视觉自动对位系统讲义

视觉自动对位系统讲义工程部:郑茂强2010/01讲义要点一.视觉自动对位系统构成二.视觉自动对位系统选型三.视觉自动对位系统应用一.视觉自动对位系统构成对位前对位后视觉自动对位通过CCD将图像采集到图像对位处理系统,再通过图像对位处理软件,算出偏移位置和角度,再传送给外部运动制器,进行位置纠正.一.视觉自动对位系统构成视觉自动对位流程:运动平台已经能正常运行,CCD安装并正常成像根本平台类型(XYQ,UVW…),设置平台参数,做模板,对位精度等自学习(Calibration),算出平台与CCD之间的关系.拍目标拍对像对位,自动算出偏移距离和角度(脉冲数)根据对位得出的偏移脉冲值控制平台运动一.视觉自动对位系统构成相机与镜头FV-alignerXPe/P3-800UNT(显示器)(PLC)(FV-AlignerENG)(对位主机)运动控制器(运动控制平台)滚动球/鼠标/键盘(触摸屏人机界面)光源,棱镜(FV-AlignerUNT直接控制驱动器)一.视觉自动对位系统构成对位主机:目前公司代理的对位系统有:松下:A210(手动对位)PV310(自动对位)(详细资料见:松下选型手册P26-P27)FAST:带轴卡-FV2300-ENG不带轴卡-FV2300-UNT(旧型为FV1100)FV-AlignerII(对位软件)FV1100FV2300PV310A210二.视觉自动对位系统选型松下对位系统:算出两台摄像机所拍摄的对位标记的补正量使用UVW方式／XYθ方式的平台,进行对位位置控制精度在1μm以上(需要高精度移动平台)PV310摄像机A摄像机B操作手柄二.视觉自动对位系统选型松下对位软件:使用高精度平台,位置控制PLC进行全自动对位.适应在线生产或生产线自动化程度比较高的场合.[操作说明]二.视觉自动对位系统选型松下对位软件:[松下对位介绍.ppt]二.视觉自动对位系统选型FAST对位系统:FV-aligner系列是一款多功能，高精度的定位型图像处理装置。进行定位时，在相机读取的图像信息的基础上，自动计算出定位所需的XYθ移动量，然后通过控制一个三轴平台（或者四轴平台）的移动，实现对工件进行XYθ校正，从而达到精确对位的目的。FV-1100FV-2300二.视觉自动对位系统选型FAST对位结构图:FV-aligner-ENG・利用图像资料输出定位所需要的移动量数值给与外部控制器・轴控制部分由外部控制器作控制FV-aligner-UNT・利用图像资料将定位所需要的移动量换算为脉波数来进行轴控制等操作。相机FV-aligner-ENG外部控制器驱动器马达指令移动量相机FV-aligner-UNT指令外部控制器驱动器马达二.视觉自动对位系统选型FAST对位结构图(不带轴卡)FV-aligner-Eng:二.视觉自动对位系统选型FAST对位结构图(带轴卡)FV-aligner-unt:二.视觉自动对位系统选型FAST对位软件(FV-Aligner):FV-Aligner对位软件,相机角度不限,支持多种平台,强大的自动校正功能,Mark点搜索方式自动校正功能可以计算每台相机与平台的相对位置，包括相机、中心点、相机与平台的角度、相机解析度（mm/像素）、平台的旋转中心点等参数。定位时，FV-aligner利用校正参数作演算从而执行精密定位。CCD个数,角度,方向不限支持多平台Ｙ１Ｘ1Ｘ２Ｙ２二.视觉自动对位系统选型对位用CCD相机①COG对位系统中因拍照视野范围约为3mm，所以用普通的30万像素相机即可。②相机拍照IC及玻璃进属于静止状态下拍照，通常用普通隔行扫描相机即可。如：松下：ANM832(包含相机电缆线)Sentech：STC-E43A或STC-E42A(没有包含相机电缆线12W02)ANM832STC-E43A/42A二.视觉自动对位系统选型特别注意：如果使用Sentech公司的STC-E43A或STC-E42A则需要另外配电缆线，电缆线的相关参数如下所示：红色虚线为需要另外增加二.视觉自动对位系统选型FAST-FV2300视频采集接口：STC-E43A/42A(12针接头)RICE-001a/bBNC接头RICE-001a/b采集卡(BNC)FVC01采集卡(12Pin)二.视觉自动对位系统选型FAST-FV2300视频采集接口：FV2300如使用STC-E43A/42A相机配RICE-001a/b采集卡,则需要一条12针转BNC,带电源的转接线(相机电源一般为12V)二.视觉自动对位系统选型对位用USB相机：新的FastAligner对位系统已经支持USB接口相机.分辨率可以支持200万像素甚至更大分辨率相机.Sentech公司STC-TB33USB/STC-TB83USB/STC-TB200USB选型要点:根据客户机台结构,选择USB数据线接口安装的位置.AT型(转角接头)和AS型(垂直接头).详细请看Sentech选型手册P3页200万像素CCD帧率为15fps(高速),7.5fps(中速),3.5fps(低速),需根据客户要求选型,如3.5fps(低速)模式可能不能达到客户检测速度的要求.二.视觉自动对位系统选型LED点光源对位用高亮度LED点光源①因待检测的对象为IC金属面和玻璃面，因此要用同轴点光源。②因对位系统放大倍数较高，选用高倍率的平行远心镜头，其Fno值大，镜头通光亮较低，那么需要高亮度ＬＥＤ光源。二.视觉自动对位系统选型LED点光源亮度对比表Moritex的MML6-ST65D相关参数二.视觉自动对位系统选型Moritex各种点光源与镜头倍率对应表（建议表）镜头MCEL系列MCEC系列MCEP系列MCEP-C□-070系列2倍以内：例：MML1-HR65D√√√√2-6倍：例：MML4–HR40DMML4–HR65DMML4–HR110D××√√6倍以上：例：MML8–HR40DMML6–HR65DMML12–HR110D××√√二.视觉自动对位系统选型Moritex点光源与控制器对应表点光源型号对应控制器1MCEL系列MLEK-A080W1LRDMLEK-A080W1LRMLEK-A080W2LRDMLEK-A080W2LRMLEK-A230W1LRDMLEK-A230W1LRMLEK-A230W2LRDBMLEK-A230W2LR2MCEP系列MLEP-A035W1LRMLEP-A035W1LRDMLEP-A035W3LRMLEP-A035W3LRD3MCEC系列MLEK-A080W1LRDMLEK-A080W1LRMLEK-A080W2LRDMLEK-A080W2LRMLEK-A230W1LRDMLEK-A230W1LRMLEK-A230W2LRDBMLEK-A230W2LR4MML-AD-LED-CR12系列直接接DC12V电源即可二.视觉自动对位系统选型对位用镜头,垫环:可根据客户对位的精度和物距要求进行选型:选型时请注意景深和畸变问题会影响对位精度.如:客户要求要对一块PCB板进行对位,物距约为130mm,宽度约为3mm的Mark点,厚度为2mm,精度为15um以内则,根据查表可知:ML05-132N的视野为:7.2mm*9.6mm,景深为:1.95mm,物距为:132.5mm,如果选用30万像素的CCD,则精度为:9.6mm/640像素=15um二.视觉自动对位系统选型对位用棱镜:当要对位的物体距离或安装环境使目前CCD无办法直接成像时,就要通过棱镜来实现成像.二.视觉自动对位系统选型目前常见对位平台:XYθ平台UVW平台Xθ+Y平台Ｙ１Ｘ１Ｘ２Ｙ２4軸平台二.视觉自动对位系统选型自动Calibration解说：可以自动高精度检出相机安装位置Calibration基准：检出基准Mark位置（图中）ＵＶＷ轴：白→马达停止水蓝色→马达动作＋：平台中心(法视特已获日本专利)二.视觉自动对位系统选型Ｘ方向移动Y方向移动＋θ方向移动－θ方向移动以Mark为中心向＋θ方向移动以Mark为中心向－θ方向移动自动Calibration(法视特已获日本专利)二.视觉自动对位系统选型COG对位光学系统标准配置检测任务：精确定位微小Mark点，根据Mark点的位置将IC与玻璃正确对位并贴附。检测对象：主要用于电子行业的IC和LCD上的Mark点精确定位定位精度：0.005mm定位要求：自动定位并显示对位误差系统说明：所谓COG（ChipOnGlass）技术，指的是运用一种包含金属颗粒的粘性膜（异方向性导电膜ACF），通过预压将IC芯片邦定在LCD玻璃板上，使IC与LCD玻璃板之间的线路连通。正如上面谈到的一样，IC芯片面积小，但I/O端数量多。要想使IC与LCD玻璃板之间的线路很好的连通，就需要对IC和LCD进行非常精确的定位，保证足够的定位精度。而IC和LCD上微小的Mark点使得通过人眼定位变的困难重重，而且人眼的易疲劳和主观性对这种高精度的对位带来严重隐患，因此采用视觉对位系统。COG设备的相关知识：二.视觉自动对位系统选型COG对位光学系统标准配置COG对位光学系统的选型要点:液晶玻璃面板的Mark和IC上的Mark比较小,约为1mm左右,因为要求镜头的放大倍率稍高.而玻璃大小本身比较小,所以需要通过镜头上加棱镜才能正常成像.光源方面,因玻璃表面mark的反光较强,故选用同轴点光源能达到比较好的成像效果.二.视觉自动对位系统选型COG对位光学系统标准配置(参考表）注：实际情况会有变化名称型号数量品牌备注1对位主机PV3101Panasonic控制方式需与外部通讯2远心镜头MM6-ST65D2Moritex光学倍率6倍物距：65mm3左侧视棱镜MML-PSV16L1Moritex现是3mm间距，另有1.5间距可提供4右侧视棱镜MML-PSV16R1Moritex现是3mm间距，另有1.5间距可提供5高亮度点光源MCEP-CW82Moritex白色亮度最高6点光源控制器MLEP-A035W3LR1Moritex控制器可接3个光源，但只需要接2个就可以了7LED点延长线M-RCB402L2MoritexSMD可代用8CCD相机STC-E43A2Sentech静态隔行扫描相机9CCD相机电缆线12W022Sentech12针相机延长线二.视觉自动对位系统选型全自动曝光机对位光学系统标准配置全自动PCB曝光机对位系统选型要点:PCB板比较厚,1~3mm,故选镜头时,要考虑镜头景深问题.光源,可考虑用背光,或均匀日光灯(加滤光片)PCB板面积比较大,Mark点也比较大,一般视野为8mm-5mm左右,CCD直接安装而不用棱镜.二.视觉自动对位系统选型自动曝光机对位光学系统标准配置(参考表）注：实际情况会有变化名称型号数量品牌备注1对位主机FV2300-ENG(不带轴卡)1FAST控制方式需与外部通讯2普通CCTV镜头ML-5018MP4Computar可变焦,3CCD相机STC-E43A4Sentech静态隔行扫描相机4CCD相机电缆线12W024Sentech12针相机延长线(带电源)5CCD视频延长线BNC同轴线4一般电脑城有卖6789三.视觉自动对位系统应用钢印机（钢板印刷等）切割机（晶片、陶瓷、玻璃等）贴合机（LCD、FPC等）曝光机（LCD、PCB等）光罩印刷机（晶片，LCD、PCB等）贴附机（TAB、ACF等）动画演示0123PCBVUW2.1曝光機－流程－1.移动玻璃面板至平台2.检出模板上的标志3.自动定位4.确认最终精度5.用紫外线灯进行露光6.排出玻璃面板紫外线灯相机平台玻璃面板模板2.2玻璃贴合机－流程－1.将玻璃面板Ⅱ上的标志移动到相机视野内2.检出并登录目标位置3.将玻璃面板Ⅰ移动至平台4.检出玻璃面板Ⅰ上的标志并进行定位5.粘合玻璃面板ⅠⅡ6.排出玻璃面板平台密封剂玻璃面板Ⅰ玻璃面板Ⅱ控制头相机2.3点灯检查机－流程－1.检出并登录目标位置2.将玻璃面板ⅠⅡ移动至平台3.检出玻璃面板ⅠⅡ的标志并进行定位4.点灯检查5.排出玻璃面板ⅠⅡ平台玻璃面板ⅠⅡ检查机2.4ACF热