定位/对准

定位/对准

通过视觉系统检测位置,定位/对准的基本原理

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
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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。

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定位/对准中的课题

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。

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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
基准位置注册

移动目标物,注册目标位置。

基准位置注册
对准

测量目标物的位置,计算距离基准位置的补正量。

对准
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
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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。

自动校正带来的生产效率提升

在过去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。

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
晶圆槽定位
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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2100万像素的超高像素相机。诸如30万像素、200万像素等常规低像素数相机,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

只要用2100万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

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2100万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

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2100万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。

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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。最近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,过去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。

机械手视觉介绍

组装车身时的定位孔感应
图形的位置偏移

对于用于半导体元件制造中的晶圆片,nm水平的图形偏移可能会成为致命的缺陷。因此,虽然过去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
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
2100万像素相机的实力 对有效像素数达2100万像素(5104 × 4092 pix)的大容量图像,以16倍速、110 ms进行高速传输。过去未能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。
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