定位/对准
定位/对准
和部件及产品的数量及缺货、异物及瑕疵等外观检测、长度及直径等尺寸检测一样,积极导入视觉系统的工序,就是定位/对准。在如下工序中,导入了利用视觉系统系统的定位/对准。
- 定位玻璃印刷电路板
- 测量标签及条码的偏移
- 辨别IC芯片等的方向
- 检测食品容器盖的偏移
- 控制工作设备的位置(机械手视觉)等
本资料为您介绍利用图像处理进行定位的基本原理及其具体应用。
通过视觉系统检测位置,定位/对准的基本原理
如何实现快速准确的定位?
要实现生产工序的高效化,必须能够在瞬间检测出工件与工作设备或工作台的位置关系,实施精密的控制。这项检测如果存在精度问题,就会导致不良品的产生;检测及控制一旦存在时滞,就会降低生产性。要实现工厂自动化(FA:Factory Automation),正确快速的定位/对准功能是不可或缺的,视觉系统作为其手段,正在进一步扩大应用范畴。
定位/对准中的课题
![](/Images/ss_visionbasics_inspection04_img01_1694779.jpg)
在液晶面板的生产中,玻璃及薄膜的贴附等,必须确保高精度的定位。近年来,虽然视觉系统系统正在被不断普及到定位功能中,仍面临以下的课题。
- 由视觉系统系统实施的定位,在校正时需要花费时间和人工
- 黑匣子化的处理,难以进行功能追加等,缺乏通用性
- 要实现高精度的高速定位,必须具备专业知识
- 无法达到要求精度,实际用途有限
但近年来,借助自动实施校正的“自动校正”功能,及正确位置对准精度的提升,这些课题正在被逐渐攻克。
视觉系统定位的流程
首先,对利用视觉系统的定位/对准流程进行理解很重要。实际情况会因视觉系统系统的不同而存在差异,下面将针对操作简单、容易拓展功能的基恩士“XG-X系列”产品,以玻璃贴合为例,介绍定位的基本流程。
自动校正
借助图形搜索(搜索处理)等,检测对准标记的位置信息,计算出载物台轴方向及旋转中心位置。
![自动校正](/Images/ss_visionbasics_inspection04_img02_1694780.jpg)
基准位置注册
移动目标物,注册目标位置。
![基准位置注册](/Images/ss_visionbasics_inspection04_img03_1694781.jpg)
对准
测量目标物的位置,计算距离基准位置的补正量。
![对准](/Images/ss_visionbasics_inspection04_img04_1694782.jpg)
定位
将计算得出的位置信息反馈到PLC等上位系统中,控制载物台实施定位。
![定位](/Images/ss_visionbasics_inspection04_img05_1694783.jpg)
视觉系统定位的优势
将视觉系统系统导入定位/对准功能,可获得以下优势。
以图形搜索实现高精度的位置检测
图形搜索(搜索处理),是利用视觉系统进行定位/对准时的必需技术。图形搜索中,会自动检测作为基准的图像及图形(标记),该标记也被称为“对准标记”、“定位标记”。此时,利用镜头失真补正及滤波器功能,能够实现高精度的位置检测。
![](/Images/ss_visionbasics_inspection04_img06__2027546.jpg)
![](/Images/ss_visionbasics_inspection04_img07_1l_2027547.jpg)
补正前
![](/img/ss/common/icon_arrow_01.png)
![](/Images/ss_visionbasics_inspection04_img07_1r_2027548.jpg)
补正后
![原图像](/Images/ss_visionbasics_inspection04_img07_2l_2027549.jpg)
补正前
![](/img/ss/common/icon_arrow_01.png)
![](/Images/ss_visionbasics_inspection04_img07_2r_2027550.jpg)
补正后
自动校正带来的生产效率提升
在通过坐标进行的位置控制中,存在工件与工作台间偏移、检测精度等问题,难以实现理想的位置、角度检测。近年来,随着图形搜索(搜索处理)技术的进步,自动校正的精度实现了飞跃性的提升。自动进行高速、高精度校正成为了可能,实现了生产效率提升。
借助视觉系统的高精度检测,为正确的控制提供了支持
近年来,在高像素数视觉系统的基础上,视觉系统技术的进步也使得对准标记的高精度检测成为了可能。基恩士推出了业内精度超高的轮廓形状搜索工具“ShapeTrax”,在直线性、重复性方面均可实现0.025像素的精确位置检测。
![](/Images/ss_visionbasics_inspection04_img08_1694786.jpg)
不仅能检测对准标记,即使没有对准标记,也能根据实际用途,进行印刷电路板隅角虚拟交点检测、晶圆槽定位等灵活多样的位置检测。
![检测印刷电路板隅角下层交点](/Images/ss_visionbasics_inspection04_img09__2027551.jpg)
检测印刷电路板隅角下层交点
![晶圆槽定位](/Images/ss_visionbasics_inspection04_img10__2027552.jpg)
晶圆槽定位
借助超高像素相机实现的定位/对准
基恩士发挥了业内超强的问题解决能力,推出了6400万像素的超高像素相机。诸如30万像素、200万像素等低像素数相机,存在下列问题,而超高像素数相机却可以解决这些烦恼。
您是否曾对这些问题感到烦恼?
R部分较多的产品,角部分的检测不稳定,位置检测也不稳定
传统*
![](/Images/ss_visionbasics_inspection04_img11l_2027553.jpg)
R部分越多,直线部分的长度越短,角部分的检测越发不稳定。
或者产品整体不具备直线位置,根本无法检测直线。
*与本公司CA-H200M系列产品的比较
![](/img/ss/common/icon_arrow_01.png)
使用6400万像素 相机对产品整体 进行完整拍摄
今后
![](/Images/ss_visionbasics_inspection04_img11r_2027554.jpg)
可以在维持原有精度的同时,对产品整体进行完整拍摄。 因此, 即使对于形状复杂的产品,也能以高精度检测形状整体的轮廓。
只要用6400万像素相机对产品整体进行完整拍摄,即使形状复杂,也能实现高精度的轮廓检测。对于形状多样的产品,也能实现高精度的对准。
同一生产线上会生产多种产品,存在切换的麻烦
传统*
![](/Images/ss_visionbasics_inspection04_img12l_2027555.jpg)
产品的尺寸频繁变化。因此,
每进行一次切换,就会产生布局变更的工时。
*与本公司CA-H200M系列产品的比较
![](/img/ss/common/icon_arrow_01.png)
使用6400万像素 相机对产品整体 进行完整拍摄
今后
![](/Images/ss_visionbasics_inspection04_img12r_2027556.jpg)
无需切换而实施布局变更。 相机也被固定,所以结构更简单。
所用的相机分辨率较低时,要实现目标精度,就必须将拍摄视野变窄。所以,在同一生产线上实施多项生产时,每进行一次切换,会同时产生相机布局变更的工时。但只要用6400万像素相机对产品整体进行完整拍摄,就能免除切换的工时,可固定使用相机,能够构建起简单的生产系统。此外,可以统一进行多种产品的检测。
在与对准相独立的工序中,实施利用视觉系统的外观/尺寸检测
传统*
![](/Images/ss_visionbasics_inspection04_img13l_2027557.jpg)
在与对准相独立的工序中,实施外观检测及尺寸检测。
因此装置体积较大。
*与本公司CA-H200M系列产品的比较
![](/img/ss/common/icon_arrow_01.png)
使用6400万像素 相机对产品整体 进行完整拍摄
今后
![](/Images/ss_visionbasics_inspection04_img13r_2027558.jpg)
在进行对准的同时, 实施产品 整体的外观检测及尺寸检测。
除了对准,在其他独立工序中实施外观检测及尺寸检测的案例还有很多,只要用6400万像素相机对产品整体进行完整拍摄,就能同时进行对准和产品的整体外观检测。最终有助于减小生产设备的体积。
具体应用
近年来,产品的高精度化发展迅猛,要求生产工序具备高准确性。近期还同时要求提高生产性和成品率。为了满足这一需求,对利用视觉系统系统的定位/对准需求正在逐步增长。下面将就利用视觉系统及校正的部分导入案例进行介绍。
组装车身时的定位孔感应
工业用机械手作为焊接、搬运、组装等生产工序中不可或缺的重要部分,在此前的作业中,会产生原点搜索及定位等坐标示教工时。此外,还必须根据产品及个体的差异进行微调,现在只要利用视觉系统实施定位及校正,就能解决这些问题。例如在组装车门等重量部件时,通过视觉系统确认定位孔实施机械手控制,能实现更精准的快速生产。基恩士还推出了机械手视觉等面向工业用机械手的解决方案。
![组装车身时的定位孔感应](/Images/ss_visionbasics_inspection04_img14_1694792.jpg)
图形的位置偏移
对于用于半导体元件制造中的晶圆片,µm水平的图形偏移可能会成为致命的缺陷。因此,虽然常常必须用光学显微镜等检测,获取缺陷的位置信息,现在只要利用诸如支持2100万像素彩色相机的“XG-X系列”,就可以正确检测包括晶圆片旋转方向在内的图形及位置的偏移。
![图形的位置偏移](/Images/ss_visionbasics_inspection04_img15_1694793.jpg)
电子部件的组装
随着智能手机、平板电脑等设备小型化的发展,电子设备行业对组装精度的要求增高。“XG-X系列”支持实现同级超高像素数的高分辨率大视野2100万像素彩色相机,能够清晰检测芯片的细微部位,实现高精度的对准。对于诸如电子部件这样的细小部件,也能进行正确组装。
![电子部件的组装](/Images/ss_visionbasics_inspection04_img16a__2027559.jpg)
![](/Images/ss_visionbasics_improvement02_img02_1l_2027500.jpg)
6400万像素相机的实力
对有效像素数达6400万像素(8192x7808)的大容量图像,超高倍速、最快57.6ms的高速传输。31万像素相机 难以达成的细微缺陷检测、大型工件 细微部位检测等,成为了可能。
![](/img/ss/common/icon_arrow_01.png)
31万像素
![](/Images/ss_visionbasics_improvement02_img02_2l_2027501.jpg)
图像整体模糊, 完全无法进行辨 别。
500万像素
![](/Images/ss_visionbasics_improvement02_img02_2c_2027502.jpg)
芯片的轮廓 模糊,难以实现 正确检测。
6400万像素
![](/Images/ss_visionbasics_improvement02_img02_2r_2027503.jpg)
细微部位都拍摄 得非常清晰,能 进行正确判断。