A Review and Analysis of Automatic Optical Inspection and Quality Monitoring Methods in Electronics Industry

Electronics industry is one of the fastest evolving, innovative, and most competitive industries. In order to meet the high consumption demands on electronics components, quality standards of the products must be well-maintained. Automatic optical inspection (AOI) is one of the non-destructive techniques used in quality inspection of various products. This technique is considered robust and can replace human inspectors who are subjected to dull and fatigue in performing inspection tasks. A fully automated optical inspection system consists of hardware and software setups. Hardware setup include image sensor and illumination settings and is responsible to acquire the digital image, while the software part implements an inspection algorithm to extract the features of the acquired images and classify them into defected and non-defected based on the user requirements. A sorting mechanism can be used to separate the defective products from the good ones. This article provides a comprehensive review of the various AOI systems used in electronics, micro-electronics, and opto-electronics industries. In this review the defects of the commonly inspected electronic components, such as semiconductor wafers, flat panel displays, printed circuit boards and light emitting diodes, are first explained. Hardware setups used in acquiring images are then discussed in terms of the camera and lighting source selection and configuration. The inspection algorithms used for detecting the defects in the electronic components are discussed in terms of the preprocessing, feature extraction and classification tools used for this purpose. Recent articles that used deep learning algorithms are also reviewed. The article concludes by highlighting the current trends and possible future research directions.Framework of the IQONIC Project; European Union’s Horizon 2020 Research and Innovation Program

Application of deep learning methods in materials microscopy for the quality assessment of lithium-ion batteries and sintered NdFeB magnets

Die Qualitätskontrolle konzentriert sich auf die Erkennung von Produktfehlern und die Überwachung von Aktivitäten, um zu überprüfen, ob die Produkte den gewünschten Qualitätsstandard erfüllen. Viele Ansätze für die Qualitätskontrolle verwenden spezialisierte Bildverarbeitungssoftware, die auf manuell entwickelten Merkmalen basiert, die von Fachleuten entwickelt wurden, um Objekte zu erkennen und Bilder zu analysieren. Diese Modelle sind jedoch mühsam, kostspielig in der Entwicklung und schwer zu pflegen, während die erstellte Lösung oft spröde ist und für leicht unterschiedliche Anwendungsfälle erhebliche Anpassungen erfordert. Aus diesen Gründen wird die Qualitätskontrolle in der Industrie immer noch häufig manuell durchgeführt, was zeitaufwändig und fehleranfällig ist. Daher schlagen wir einen allgemeineren datengesteuerten Ansatz vor, der auf den jüngsten Fortschritten in der Computer-Vision-Technologie basiert und Faltungsneuronale Netze verwendet, um repräsentative Merkmale direkt aus den Daten zu lernen. Während herkömmliche Methoden handgefertigte Merkmale verwenden, um einzelne Objekte zu erkennen, lernen Deep-Learning-Ansätze verallgemeinerbare Merkmale direkt aus den Trainingsproben, um verschiedene Objekte zu erkennen. In dieser Dissertation werden Modelle und Techniken für die automatisierte Erkennung von Defekten in lichtmikroskopischen Bildern von materialografisch präparierten Schnitten entwickelt. Wir entwickeln Modelle zur Defekterkennung, die sich grob in überwachte und unüberwachte Deep-Learning-Techniken einteilen lassen. Insbesondere werden verschiedene überwachte Deep-Learning-Modelle zur Erkennung von Defekten in der Mikrostruktur von Lithium-Ionen-Batterien entwickelt, von binären Klassifizierungsmodellen, die auf einem Sliding-Window-Ansatz mit begrenzten Trainingsdaten basieren, bis hin zu komplexen Defekterkennungs- und Lokalisierungsmodellen, die auf ein- und zweistufigen Detektoren basieren. Unser endgültiges Modell kann mehrere Klassen von Defekten in großen Mikroskopiebildern mit hoher Genauigkeit und nahezu in Echtzeit erkennen und lokalisieren. Das erfolgreiche Trainieren von überwachten Deep-Learning-Modellen erfordert jedoch in der Regel eine ausreichend große Menge an markierten Trainingsbeispielen, die oft nicht ohne weiteres verfügbar sind und deren Beschaffung sehr kostspielig sein kann. Daher schlagen wir zwei Ansätze vor, die auf unbeaufsichtigtem Deep Learning zur Erkennung von Anomalien in der Mikrostruktur von gesinterten NdFeB-Magneten basieren, ohne dass markierte Trainingsdaten benötigt werden. Die Modelle sind in der Lage, Defekte zu erkennen, indem sie aus den Trainingsdaten indikative Merkmale von nur "normalen" Mikrostrukturmustern lernen. Wir zeigen experimentelle Ergebnisse der vorgeschlagenen Fehlererkennungssysteme, indem wir eine Qualitätsbewertung an kommerziellen Proben von Lithium-Ionen-Batterien und gesinterten NdFeB-Magneten durchführen

Machine Learning in Sensors and Imaging

Machine learning is extending its applications in various fields, such as image processing, the Internet of Things, user interface, big data, manufacturing, management, etc. As data are required to build machine learning networks, sensors are one of the most important technologies. In addition, machine learning networks can contribute to the improvement in sensor performance and the creation of new sensor applications. This Special Issue addresses all types of machine learning applications related to sensors and imaging. It covers computer vision-based control, activity recognition, fuzzy label classification, failure classification, motor temperature estimation, the camera calibration of intelligent vehicles, error detection, color prior model, compressive sensing, wildfire risk assessment, shelf auditing, forest-growing stem volume estimation, road management, image denoising, and touchscreens