机器视觉技术如何实现快速准确的定位

机器视觉定位检测及案例分析：如何实现快速准确的定位？

随着工业自动化的蓬勃发展，很多制造商在产品的生产过程中，总会出现一些瑕疵品，不良品，有的部件不吻合，有的畸形产品等，产品贴合偏差等…

有时人工无法达到要求的精度时，机器视觉系统的定位/对准/对位。在如下举例的工序中，运用视觉系统的定位/对准/对位，顺利完成了高精度的制造工序。

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

通过视觉系统检测位置，定位/对准的基本原理

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。

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。

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，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。

基准位置注册

移动目标物，注册目标位置。

对准

测量目标物的位置，计算距离基准位置的补正量。

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。

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。

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。

借助超高像素相机实现的定位/对准

我们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。

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。近期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，还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。

 

图形的位置偏移

对于用于半导体元件制造中的晶圆片，m水平的图形偏移可能会成为致命的缺陷。因此，虽然常常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。

 

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。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。

 

审核编辑：郭婷