視覺(jué)定位系統(tǒng)在貼片機(jī)中的運(yùn)用

隨著人們對(duì)小型化、輕型化電子產(chǎn)品的不斷追求，包裝行業(yè)對(duì)貼片機(jī)的需求也越來(lái)越大。視覺(jué)系統(tǒng)技術(shù)是貼片機(jī)的關(guān)鍵，決定了貼片機(jī)的貼裝能力，直接影響著貼片機(jī)的貼裝精度和速度。

視覺(jué)貼片機(jī)工作原理

高性能貼片機(jī)普遍采用視覺(jué)對(duì)中系統(tǒng)。視覺(jué)對(duì)中系統(tǒng)運(yùn)用數(shù)字圖像處理技術(shù)，當(dāng)貼片頭上的吸嘴吸取元件后，在移到貼片位置的過(guò)程中，由固定在貼片頭上的或固定在機(jī)身某個(gè)位置上的照相機(jī)獲取圖像，并且通過(guò)影像探測(cè)元件的光密度分布，這些光密度以數(shù)字形式再經(jīng)過(guò)照相機(jī)上許多細(xì)小精密的光敏元件組成的CCD光耦陣列，輸出0～255級(jí)的灰度值?；叶戎蹬c光密度成正比，灰度值越大，則數(shù)字化圖像越清晰。數(shù)字化信息經(jīng)存儲(chǔ)、編碼、放大、整理和分析，將結(jié)果反饋到控制單元，并把處理結(jié)果輸出到伺服系統(tǒng)中去調(diào)整補(bǔ)償元件吸取的位置偏差，最后完成貼片操作。

它通過(guò)視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)對(duì)不同元件進(jìn)行視覺(jué)識(shí)別，能高速高精度貼裝微小片狀元件、精細(xì)IC元件或異形元件。

基于視覺(jué)定位的多功能SMT貼片機(jī)在重要部件如貼裝主軸、動(dòng)/ 靜鏡頭、吸嘴座、送料器上進(jìn)行了Mark（直徑為1.00mm 的圓孔） 標(biāo)識(shí)， 機(jī)器視覺(jué)能自動(dòng)求出這些Mark的中心系統(tǒng)坐標(biāo)建立貼片機(jī)系統(tǒng)坐標(biāo)系和PCB、貼裝元件坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，計(jì)算得出貼片機(jī)三維運(yùn)動(dòng)的精確坐標(biāo)；貼裝頭根據(jù)導(dǎo)入的貼裝元件的封裝類(lèi)型、元件編號(hào)等參數(shù)到相應(yīng)的位置抓取吸嘴、吸取元件；靜鏡頭依照視覺(jué)處理程序?qū)ξ≡M(jìn)行檢測(cè)、識(shí)別與對(duì)中；對(duì)中完成后貼裝頭將元件貼裝到PCB上預(yù)定的位置。這一系列元件識(shí)別、對(duì)中、檢測(cè)和貼裝的動(dòng)作都是工控PC 機(jī)根據(jù)相應(yīng)指令獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)后指導(dǎo)控制系統(tǒng)自動(dòng)完成。

視覺(jué)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

基于視覺(jué)定位的多功能SMT 貼片機(jī)的控制系統(tǒng)主要完成X-Y-Z 三坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制、圖像采集、PCB板的自動(dòng)進(jìn)出與定位，送料器的自動(dòng)進(jìn)給、吸嘴真空電磁閥自動(dòng)控制等功能。

貼片機(jī)的控制系統(tǒng)由工業(yè)PC、運(yùn)動(dòng)控制卡、圖像卡、I/O接口板等組成，實(shí)現(xiàn)了三坐標(biāo)和外圍I/O 接口控制，保證運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性和快速響應(yīng)性，配合機(jī)械、視覺(jué)模塊實(shí)現(xiàn)整機(jī)功能。工業(yè)PC是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)整機(jī)數(shù)據(jù)的采集傳送、分析處理功能，并向各部分發(fā)出指令，完成機(jī)械傳動(dòng)、圖像處理及檢測(cè)功能。運(yùn)動(dòng)控制卡主要實(shí)現(xiàn)三坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)的采集， 傳送各種加工數(shù)據(jù)，動(dòng)作執(zhí)行指令功能等。圖像卡主要是采集和傳送各種貼裝元器件和PCB板上標(biāo)識(shí)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

視覺(jué)系統(tǒng)可以通過(guò)人機(jī)交互界面與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和系統(tǒng)標(biāo)定系統(tǒng)交換信息，也可以自動(dòng)交換信息。通過(guò)人機(jī)界面可以觸發(fā)視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行圖像實(shí)時(shí)采集、關(guān)閉采集、讀入圖像、顯示圖像等功能。人機(jī)界面系統(tǒng)發(fā)送自動(dòng)作業(yè)命令時(shí)，由視覺(jué)系統(tǒng)發(fā)送坐標(biāo)值，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確貼裝。

貼片機(jī)的視覺(jué)系統(tǒng)中，主要解決了兩大難題：一是視覺(jué)系統(tǒng)的集成，它包括LED光源程控、圖像攝取、數(shù)傳輸、圖像處理等技術(shù)；二是算法，主要涉及到元件識(shí)別、圖像處理速度等問(wèn)題。該貼片機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)采用了索尼攝像頭和MATROX圖像處理卡，實(shí)現(xiàn)PCB板的定位， 元件的自動(dòng)識(shí)別、對(duì)中與檢測(cè)，系統(tǒng)坐標(biāo)的自動(dòng)標(biāo)識(shí)，自動(dòng)修正貼裝位置偏差等功能，有“機(jī)器的眼睛”之稱(chēng)。

隨著工業(yè)產(chǎn)品集成化越來(lái)越高，產(chǎn)品成本不斷的壓縮，傳統(tǒng)的采用工裝夾具定位，鎖螺絲固定的方式逐漸被市場(chǎng)淘汰。而整體集成采用視覺(jué)定位貼片、點(diǎn)膠固定的方式在產(chǎn)品制造過(guò)程中越來(lái)越受到市場(chǎng)的歡迎，現(xiàn)在工業(yè)中需要采用貼片點(diǎn)膠技術(shù)就越來(lái)越多。

點(diǎn)膠貼合技術(shù)在產(chǎn)品裝配過(guò)程中有非常競(jìng)爭(zhēng)力的成本優(yōu)勢(shì)和完好的產(chǎn)品美觀度，企業(yè)要做好點(diǎn)膠貼合，加入視覺(jué)系統(tǒng)是尤為重要的。而中科天工恰恰是視覺(jué)系統(tǒng)這塊的資深行家，為點(diǎn)膠機(jī)、貼片機(jī)、等研制出專(zhuān)業(yè)的視覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)；使得設(shè)備的機(jī)械臂更加精準(zhǔn)快速地拾取放置于附近的電子元器件，在線(xiàn)路板上進(jìn)行完整組裝，組裝過(guò)程無(wú)需人工參與，實(shí)現(xiàn)“機(jī)器換人”。中科天工視覺(jué)控制系統(tǒng)是將CAD繪圖+機(jī)器視覺(jué)+運(yùn)動(dòng)控制+數(shù)據(jù)庫(kù)管理完美結(jié)合起來(lái)，適用于各種點(diǎn)膠、貼片，示教更直觀，簡(jiǎn)單，運(yùn)行速度更快，更平穩(wěn)，借助視覺(jué)定位，匹配，糾正，實(shí)現(xiàn)普通系統(tǒng)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。

整理 | 天工TIME

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