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傳感器

機(jī)器視覺之ckvision經(jīng)典作品

2025China.cn   2010年08月12日
  創(chuàng)科視覺應(yīng)用典型案例
 
1 定位&引導(dǎo)(Locate & Guide )
  所謂定位就是找到被測的零件并確定其位置,輸出位置坐標(biāo),絕大多數(shù)的視覺系統(tǒng)都必須完成這個(gè)工作;引導(dǎo)就更容易理解了,當(dāng)被測物體的坐標(biāo)被準(zhǔn)確定位之后,常常需要根據(jù)前一步確定的位置來完成下一個(gè)動(dòng)作(比如機(jī)器手進(jìn)行抓取、激光進(jìn)行切割和焊接頭進(jìn)行焊接等)。很明顯,這是視覺行業(yè)里被最密集使用的技術(shù),定位的精度、速度和重復(fù)度就是各個(gè)視覺系統(tǒng)相互攀比的指標(biāo),由深圳創(chuàng)科自動(dòng)化控制技術(shù)有限公司推出的視覺開發(fā)工具CKVision在這方面有著當(dāng)仁不讓的優(yōu)勢,該平臺(tái)在激光行業(yè)(切割)、半導(dǎo)體行業(yè)(Die bonder、COG、Wire bonder、Flip-chip Bonder、元件封裝)和電子行業(yè)等有著諸多成功的應(yīng)用,最近又開拓了制卡行業(yè)焊線引導(dǎo)的新客戶。以下列舉幾種典型的案例。
  典型案例之激光商標(biāo)切割系統(tǒng)
  檢測任務(wù):根據(jù)輸入的CAD文檔自動(dòng)識(shí)別商標(biāo),并準(zhǔn)確定位其位置,然后引導(dǎo)激光頭進(jìn)行切割,并能對(duì)被切割材料變形實(shí)時(shí)跟蹤以確保切割準(zhǔn)確無誤。
  檢測要求:
工作面積: 500x350 mm
激光功率:  40~70W
切割速度:  0~40,000mm/min
定位精度:  <0.01mm
CCD 攝像頭分辨率: 320-800萬像素
總功率:  <1250W
  檢測說明:
  本系統(tǒng)主要任務(wù)是根據(jù)CAD(或者其它電子文檔)輸入的商標(biāo)圖形,用軟件在視野內(nèi)自動(dòng)尋找與輸入圖形相同的圖案,然后定位并輸出商標(biāo)中心點(diǎn)的坐標(biāo),然后根據(jù)這些坐標(biāo)指引切割裝置進(jìn)行切割。由于檢測對(duì)象是很軟的材料,變形(拉伸和縮?。┦窃谒y免的,,這就要求軟件能輸出實(shí)測圖像相對(duì)于模板圖像的比例系數(shù)并進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。該領(lǐng)域最新的進(jìn)展是沿商標(biāo)圖案的實(shí)測邊緣進(jìn)行切割,可獲得更高切割精度。CKVision軟件提供了實(shí)現(xiàn)該功能的函數(shù)。
  該系統(tǒng)是由客戶自主開發(fā),采用黑白高清晰度CCD系統(tǒng),經(jīng)過客戶多方比較,由于CKVision的定位和檢測速度非???,定位精度非常高。
  典型案例之COG對(duì)準(zhǔn)引導(dǎo)系統(tǒng)
  檢測任務(wù):精確定位微小Mark點(diǎn),根據(jù)Mark點(diǎn)的位置將IC與玻璃正確對(duì)位并貼附。
  檢測對(duì)象:該系統(tǒng)主要用于電子行業(yè)的IC和LCD上的Mark點(diǎn)精確定位
  定位精度:0.005mm
  定位要求:自動(dòng)定位并顯示對(duì)位誤差
  系統(tǒng)說明:
  所謂COG(Chip On Glass)技術(shù),指的是運(yùn)用一種包含金屬顆粒的粘性膜(異方向性導(dǎo)電膜ACF),通過預(yù)壓將IC芯片邦定在LCD玻璃板上,使IC與LCD玻璃板之間的線路連通。正如上面談到的一樣,IC芯片面積小,但I(xiàn)/O端數(shù)量多。要想使IC與LCD玻璃板之間的線路很好的連通,就需要對(duì)IC和LCD進(jìn)行非常精確的定位,保證足夠的定位精度。而IC和LCD上微小的Mark點(diǎn)使得通過人眼定位變的困難重重,而且人眼的易疲勞和主觀性對(duì)這種高精度的對(duì)位帶來嚴(yán)重隱患,因此采用視覺對(duì)位系統(tǒng)。
  由深圳市創(chuàng)科自動(dòng)化控制技術(shù)有限公司開發(fā)的COG視覺對(duì)位控制系統(tǒng),硬件方面選用了高性能的圖像采集卡、高亮度穩(wěn)定的LED光源,保證整個(gè)系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性,鏡頭選用百萬像素的高倍鏡頭,保證足夠的放大率,進(jìn)而確保最后的精度。軟件運(yùn)用CKVision視覺開發(fā)包,以及其功能獨(dú)特的幾何圖像定位技術(shù)FindModel。該系統(tǒng)誤差可以控制在0.005mm,其重復(fù)精度可以達(dá)到1/10Pixcel,在COG精確對(duì)位方面取得理想的效果。
典型案例之  固晶機(jī)(Die Bonder)拾片引導(dǎo)系統(tǒng)
  檢測內(nèi)容:將晶片(Die)從晶圓(Wafer)上自動(dòng)取放到料帶上,并準(zhǔn)確放置。
  檢測要求:通過視覺定位和引導(dǎo),將晶片從晶圓(Wafer)上自動(dòng)取放到基板上;速度:50ms/pcs。
  系統(tǒng)說明:
  晶圓上的單個(gè)晶片面積非常?。s0.078平方毫米),數(shù)量極多,且位置不固定,因此對(duì)傳統(tǒng)裝片機(jī)的電機(jī)走位精度、工作穩(wěn)定性和速度提出了非常高要求。傳統(tǒng)裝片機(jī)存在以下幾個(gè)重要弊?。?BR>  * 走位不準(zhǔn):因?yàn)榫懈罴熬A貼膜等原因很容易造成晶片在晶圓上位置分布不均。
  * 晶片浪費(fèi):晶片在晶圓上呈圓形分布,采用傳感器定位邊界的方法勢必會(huì)造成邊界定位不準(zhǔn)而致使一些晶片拾取不到,從而在晶圓上殘留一些晶片。
  * 操作較為麻煩:由于機(jī)器以固定步距及方向行走,所以晶圓與電機(jī)的水平一致性要求非常高,極小的角度偏差都會(huì)導(dǎo)致累加誤差過大,這就要求操作員在每次換料時(shí)耐心的將晶圓與電機(jī)位置調(diào)到最佳,而且每次開始時(shí)都需要操作員手工進(jìn)行晶片對(duì)位。因?yàn)檫吔缍ㄎ徊捎脗鞲衅鳎瑱C(jī)器需要操作員不斷手工調(diào)節(jié)邊界傳感器位置,較為繁瑣。
  * 效率較低:由制作工藝本身造成的晶圓上存在相當(dāng)數(shù)量的壞料或空料,傳統(tǒng)的光電傳感器識(shí)別準(zhǔn)確度不高,導(dǎo)致后期成品合格率下降,影響生產(chǎn)效率。
  
  深圳創(chuàng)科公司開發(fā)的固晶機(jī)視覺系統(tǒng)采用圖像識(shí)別技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位、分析及導(dǎo)航,有效地避免了上述的種種問題,使得生產(chǎn)精度,穩(wěn)定性及效率得到極大的提高。其定位檢測部分應(yīng)用CKVision視覺軟件包,導(dǎo)航部分采用Visual C++進(jìn)行編程,其定位精度高,速度快,一次識(shí)別只需30ms。
典型案例之  邦定機(jī)(Wire Bonder)定位引導(dǎo)及掉線檢測系統(tǒng)
  檢測內(nèi)容:檢測晶片位置,自動(dòng)引導(dǎo)Bonding機(jī)進(jìn)行焊接。系統(tǒng)兼有焊線掉線檢測功能。
  檢測要求:該系統(tǒng)用于自動(dòng)定位及引導(dǎo)中功率半導(dǎo)體器件生產(chǎn)中的引線焊接
焊線速度:300ms/pcs
重復(fù)定位精度:2 um
  技術(shù)規(guī)格:
  ◆ 使用電源:220VAC10%、60Hz、可靠接地,最大消耗功率50W
  ◆ 可焊鋁絲線徑:50~150μm (2~5mil)
  ◆ 焊接時(shí)間:10~200ms,2通道
  ◆ 焊接壓力:30~100g,2通道
  ◆ 芯片規(guī)格:寬度、長度最大為2.25mm
  ◆ 工作臺(tái)移動(dòng)范圍: Φ15mm
  系統(tǒng)說明:
  由深圳市創(chuàng)科自動(dòng)化控制技術(shù)有限公司改裝的本系統(tǒng)采用黑白CCD系統(tǒng)檢測,照明使用高亮度的LED光源,可以保證長時(shí)間的穩(wěn)定照明,以保證系統(tǒng)穩(wěn)定的定位精度。
  本系統(tǒng)核心軟件為創(chuàng)科圖像處理單元包CKVision,  重復(fù)定位精度控制在2微米以下。由于工作環(huán)境的關(guān)系,圖像噪音比較大,因此采用了CKVision軟件的FindModel工具。該工具對(duì)環(huán)境光線的影響不敏感,能有效的消除了環(huán)境噪音對(duì)定位結(jié)果的影響,保證了定位的精度。其檢測界面如下:

        2幾何尺寸測量(Gauging)
  傳統(tǒng)的測量方法多是接觸型的測量方法,不僅效率低而且容易損傷被測物。伴隨視覺技術(shù)和激光技術(shù)的發(fā)展,基于現(xiàn)代視覺技術(shù)的幾何特征測量已成為高速生產(chǎn)系統(tǒng)中快速、準(zhǔn)確、全面的對(duì)產(chǎn)品幾何尺寸控制的新方向。利用視覺手段可以對(duì)一維、二維和三維的幾何特征進(jìn)行定量分析,我公司在測量領(lǐng)域也有許多成功案例,比如一些電子零件或機(jī)械零件(E-Block,鉆頭刀口、裸PCB、連接器端子、電樞等)上的幾何特征的測量;在視覺定位和引導(dǎo)系統(tǒng)中,真實(shí)尺寸的測量同樣必不可少;在一些零件好壞判斷過程中,尺寸測量也常常被作為一個(gè)必要參數(shù)。以下僅列舉幾種比較典型的實(shí)例。
 
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    典型案例之  S1圓孔直徑測量機(jī)
    檢測項(xiàng)目:本系統(tǒng)主要檢測硬盤磁頭驅(qū)動(dòng)架S1上軸承孔(Bearing-Hole)的直徑和圓度。
    技術(shù)參數(shù):
    ◆ 半自動(dòng)人工上下料,自動(dòng)送料
    ◆ 尾孔大?。骸?.85±0.01mm
    ◆ 重復(fù)性指標(biāo) GRnR<10%
    ◆ 與通止規(guī)的(Pin Gage)及CMM的相關(guān)性>80%
    ◆ 雙工位操作
    檢測說明:
    由深圳創(chuàng)科自動(dòng)化控制技術(shù)有限公司開發(fā)設(shè)計(jì)的本設(shè)備采用了百萬像素?cái)z像頭和遠(yuǎn)心定倍鏡頭,照明使用同軸LED光源,軟件開發(fā)運(yùn)用高性能的CKVision,使用該軟件強(qiáng)大的定位工具(FindModel)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行精確定位,對(duì)所檢測的軸承孔直徑和圓度進(jìn)行測量。采用半自動(dòng)人工上下料,自動(dòng)送料,并根據(jù)檢測信息提供語音信息提示,檢測結(jié)果在顯示屏上顯示。設(shè)備外形結(jié)構(gòu)如下所示:
    典型案例之 微型鉆頭視覺檢測系統(tǒng)
    檢測任務(wù):檢測微小鉆頭的尺寸是否合格以及是否表面缺陷,并對(duì)不良進(jìn)行分類和計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)和能夠任意更換產(chǎn)品型號(hào)和參數(shù)。
    檢測要求:檢測范圍:直徑為0.2mm—3.5mm(具體可調(diào)整)
    測量精度:< 0.01mm
    缺陷精度:全檢大于0.2mm的表面缺陷
    檢測說明:
    該系統(tǒng)采用普通單色CCD相機(jī)、低角度LED光源照明和定倍率的測量鏡頭,可有效地凸現(xiàn)被測微型鉆頭的刀口部分;軟件使用創(chuàng)科公司的高性能視覺軟件開發(fā)包CKVision,首先對(duì)圖像進(jìn)行標(biāo)定,然后運(yùn)用其FindModel工具對(duì)刀口精確定位,接著根據(jù)獲取圖像應(yīng)用各種測量工具進(jìn)行幾何尺寸地分析測量,根據(jù)檢測結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行比較判斷是否是良品,并根據(jù)參數(shù)對(duì)不良品進(jìn)行分類。由于產(chǎn)品種類很多,不同產(chǎn)品參數(shù)不同,所以增加任意更換產(chǎn)品參數(shù)和保存參數(shù)功能。
    典型案例之 連接器端子尺寸測量系統(tǒng)
    檢測任務(wù):檢測某連接器的相關(guān)尺寸(Pitch)以及圓角弧度
    檢測要求:檢測速度:  1200pin/min。
    檢測精度:尺寸(Pitch)最大0.01mm,不同Gap尺寸精度不同;圓角:0.1度
    檢測說明:
    本系統(tǒng)是由深圳創(chuàng)科自動(dòng)化控制技術(shù)有限公司為客戶開發(fā)的檢測系統(tǒng)。所檢測的產(chǎn)品為沖床出來的連接器端子,因此檢測系統(tǒng)直接安裝在沖床的外邊,直接檢測。本系統(tǒng)硬件采用黑白百萬象素CCD系統(tǒng)提高精度;使用高亮度LED光源照明,并屏蔽了環(huán)境光,既保證了系統(tǒng)光照的穩(wěn)定性,又避免了外界燈光的干擾;鏡頭選用COMPUTAR百萬像素鏡頭,提高圖像的清晰度以確保系統(tǒng)的精度要求。
 由于沖床的速度非常快,精度也非常高,因此對(duì)軟件的性能也要求非常高。本系統(tǒng)檢測和定位軟件運(yùn)用CKVision進(jìn)行二次開發(fā),首先運(yùn)用CKVision軟件的FindModel對(duì)端子進(jìn)行快速精確定位,然后運(yùn)用相關(guān)工具進(jìn)行檢測,由于CKVision軟件的定位和檢測速度都非常塊,整個(gè)檢測時(shí)間只用了47ms,完全滿足客戶的1200pin/pcs。
 
    3.缺陷檢測(Flaw Inspection) 
    “中國制造”需要真正意義的國際化,質(zhì)量和生產(chǎn)率永遠(yuǎn)是最核心的因素。現(xiàn)在國內(nèi)許多制造商越來越認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn),在工業(yè)現(xiàn)場機(jī)器視覺技術(shù)越來越多的用以監(jiān)控生產(chǎn)過程和檢測產(chǎn)品質(zhì)量,從而保證產(chǎn)品的性能和外觀質(zhì)量。目前國內(nèi)絕大多數(shù)生產(chǎn)線的產(chǎn)品檢測都是靠人力完成,不僅會(huì)增加公司的人力投入,也造成了效率低下,因此,用機(jī)器視覺技術(shù)來完成產(chǎn)品的缺陷檢測以及分類、分級(jí)有著巨大的市場需求,同時(shí)也是目前整個(gè)視覺行業(yè)比較熱衷的領(lǐng)域。深圳創(chuàng)科自動(dòng)化控制技術(shù)有限公司目前在印刷質(zhì)量和工件表面缺陷(如缺損、刮痕和污漬等)檢測方面有了不少成功的應(yīng)用。以下是幾個(gè)比較典型的成功解決方案。
    典型案例之 啤酒瓶蓋高速檢測系統(tǒng)
 檢測項(xiàng)目:啤酒瓶蓋的缺陷檢測
    檢測內(nèi)容:
1.  瓶蓋膠墊的損傷檢測
2.  瓶蓋膠墊缺損檢測
3.  瓶蓋齒型缺陷檢測(大小齒、齒的缺損)
4.  瓶蓋圖案套印錯(cuò)誤
5.  瓶蓋圖案位置錯(cuò)位
6.  瓶蓋圖案面臟污檢測
7.  檢測時(shí)間:2400pcs/min
    檢測說明:
    本系統(tǒng)是為一家OEM客戶定制的啤酒瓶蓋高速缺陷檢測系統(tǒng),由于檢測時(shí)間要求非常短,因此采用高速處理視覺軟件包CKVision系統(tǒng)。在硬件方面主要選用了穩(wěn)定均勻的LED光源和低變形率的百萬像素工業(yè)鏡頭,保證采集的圖象質(zhì)量良好。處理器方面我們采用兩套視覺系統(tǒng),分別對(duì)瓶蓋的膠墊面和圖案面進(jìn)行同時(shí)檢測,以便節(jié)省檢測時(shí)間。
    典型案例之 鍵盤表面缺陷檢測系統(tǒng)
    檢測內(nèi)容:檢測鍵盤字符錯(cuò)印、多印、漏??;檢測鍵盤整體偏移;檢測鍵盤上部圓形按鍵角度偏移
    檢測要求:要求多印、漏印或表面污漬的面積不能超過0.4mm×mm,整體偏移小于0 .5mm, 按鍵角度偏移小于1度。
    系統(tǒng)說明:
    鍵盤大小為5cm×4cm左右;一直以來機(jī)器視覺在生產(chǎn)中的應(yīng)用主要集中在定位方面。而在表面檢測方面,由于種種原因機(jī)器視覺一直都得不到很好的應(yīng)用,不難發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致機(jī)器視覺不能很好發(fā)揮其功能的原因主要有以下幾個(gè)方面:
1. 待檢產(chǎn)品的表面缺陷不易被檢測到
2. 待檢產(chǎn)品的表面缺陷位置不易確定
3. 待檢產(chǎn)品的表面缺陷的大小有一定要求
4. 待檢產(chǎn)品的光線條件要求很高
5. 待檢產(chǎn)品往往印刷的顏色多樣
    針對(duì)這些問題深圳創(chuàng)科自動(dòng)化控制技術(shù)有限公司采用合理的光源,設(shè)計(jì)了封閉的照明系統(tǒng),創(chuàng)造了一個(gè)光線穩(wěn)定的相對(duì)封閉的工作環(huán)境,滿足了待檢產(chǎn)品對(duì)光照條件的要求。運(yùn)用 ckvision視覺開發(fā)包,及其獨(dú)特的FindModel定位工具對(duì)鍵盤進(jìn)行精確定位,然后用模板處理的方法對(duì)圖像進(jìn)行處理,可以將鍵盤表面的劃痕,印刷不良,異物等表面缺陷完全檢測。
    光學(xué)字符檢測/識(shí)別(OCV/OCR)
    光學(xué)字符檢測(OCV)與光學(xué)字符識(shí)別(OCR)的區(qū)別在于前者僅需要證明字符的存在與對(duì)錯(cuò),而后者則需要知道是什么字符。OCV在電子/機(jī)械元器件型號(hào)檢測、各類印刷品印刷質(zhì)量檢測等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用;而OCR則在車輛車牌監(jiān)控、產(chǎn)品生產(chǎn)日期提取和文本記錄等方便應(yīng)用得更多。深圳創(chuàng)科自動(dòng)化控制技術(shù)有限公司開發(fā)的鍵盤和啤酒瓶蓋檢測系統(tǒng)都包含OCV功能,特別是在針對(duì)圓柱形物體表面的印刷字符,由于受到傳送方式、圖像捕獲、光照條件等多方面的制約,因而在這些應(yīng)用環(huán)境沒有得到普及,目前仍以人工檢測為主,而由深圳市創(chuàng)科自動(dòng)化控制技術(shù)有限公司開發(fā)的保險(xiǎn)管檢測系統(tǒng)成功地克服了OCV在柱體產(chǎn)品檢測上的瓶頸,該檢測方法也能夠推廣到其它各類立體表面印刷質(zhì)量檢測,以下是部分成功案例。
    典型案例之 保險(xiǎn)管字符檢測系統(tǒng)
    用途說明:
    該設(shè)備用于檢測保險(xiǎn)管兩端壓印字符缺陷,包括字符和認(rèn)證標(biāo)識(shí)漏印、印錯(cuò)、印重以及壓印不完整。能夠克服人眼檢測疲勞引起的誤判,真正做到零缺陷,并且能夠顯著提高生產(chǎn)效率。
設(shè)備特性:
1,振動(dòng)盤自動(dòng)上料、具備自動(dòng)分料、自動(dòng)報(bào)警、達(dá)到連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn);
2,三個(gè)CCD相機(jī)同步拍照;
3,內(nèi)潛強(qiáng)大的CKVision視覺處理軟件對(duì)壓印字符、認(rèn)證標(biāo)識(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理;
4,凸現(xiàn)壓印字符的低角度照明方式;
5,伺服電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤迅速完成壞料剔除;
6,故障報(bào)警和方便的操作界面;
7, 檢查對(duì)象:Φ5*20mm的玻璃和陶瓷保險(xiǎn)管(其它尺寸可選);
8,生產(chǎn)速度:正常生產(chǎn)80pcs/min,生產(chǎn)速度視檢測內(nèi)容的復(fù)雜程度可進(jìn)一步提高;
9,使用壽命:正常使用及定期維護(hù)的條件下,設(shè)備的使用壽命達(dá)10年以上;
    典型案例之 電子元器件上帶檢測系統(tǒng)
    檢測內(nèi)容自動(dòng)檢測識(shí)別和定位產(chǎn)品,輸出產(chǎn)品的位置信息和是否合格信息,并控制機(jī)械部分自動(dòng)取料和分料。
檢測要求:對(duì)料盤的產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)檢測和分類,并根據(jù)檢測信息設(shè)計(jì)最優(yōu)運(yùn)動(dòng)控制方案將產(chǎn)品自動(dòng)分揀送到流水線上;定位精度:0.01mm;檢測速度:50ms/pcs。
系統(tǒng)說明:
    由深圳市創(chuàng)科自動(dòng)化控制技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)的檢測系統(tǒng)采用上下位機(jī)方式分別控制,下位機(jī)為實(shí)際工作機(jī)械控制部分,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手等硬件的直接操作;上位機(jī)為人機(jī)界面及機(jī)器視覺檢測部分,人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互操作,機(jī)器視覺檢測部分對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行取像定位,并根據(jù)結(jié)果分析及導(dǎo)航,得出最優(yōu)的運(yùn)動(dòng)路線對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行取放。
    該設(shè)備采用創(chuàng)科CKVISION視覺系統(tǒng),并采用均勻高亮度的LED光源確保整個(gè)系統(tǒng)的光照穩(wěn)定性,并使用性價(jià)比較高的CK-130M相機(jī)和COMPUTAR百萬像素鏡頭,以保證圖像的清晰度,軟件處理采用高性能的CKVision軟件開發(fā)包,該軟件平移精度可達(dá)1/40亞像素,旋轉(zhuǎn)精度可達(dá)0.01度,對(duì)于本系統(tǒng)的高精度及快速定位得以軟件保證。

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標(biāo)簽:機(jī)器視覺 檢測 我要反饋 
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