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機(jī)器視覺定位檢測及案例分析:如何實現(xiàn)快速準(zhǔn)確的定位?
2022-02-18
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隨著工業(yè)自動化的蓬勃發(fā)展,很多制造商在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,總會出現(xiàn)一些瑕疵品,不良品,有的部件不吻合,有的畸形產(chǎn)品等,產(chǎn)品貼合偏差等…

有時人工無法達(dá)到要求的精度時,機(jī)器視覺系統(tǒng)的定位/對準(zhǔn)/對位。在如下舉例的工序中,運用視覺系統(tǒng)的定位/對準(zhǔn)/對位,順利完成了高精度的制造工序。

定位玻璃印刷電路板

測量標(biāo)簽及條碼的偏移

辨別IC芯片等的方向

檢測食品容器蓋的偏移

控制工作設(shè)備的位置(機(jī)械手視覺)等

通過視覺系統(tǒng)檢測位置,定位/對準(zhǔn)的基本原理

如何實現(xiàn)快速準(zhǔn)確的定位?

要實現(xiàn)生產(chǎn)工序的高效化,必須能夠在瞬間檢測出工件與工作設(shè)備或工作臺的位置關(guān)系,實施精密的控制。這項檢測如果存在精度問題,就會導(dǎo)致不良品的產(chǎn)生;檢測及控制一旦存在時滯,就會降低生產(chǎn)性。要實現(xiàn)工廠自動化(FA:Factory Automation),正確快速的定位/對準(zhǔn)功能是不可或缺的,視覺系統(tǒng)作為其手段,正在進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范疇。

定位/對準(zhǔn)中的課題
在液晶面板的生產(chǎn)中,玻璃及薄膜的貼附等,必須確保高精度的定位。近年來,雖然視覺系統(tǒng)系統(tǒng)正在被不斷普及到定位功能中,仍面臨以下的課題。

由視覺系統(tǒng)系統(tǒng)實施的定位,在校正時需要花費時間和人工

黑匣子化的處理,難以進(jìn)行功能追加等,缺乏通用性

要實現(xiàn)高精度的高速定位,必須具備專業(yè)知識

無法達(dá)到要求精度,實際用途有限

但近年來,借助自動實施校正的“自動校正”功能,及正確位置對準(zhǔn)精度的提升,這些課題正在被逐漸攻克。

視覺系統(tǒng)定位的流程

首先,對利用視覺系統(tǒng)的定位/對準(zhǔn)流程進(jìn)行理解很重要。實際情況會因視覺系統(tǒng)系統(tǒng)的不同而存在差異,以玻璃貼合為例,介紹定位的基本流程。

自動校正
借助圖形搜索(搜索處理)等,檢測對準(zhǔn)標(biāo)記的位置信息,計算出載物臺軸方向及旋轉(zhuǎn)中心位置。
基準(zhǔn)位置注冊
移動目標(biāo)物,注冊目標(biāo)位置。


對準(zhǔn)

測量目標(biāo)物的位置,計算距離基準(zhǔn)位置的補(bǔ)正量。


定位

將計算得出的位置信息反饋到PLC等上位系統(tǒng)中,控制載物臺實施定位。
視覺系統(tǒng)定位的優(yōu)勢
將視覺系統(tǒng)系統(tǒng)導(dǎo)入定位/對準(zhǔn)功能,可獲得以下優(yōu)勢。

以圖形搜索實現(xiàn)高精度的位置檢測
圖形搜索(搜索處理),是利用視覺系統(tǒng)進(jìn)行定位/對準(zhǔn)時的必需技術(shù)。圖形搜索中,會自動檢測作為基準(zhǔn)的圖像及圖形(標(biāo)記),該標(biāo)記也被稱為“對準(zhǔn)標(biāo)記”、“定位標(biāo)記”。此時,利用鏡頭失真補(bǔ)正及濾波器功能,能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的位置檢測。


自動校正帶來的生產(chǎn)效率提升
在通過坐標(biāo)進(jìn)行的位置控制中,存在工件與工作臺間偏移、檢測精度等問題,難以實現(xiàn)理想的位置、角度檢測。近年來,隨著圖形搜索(搜索處理)技術(shù)的進(jìn)步,自動校正的精度實現(xiàn)了飛躍性的提升。自動進(jìn)行高速、高精度校正成為了可能,實現(xiàn)了生產(chǎn)效率提升。

借助視覺系統(tǒng)的高精度檢測,為正確的控制提供了支持

近年來,在高像素數(shù)視覺系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,視覺系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)步也使得對準(zhǔn)標(biāo)記的高精度檢測成為了可能。


不僅能檢測對準(zhǔn)標(biāo)記,即使沒有對準(zhǔn)標(biāo)記,也能根據(jù)實際用途,進(jìn)行印刷電路板隅角虛擬交點檢測、晶圓槽定位等靈活多樣的位置檢測。


借助超高像素相機(jī)實現(xiàn)的定位/對準(zhǔn)
我們發(fā)揮了業(yè)內(nèi)超強(qiáng)的問題解決能力,推出了2100萬像素的超高像素相機(jī)。諸如30萬像素、200萬像素等低像素數(shù)相機(jī),存在下列問題,而超高像素數(shù)相機(jī)卻可以解決這些煩惱。

您是否曾對這些問題感到煩惱?
R部分較多的產(chǎn)品,角部分的檢測不穩(wěn)定,位置檢測也不穩(wěn)定


只要用2100萬像素相機(jī)對產(chǎn)品整體進(jìn)行完整拍攝,即使形狀復(fù)雜,也能實現(xiàn)高精度的輪廓檢測。對于形狀多樣的產(chǎn)品,也能實現(xiàn)高精度的對準(zhǔn)。

同一生產(chǎn)線上會生產(chǎn)多種產(chǎn)品,存在切換的麻煩


所用的相機(jī)分辨率較低時,要實現(xiàn)目標(biāo)精度,就必須將拍攝視野變窄。所以,在同一生產(chǎn)線上實施多項生產(chǎn)時,每進(jìn)行一次切換,會同時產(chǎn)生相機(jī)布局變更的工時。但只要用2100萬像素相機(jī)對產(chǎn)品整體進(jìn)行完整拍攝,就能免除切換的工時,可固定使用相機(jī),能夠構(gòu)建起簡單的生產(chǎn)系統(tǒng)。此外,可以統(tǒng)一進(jìn)行多種產(chǎn)品的檢測。

在與對準(zhǔn)相獨立的工序中,實施利用視覺系統(tǒng)的外觀/尺寸檢測


除了對準(zhǔn),在其他獨立工序中實施外觀檢測及尺寸檢測的案例還有很多,只要用2100萬像素相機(jī)對產(chǎn)品整體進(jìn)行完整拍攝,就能同時進(jìn)行對準(zhǔn)和產(chǎn)品的整體外觀檢測。最終有助于減小生產(chǎn)設(shè)備的體積。

具體應(yīng)用
近年來,產(chǎn)品的高精度化發(fā)展迅猛,要求生產(chǎn)工序具備高準(zhǔn)確性。近期還同時要求提高生產(chǎn)性和成品率。為了滿足這一需求,對利用視覺系統(tǒng)系統(tǒng)的定位/對準(zhǔn)需求正在逐步增長。下面將就利用視覺系統(tǒng)及校正的部分導(dǎo)入案例進(jìn)行介紹。

組裝車身時的定位孔感應(yīng)
工業(yè)用機(jī)械手作為焊接、搬運、組裝等生產(chǎn)工序中不可或缺的重要部分,在此前的作業(yè)中,會產(chǎn)生原點搜索及定位等坐標(biāo)示教工時。此外,還必須根據(jù)產(chǎn)品及個體的差異進(jìn)行微調(diào),現(xiàn)在只要利用視覺系統(tǒng)實施定位及校正,就能解決這些問題。例如在組裝車門等重量部件時,通過視覺系統(tǒng)確認(rèn)定位孔實施機(jī)械手控制,能實現(xiàn)更精準(zhǔn)的快速生產(chǎn)。
圖形的位置偏移
對于用于半導(dǎo)體元件制造中的晶圓片,m水平的圖形偏移可能會成為致命的缺陷。因此,雖然常常必須用光學(xué)顯微鏡等檢測,獲取缺陷的位置信息,現(xiàn)在只要利用諸如支持2100萬像素彩色相機(jī)的“XG-X系列”,就可以正確檢測包括晶圓片旋轉(zhuǎn)方向在內(nèi)的圖形及位置的偏移。


電子部件的組裝

隨著智能手機(jī)、平板電腦等設(shè)備小型化的發(fā)展,電子設(shè)備行業(yè)對組裝精度的要求增高。支持實現(xiàn)同級超高像素數(shù)的高分辨率大視野2100萬像素彩色相機(jī),能夠清晰檢測芯片的細(xì)微部位,實現(xiàn)高精度的對準(zhǔn)。對于諸如電子部件這樣的細(xì)小部件,也能進(jìn)行正確組裝。