機(jī)器視覺定位檢測及案例分析：如何實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的定位？

隨著工業(yè)自動化的蓬勃發(fā)展，很多制造商在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，總會出現(xiàn)一些瑕疵品，不良品，有的部件不吻合，有的畸形產(chǎn)品等，產(chǎn)品貼合偏差等…

有時人工無法達(dá)到要求的精度時，機(jī)器視覺系統(tǒng)的定位/對準(zhǔn)/對位。在如下舉例的工序中，運(yùn)用視覺系統(tǒng)的定位/對準(zhǔn)/對位，順利完成了高精度的制造工序。

定位玻璃印刷電路板

測量標(biāo)簽及條碼的偏移

辨別IC芯片等的方向

檢測食品容器蓋的偏移

控制工作設(shè)備的位置（機(jī)械手視覺）等

通過視覺系統(tǒng)檢測位置，定位/對準(zhǔn)的基本原理

如何實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的定位？

要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工序的高效化，必須能夠在瞬間檢測出工件與工作設(shè)備或工作臺的位置關(guān)系，實(shí)施精密的控制。這項(xiàng)檢測如果存在精度問題，就會導(dǎo)致不良品的產(chǎn)生；檢測及控制一旦存在時滯，就會降低生產(chǎn)性。要實(shí)現(xiàn)工廠自動化（FA：Factory Automation），正確快速的定位/對準(zhǔn)功能是不可或缺的，視覺系統(tǒng)作為其手段，正在進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范疇。

定位/對準(zhǔn)中的課題

在液晶面板的生產(chǎn)中，玻璃及薄膜的貼附等，必須確保高精度的定位。近年來，雖然視覺系統(tǒng)系統(tǒng)正在被不斷普及到定位功能中，仍面臨以下的課題。

由視覺系統(tǒng)系統(tǒng)實(shí)施的定位，在校正時需要花費(fèi)時間和人工

黑匣子化的處理，難以進(jìn)行功能追加等，缺乏通用性

要實(shí)現(xiàn)高精度的高速定位，必須具備專業(yè)知識

無法達(dá)到要求精度，實(shí)際用途有限

但近年來，借助自動實(shí)施校正的“自動校正”功能，及正確位置對準(zhǔn)精度的提升，這些課題正在被逐漸攻克。

視覺系統(tǒng)定位的流程

首先，對利用視覺系統(tǒng)的定位/對準(zhǔn)流程進(jìn)行理解很重要。實(shí)際情況會因視覺系統(tǒng)系統(tǒng)的不同而存在差異，以玻璃貼合為例，介紹定位的基本流程。

自動校正

借助圖形搜索（搜索處理）等，檢測對準(zhǔn)標(biāo)記的位置信息，計(jì)算出載物臺軸方向及旋轉(zhuǎn)中心位置。

基準(zhǔn)位置注冊

移動目標(biāo)物，注冊目標(biāo)位置。

對準(zhǔn)

測量目標(biāo)物的位置，計(jì)算距離基準(zhǔn)位置的補(bǔ)正量。

定位

將計(jì)算得出的位置信息反饋到PLC等上位系統(tǒng)中，控制載物臺實(shí)施定位。

視覺系統(tǒng)定位的優(yōu)勢

將視覺系統(tǒng)系統(tǒng)導(dǎo)入定位/對準(zhǔn)功能，可獲得以下優(yōu)勢。

以圖形搜索實(shí)現(xiàn)高精度的位置檢測

圖形搜索（搜索處理），是利用視覺系統(tǒng)進(jìn)行定位/對準(zhǔn)時的必需技術(shù)。圖形搜索中，會自動檢測作為基準(zhǔn)的圖像及圖形（標(biāo)記），該標(biāo)記也被稱為“對準(zhǔn)標(biāo)記”、“定位標(biāo)記”。此時，利用鏡頭失真補(bǔ)正及濾波器功能，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的位置檢測。

自動校正帶來的生產(chǎn)效率提升

在通過坐標(biāo)進(jìn)行的位置控制中，存在工件與工作臺間偏移、檢測精度等問題，難以實(shí)現(xiàn)理想的位置、角度檢測。近年來，隨著圖形搜索（搜索處理）技術(shù)的進(jìn)步，自動校正的精度實(shí)現(xiàn)了飛躍性的提升。自動進(jìn)行高速、高精度校正成為了可能，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)效率提升。

借助視覺系統(tǒng)的高精度檢測，為正確的控制提供了支持

近年來，在高像素?cái)?shù)視覺系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，視覺系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)步也使得對準(zhǔn)標(biāo)記的高精度檢測成為了可能。

不僅能檢測對準(zhǔn)標(biāo)記，即使沒有對準(zhǔn)標(biāo)記，也能根據(jù)實(shí)際用途，進(jìn)行印刷電路板隅角虛擬交點(diǎn)檢測、晶圓槽定位等靈活多樣的位置檢測。

借助超高像素相機(jī)實(shí)現(xiàn)的定位/對準(zhǔn)

我們發(fā)揮了業(yè)內(nèi)超強(qiáng)的問題解決能力，推出了2100萬像素的超高像素相機(jī)。諸如30萬像素、200萬像素等低像素?cái)?shù)相機(jī)，存在下列問題，而超高像素?cái)?shù)相機(jī)卻可以解決這些煩惱。

您是否曾對這些問題感到煩惱？

R部分較多的產(chǎn)品，角部分的檢測不穩(wěn)定，位置檢測也不穩(wěn)定

只要用2100萬像素相機(jī)對產(chǎn)品整體進(jìn)行完整拍攝，即使形狀復(fù)雜，也能實(shí)現(xiàn)高精度的輪廓檢測。對于形狀多樣的產(chǎn)品，也能實(shí)現(xiàn)高精度的對準(zhǔn)。

同一生產(chǎn)線上會生產(chǎn)多種產(chǎn)品，存在切換的麻煩

所用的相機(jī)分辨率較低時，要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)精度，就必須將拍攝視野變窄。所以，在同一生產(chǎn)線上實(shí)施多項(xiàng)生產(chǎn)時，每進(jìn)行一次切換，會同時產(chǎn)生相機(jī)布局變更的工時。但只要用2100萬像素相機(jī)對產(chǎn)品整體進(jìn)行完整拍攝，就能免除切換的工時，可固定使用相機(jī)，能夠構(gòu)建起簡單的生產(chǎn)系統(tǒng)。此外，可以統(tǒng)一進(jìn)行多種產(chǎn)品的檢測。

在與對準(zhǔn)相獨(dú)立的工序中，實(shí)施利用視覺系統(tǒng)的外觀/尺寸檢測

除了對準(zhǔn)，在其他獨(dú)立工序中實(shí)施外觀檢測及尺寸檢測的案例還有很多，只要用2100萬像素相機(jī)對產(chǎn)品整體進(jìn)行完整拍攝，就能同時進(jìn)行對準(zhǔn)和產(chǎn)品的整體外觀檢測。最終有助于減小生產(chǎn)設(shè)備的體積。

具體應(yīng)用

近年來，產(chǎn)品的高精度化發(fā)展迅猛，要求生產(chǎn)工序具備高準(zhǔn)確性。近期還同時要求提高生產(chǎn)性和成品率。為了滿足這一需求，對利用視覺系統(tǒng)系統(tǒng)的定位/對準(zhǔn)需求正在逐步增長。下面將就利用視覺系統(tǒng)及校正的部分導(dǎo)入案例進(jìn)行介紹。

組裝車身時的定位孔感應(yīng)

工業(yè)用機(jī)械手作為焊接、搬運(yùn)、組裝等生產(chǎn)工序中不可或缺的重要部分，在此前的作業(yè)中，會產(chǎn)生原點(diǎn)搜索及定位等坐標(biāo)示教工時。此外，還必須根據(jù)產(chǎn)品及個體的差異進(jìn)行微調(diào)，現(xiàn)在只要利用視覺系統(tǒng)實(shí)施定位及校正，就能解決這些問題。例如在組裝車門等重量部件時，通過視覺系統(tǒng)確認(rèn)定位孔實(shí)施機(jī)械手控制，能實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的快速生產(chǎn)。

圖形的位置偏移

對于用于半導(dǎo)體元件制造中的晶圓片，m水平的圖形偏移可能會成為致命的缺陷。因此，雖然常常必須用光學(xué)顯微鏡等檢測，獲取缺陷的位置信息，現(xiàn)在只要利用諸如支持2100萬像素彩色相機(jī)的“XG-X系列”，就可以正確檢測包括晶圓片旋轉(zhuǎn)方向在內(nèi)的圖形及位置的偏移。

電子部件的組裝

隨著智能手機(jī)、平板電腦等設(shè)備小型化的發(fā)展，電子設(shè)備行業(yè)對組裝精度的要求增高。支持實(shí)現(xiàn)同級超高像素?cái)?shù)的高分辨率大視野2100萬像素彩色相機(jī)，能夠清晰檢測芯片的細(xì)微部位，實(shí)現(xiàn)高精度的對準(zhǔn)。對于諸如電子部件這樣的細(xì)小部件，也能進(jìn)行正確組裝。

審核編輯：郭婷