如何實現(xiàn)快速準(zhǔn)確的定位？

要實現(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，實施精密的控制。這項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，實際用途有限

但近年來，借助自動實施校正的“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。實際情況會因視覺系統(tǒng)系統(tǒng)的不同而存在差異，下面將針對操作簡單、容易拓展功能的基恩士“XG-X系列”產(chǎn)品，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，計算距離基準(zhǔn)位置的補(bǔ)正量。

定位

將計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。

鏡頭失真補(bǔ)正

補(bǔ)正前

補(bǔ)正后

遠(yuǎn)近失真補(bǔ)正

補(bǔ)正前

補(bǔ)正后

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，在高像素數(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。基恩士推出了業(yè)內(nèi)精度超高的輪廓形狀搜索工具“ShapeTrax”，在直線性、重復(fù)性方面均可實現(xiàn)0.025像素的精確位置檢測。

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。

檢測印刷電路板隅角下層交點(diǎn)

晶圓槽定位

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)定位孔實施機(jī)械手控制，能實現(xiàn)更精準(zhǔn)的快速生產(chǎn)。基恩士還推出了機(jī)械手視覺等面向工業(yè)用機(jī)械手的解決方案。

機(jī)械手視覺介紹

圖形的位置偏移

對于用于半導(dǎo)體元件制造中的晶圓片，μm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?！癤G-X系列”支持實現(xiàn)同級超高像素數(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。

電子部件的組裝

6400萬像素相機(jī)

6400萬像素相機(jī)的實力
對有效像素數(shù)達(dá)6400萬像素（8192ｘ7808）的大容量圖像,超高倍速、最快57.6ms的高速傳輸。31萬像素相機(jī) 難以達(dá)成的細(xì)微缺陷檢測、大型工件 細(xì)微部位檢測等,成為了可能。

31萬像素

圖像整體模糊, 完全無法進(jìn)行辨 別。

500萬像素

芯片的輪廓 模糊,難以實現(xiàn) 正確檢測。

6400萬像素

細(xì)微部位都拍攝 得非常清晰,能 進(jìn)行正確判斷。