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1、视觉自动对位系统应用内容概要内容概要u视觉自动对位系统构成u视觉自动对位系统选型u视觉自动对位系统应用u基于PC-Based视觉对位系统的特点分析一一.视觉自动对位系统构成视觉自动对位系统构成对位前 对位后视觉自动对位系统简介 通过CCD将图像采集到计算机上，再通过图像对位处理软件,算出偏移位置和角度,将相应的数据传送给外部运动制器,进行位置纠正.一一.视觉自动对位系统构成视觉自动对位系统构成相机与相机与相机与相机与镜头镜头( ( ( (显显示器示器示器示器) ) ) )(PLC(PLC(PLC(PLC或伺服或伺服或伺服或伺服) ) ) )( ( ( (工控机工控机工控机工控机) ) ) )运
2、运运运动动控制器控制器控制器控制器( ( ( (运运运运动动控制平台控制平台控制平台控制平台) ) ) )鼠鼠鼠鼠标标/ / / /键盘键盘( ( ( (触摸屏人机界面触摸屏人机界面触摸屏人机界面触摸屏人机界面) ) ) )光源光源光源光源, , , ,棱棱棱棱镜镜一一.视觉自动对位系统构成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(XY,UVW),设置平台参数,做模板等自学习(Calibration),算出平台与CCD之间的关系.采集目标物图像分析目标物体对位,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判断是否对
3、准否是对位完成二二.视觉自动对位系统选型视觉自动对位系统选型视觉对位原理:利用图像处理运算出偏移量数据。将数据输出给利用图像处理运算出偏移量数据。将数据输出给利用图像处理运算出偏移量数据。将数据输出给外部控制器，最终完成对位。外部控制器，最终完成对位。外部控制器，最终完成对位。轴控制部分由外部控制器作控制轴控制部分由外部控制器作控制轴控制部分由外部控制器作控制相机相机IPC+IPC+视觉控制系统视觉控制系统外部外部控制器控制器驱动器驱动器马达马达指令移动量二二.视觉自动对位系统选型视觉自动对位系统选型视觉对位结构图:XY工作平台显示器滑鼠脉冲信号限位信号马达驱动器驱动信号工业相机外部执行机构二
4、二.视觉自动对位系统选型视觉自动对位系统选型视觉定位系统 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，利用校正参数作演算从而执行精密定位。 左图中标识A为经对位完成后，当前工作台的像素坐标值；标识B为黄金模板位置的像素坐标值，标识C为完成运动的各项处理时间和总处理时间。 CCDCCD数量从数量从2 2颗至颗至4 4颗颗支持多平台支持多平台1 1二二.视觉自动对位系统选型视觉自动对位系统选型项目项目具体指标具体指标待测待测Mark所在视野大小所在视野大小5 x 3 mm系统对位精度系
5、统对位精度10 um完成对位速度完成对位速度2s工件是否透明工件是否透明不透明不透明相机的架设距离相机的架设距离90150 mm全自动曝光机对位系统项目需求全自动曝光机对位系统项目需求全自动曝光机对位系统项目需求全自动曝光机对位系统项目需求二二.视觉自动对位系统选型视觉自动对位系统选型(1)(1) 视觉对位系统视觉对位系统视觉对位系统视觉对位系统CCDCCD相机选型相机选型相机选型相机选型 由于视野范围为由于视野范围为5mm5mm，且对位精度要求，且对位精度要求10um.10um.相机分辨率相机分辨率 =5mm/10um=500Pixel=5mm/10um=500Pixel。所以采用所以采用3
6、030万像素分辨率像素的相机即可满足要求。万像素分辨率像素的相机即可满足要求。 客户对最终完成对位的速度为客户对最终完成对位的速度为2S2S，相机拍照，相机拍照MarkMark点的时候属点的时候属于静止状态下拍照，所以我们采用普通隔行扫描相机即可于静止状态下拍照，所以我们采用普通隔行扫描相机即可。如：如： Sentech Sentech：STC-E43ASTC-E43A或或STC-E42A (STC-E42A (没有包含相机电缆线没有包含相机电缆线12W02)12W02)STC-E43A/42ASTC-E43A/42A二二.视觉自动对位系统选型视觉自动对位系统选型特别注意：如果使用特别注意：如
7、果使用特别注意：如果使用特别注意：如果使用SentechSentech公司的公司的公司的公司的STC-E43ASTC-E43A或或或或STC-E42ASTC-E42A则需要另外配则需要另外配则需要另外配则需要另外配电缆线，电缆线的相关参数如下所示电缆线，电缆线的相关参数如下所示电缆线，电缆线的相关参数如下所示电缆线，电缆线的相关参数如下所示 ：红色虚线为需红色虚线为需要另外增加要另外增加二二.视觉自动对位系统选型视觉自动对位系统选型对位用对位用对位用对位用USBUSB相机相机相机相机 ： 视视觉觉对对位位系系统统可可根根据据客客户户的的应应用用选选型型不不同同接接口口的的相相机机，分分辨辨率率
8、可可以以支支持持200万万像像素素甚甚至至更大分辨率相机更大分辨率相机.SentechSentech公司公司 STC-TB33USB/STC-TB83USB/STC-TB200USBSTC-TB33USB/STC-TB83USB/STC-TB200USB选型要点选型要点: : 根据客户机台结构根据客户机台结构, ,可选择可选择USBUSB数据接口数据接口200200万像素万像素万像素万像素CCDCCD帧率为帧率为帧率为帧率为15fps(15fps(高速高速高速高速), 7.5fps(), 7.5fps(中中中中速速速速),3.5fps(),3.5fps(低速低速低速低速), ),需根需根需根需
9、根据客户要求选型据客户要求选型据客户要求选型据客户要求选型二二.视觉自动对位系统选型视觉自动对位系统选型(2) (2) 视觉对位系统图像采集卡选型视觉对位系统图像采集卡选型视觉对位系统图像采集卡选型视觉对位系统图像采集卡选型I 视觉对位系统如使用视觉对位系统如使用STC-E43A/42ASTC-E43A/42A相机相机, ,则需要则需要配配BNCBNC接接口的采集卡口的采集卡, ,同时需要一条同时需要一条12PIN12PIN转转BNC,BNC,带电源的转接线带电源的转接线( (相机电源一般为相机电源一般为12V)12V)。二二.视觉自动对位系统选型视觉自动对位系统选型STC-E43A/42A(
10、12STC-E43A/42A(12针接头针接头针接头针接头) )BNCBNC接头接头接头接头PicoloPro2(BNC)PicoloPro2(BNC)RTV-24(BNC)RTV-24(BNC)合适连接件：合适连接件：合适连接件：合适连接件：HR10A-10R-12PBHR10A-10R-12PB(2) (2) 视觉对位系统图像采集卡选型视觉对位系统图像采集卡选型视觉对位系统图像采集卡选型视觉对位系统图像采集卡选型II 在这个应用中，我们选用在这个应用中，我们选用在这个应用中，我们选用在这个应用中，我们选用PicoloPro2PicoloPro2图像采集卡。图像采集卡。图像采集卡。图像采集卡
11、。 二二.视觉自动对位系统选型视觉自动对位系统选型(3) (3) 视觉对位系统镜头选型视觉对位系统镜头选型视觉对位系统镜头选型视觉对位系统镜头选型 注意：注意： 若是若是PCBPCB板比板比较较厚，那厚，那么么我我们们在在选镜头时选镜头时, ,要考要考虑镜头虑镜头景景深等深等问题问题。 客客户对户对相机的架相机的架设设距离距离为为9090150mm150mm，工，工业业相机相机观测视观测视野野大小大小为为5mm x 3mm5mm x 3mm，我，我们选们选用的用的CCDCCD为为1/31/3” ”(CCD(CCD芯片尺寸大芯片尺寸大小小为为:4.8mm x 3.6mm):4.8mm x 3.6
12、mm)。镜头镜头焦距焦距(f) =WD(f) =WD(工作距离工作距离)X CCD)X CCD芯片尺寸芯片尺寸/ /视视野大小野大小 =90x4.8/5 =90x4.8/5 =86.4mm =86.4mm 根据理根据理论论公式我公式我们们需要需要选择选择86.4mm86.4mm的的镜头镜头才能才能满满足足视视野和野和工作距离的要求。工作距离的要求。 通通过查阅过查阅相相应镜头厂应镜头厂商的相商的相关参数关参数，我，我们选们选用用50mm50mm焦距的焦距的镜头镜头加上加上50mm50mm的接圈也可的接圈也可满满足客足客户户的相的相关参数关参数（相机相机镜头镜头架架设设距离和距离和CCDCCD视
13、视野野）要求。）要求。二二.视觉自动对位系统选型视觉自动对位系统选型(4) (4) 视觉对位系统光源选型视觉对位系统光源选型视觉对位系统光源选型视觉对位系统光源选型I q光源的作用光源的作用将被测物与背景尽量明显区分开将被测物与背景尽量明显区分开将运动目标将运动目标“凝固凝固”在图像上在图像上增强待测目标边缘清晰度增强待测目标边缘清晰度消除阴影消除阴影抵消噪光抵消噪光提高检测精度、运行速度和工作效率提高检测精度、运行速度和工作效率二二.视觉自动对位系统选型视觉自动对位系统选型(4) (4) 视觉对位系统光源选型视觉对位系统光源选型视觉对位系统光源选型视觉对位系统光源选型II q光源的种类光源的
14、种类 高频荧光灯，光纤卤素灯，高频荧光灯，光纤卤素灯，LEDLED灯灯二二.视觉自动对位系统选型视觉自动对位系统选型(4) (4) 视觉对位系统光源选型视觉对位系统光源选型视觉对位系统光源选型视觉对位系统光源选型III q待检测物体在静态中取像待检测物体在静态中取像LEDLED光源寿命较长，性价比高。因此选择光源寿命较长，性价比高。因此选择LEDLED光源。光源。q检测物体为检测物体为PCBPCB板材板材光源选择上采用正光光源安装光源选择上采用正光光源安装正光光源：同轴光源、环形光正光光源：同轴光源、环形光二二.视觉自动对位系统选型视觉自动对位系统选型自动曝光机对位系统视觉相关产品配置自动曝光
15、机对位系统视觉相关产品配置自动曝光机对位系统视觉相关产品配置自动曝光机对位系统视觉相关产品配置( (参考表）参考表）参考表）参考表）注：实际情况会有变化注：实际情况会有变化注：实际情况会有变化注：实际情况会有变化名称名称名称名称型号型号型号型号数量数量数量数量备注备注备注备注1 1IPCIPC1 1控制方式需与外部通讯控制方式需与外部通讯2 2CCTVCCTV镜头镜头C5028-MC5028-M2 2可调焦、调光圈可调焦、调光圈3 3CCDCCD相机相机STC-E43ASTC-E43A2 2静态隔行扫描相机静态隔行扫描相机4 4CCDCCD相机电缆线相机电缆线12W0212W022 21212
16、针相机延长线针相机延长线( (带电源带电源) )5 5CCDCCD视频延长线视频延长线BNCBNC同轴线同轴线2 26 6光源光源TZ-D24-X-24VTZ-D24-X-24V2 27 7光源控制器光源控制器DY-DC24V-CH2DY-DC24V-CH21 18 89 9二二.视觉自动对位系统选型视觉自动对位系统选型目前常见对位平台目前常见对位平台目前常见对位平台目前常见对位平台: :X X X XY Y Y Y平台平台平台平台UVWUVWUVWUVW平台平台平台平台X+YX+YX+YX+Y平台平台平台平台4 4 4 4軸軸軸軸平台平台平台平台 二二.视觉自动对位系统选型视觉自动对位系统选
17、型名称新型UVW平台（EXXY平台）传统XY平台平台定义XXY顾名思义就是两个X方向的轴向，搭配一个Y方向的轴向剩余一轴采用自由轴，所以也有人称XXY或是日本常用的名称“UVW”由两个平移平台和一个旋转平台组建而成的三维平台优缺点1.能够构成薄型结构、负载比较强2.容易得高精度3.价格比较昂贵4.构造比较复杂，不容易自己设计1.整体厚度比较大2.一般的精度3.价格相对便宜4.构造比较简单，容易设计目前业界最常用的两种对位平台特点比较目前业界最常用的两种对位平台特点比较目前业界最常用的两种对位平台特点比较目前业界最常用的两种对位平台特点比较: :二二.视觉自动对位系统选型视觉自动对位系统选型自动
18、自动自动自动CalibrationCalibrationCalibrationCalibration说明：可以自动检出相机和平台的相对位置说明：可以自动检出相机和平台的相对位置说明：可以自动检出相机和平台的相对位置说明：可以自动检出相机和平台的相对位置说明：可以自动检出相机和平台的相对位置说明：可以自动检出相机和平台的相对位置, , , , , ,精度达到精度达到精度达到精度达到精度达到精度达到umumumumumum级别级别级别级别级别级别CalibrationCalibrationCalibrationCalibration基准：检出基准基准：检出基准基准：检出基准基准：检出基准MarkM
19、arkMarkMark位置位置位置位置（图中）轴：（图中）轴：（图中）轴：（图中）轴：白白白白马达停止水蓝色马达停止水蓝色马达停止水蓝色马达停止水蓝色马达动作马达动作马达动作马达动作：平台中心：平台中心：平台中心：平台中心二二.视觉自动对位系统选型视觉自动对位系统选型方向移动方向移动Y Y方向移动方向移动方向移动方向移动方向移动方向移动以以MarkMark为中心为中心向向方向移动方向移动以以MarkMark为中心为中心向向方向移动方向移动自动自动自动自动CalibrationCalibrationCalibrationCalibration三三.视觉自动对位系统应用视觉自动对位系统应用丝网印刷
20、机钢印机（钢板印刷等）切割机 （晶片、陶瓷、玻璃等）曝光机 （LCD、PCB等）贴合机 （LCD、FPC等）0123PCBVUW3.13.1曝曝光機光機 流流程程 1.1.移动玻璃面板至平台移动玻璃面板至平台2.2.检出模板上的标志检出模板上的标志3.3.自动定位自动定位4.4.确认最终精度确认最终精度5.5.用紫外线灯进行露光用紫外线灯进行露光6.6.排出玻璃面板排出玻璃面板紫外紫外线灯灯相相机机平台平台玻璃面板玻璃面板模板模板3.23.2 玻璃贴合机玻璃贴合机 流流流流程程程程 1.1.1.1.将玻璃面板将玻璃面板将玻璃面板将玻璃面板上的标志移动到相上的标志移动到相上的标志移动到相上的标志
21、移动到相机视野内机视野内机视野内机视野内2.2.2.2.检出并登录目标位置检出并登录目标位置检出并登录目标位置检出并登录目标位置3.3.3.3.将玻璃面板将玻璃面板将玻璃面板将玻璃面板移动至平台移动至平台移动至平台移动至平台4.4.4.4.检出玻璃面板检出玻璃面板检出玻璃面板检出玻璃面板上的标志并进行上的标志并进行上的标志并进行上的标志并进行定位定位定位定位5.5.5.5.粘合玻璃面板粘合玻璃面板粘合玻璃面板粘合玻璃面板6.6.6.6.排出玻璃面板排出玻璃面板排出玻璃面板排出玻璃面板平台平台密封密封剂玻璃面板玻璃面板玻璃面板玻璃面板控制控制头相机相机SWOT分析弱点弱点机会机会威胁威胁优势优势灵活性较高，适灵活性较高，适用范围广用范围广PC-Based视觉对位系统的特点分析使用PC-Based控制系统的原因PC-Based视觉对位系统的特点分析 采用 PC+视觉和运动控制卡配合的方案将是一个主要发展趋势。这种方案可充分利用计算机资源，广泛应用于视觉对位、运动控制等柔性较强的机器和设备。u灵活性高，可根据用户的应用选用不同的配置，相机更换方便，无需像智能相机更换整套系统。u完美将视觉系统和运动控制系统相结合，处理复杂的应用。u成本低。 祥凌科技的优势：产品线丰富，致力于Total SolutionPC-Based视觉对位系统的特点分析谢谢!
