 CCD 顯微鏡通常鏡頭離桌面只有大約 5 ~ 15 公分,這樣的高度無法有效檢查皮包。

如果我們收到客戶退貨,抱怨有 2 件皮包有髒汙,這時候 CCD 顯微鏡就是個選擇。雖然觀察高度是一個限制,但我們可以將 CCD 整個調高,然後先用目視看到髒污,做出標誌,在用 CCD 高倍數的仔細觀察髒汙的細節。

大致來說,是否使用 CCD 顯微鏡,取決於我們擁有的時間、需要檢驗的數量與物體體積、需要檢查的特徵、我們的衣食父母公司大客戶是否直接要求等等原因,但排除最後一個原因,公司的擁有者,才是最了解產品的人,你可以判斷什麼樣的流程或是工作人員,需要怎樣的檢驗工具。


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