隨著人們對小型化、輕型化電子產(chǎn)品的不斷追求,市場上對貼片機的需求也越來越大。視覺系統(tǒng)技術(shù)是貼片機的關(guān)鍵,決定了貼片機的貼裝能力,直接影響著貼片機的貼裝精度和速度。
一、視覺貼片機工作原理
高性能貼片機普遍采用視覺對中系統(tǒng)。視覺對中系統(tǒng)運用數(shù)字圖像處理技術(shù),當(dāng)貼片頭上的吸嘴吸取元件后,在移到貼片位置的過程中,由固定在貼片頭上的或固定在機身某個位置上的照相機獲取圖像,并且通過影像探測元件的光密度分布,這些光密度以數(shù)字形式再經(jīng)過照相機上許多細(xì)小精密的光敏元件組成的CCD光耦陣列,輸出0~255級的灰度值。灰度值與光密度成正比,灰度值越大,則數(shù)字化圖像越清晰。數(shù)字化信息經(jīng)存儲、編碼、放大、整理和分析,將結(jié)果反饋到控制單元,并把處理結(jié)果輸出到伺服系統(tǒng)中去調(diào)整補償元件吸取的位置偏差,然后完成貼片操作。
它通過視覺識別系統(tǒng)對不同元件進行視覺識別,能高速高精度貼裝微小片狀元件、精細(xì)IC元件或異形元件。
基于視覺定位的多功能SMT貼片機在重要部件如貼裝主軸、動/ 靜鏡頭、吸嘴座、送料器上進行了Mark(直徑為1.00mm 的圓孔) 標(biāo)識, 機器視覺能自動求出這些Mark的中心系統(tǒng)坐標(biāo)建立貼片機系統(tǒng)坐標(biāo)系和PCB、貼裝元件坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,計算得出貼片機三維運動的精確坐標(biāo);貼裝頭根據(jù)導(dǎo)入的貼裝元件的封裝類型、元件編號等參數(shù)到相應(yīng)的位置抓取吸嘴、吸取元件;靜鏡頭依照視覺處理程序?qū)ξ≡M行檢測、識別與對中;對中完成后貼裝頭將元件貼裝到PCB上預(yù)定的位置。這一系列元件識別、對中、檢測和貼裝的動作都是工控PC 機根據(jù)相應(yīng)指令獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)后指導(dǎo)控制系統(tǒng)自動完成。
二、視覺控制系統(tǒng)的設(shè)計
基于視覺定位的多功能SMT 貼片機的控制系統(tǒng)主要完成X-Y-Z 三坐標(biāo)運動控制、圖像采集、PCB板的自動進出與定位,送料器的自動進給、吸嘴真空電磁閥自動控制等功能。
貼片機的控制系統(tǒng)由工業(yè)PC、運動控制卡、圖像卡、I/O接口板等組成,實現(xiàn)了三坐標(biāo)和外圍I/O 接口控制,保證運動的準(zhǔn)確性和快速響應(yīng)性,配合機械、視覺模塊實現(xiàn)整機功能。工業(yè)PC是整個控制系統(tǒng)的核心,實現(xiàn)整機數(shù)據(jù)的采集傳送、分析處理功能,并向各部分發(fā)出指令,完成機械傳動、圖像處理及檢測功能。運動控制卡主要實現(xiàn)三坐標(biāo)運動控制信號的采集, 傳送各種加工數(shù)據(jù),動作執(zhí)行指令功能等。圖像卡主要是采集和傳送各種貼裝元器件和PCB板上標(biāo)識點的數(shù)據(jù)。
視覺系統(tǒng)可以通過人機交互界面與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和系統(tǒng)標(biāo)定系統(tǒng)交換信息,也可以自動交換信息。通過人機界面可以觸發(fā)視覺系統(tǒng)進行圖像實時采集、關(guān)閉采集、讀入圖像、顯示圖像等功能。人機界面系統(tǒng)發(fā)送自動作業(yè)命令時,由視覺系統(tǒng)發(fā)送坐標(biāo)值,實現(xiàn)準(zhǔn)確貼裝。
貼片機的視覺系統(tǒng)中,主要解決了兩大難題:一是視覺系統(tǒng)的集成,它包括LED光源程控、圖像攝取、數(shù)傳輸、圖像處理等技術(shù);二是算法,主要涉及到元件識別、圖像處理速度等問題。該貼片機視覺系統(tǒng)采用了索尼攝像頭和MATROX圖像處理卡,實現(xiàn)PCB板的定位, 元件的自動識別、對中與檢測,系統(tǒng)坐標(biāo)的自動標(biāo)識,自動修正貼裝位置偏差等功能,有“機器的眼睛”之稱。
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