机器视觉系统案例分析收藏

　3.1 定位&引导（Locate & Guide ）　　所谓定位就是找到被测的零件并确定其位置，输出位置坐标，绝大多数的视觉系统都必须完成这个工作；引导就更容易理解了，当被测物体的坐标被准确定位之后，常常需要根据前一步确定的位置来完成下一个动作（比如机器手进行抓取、激光进行切割和焊接头进行焊接等）。

很明显，这是视觉行业里被最密集使用的技术，定位的精度、速度和重复度就是各个视觉系统相互攀比的指标，由美国著名机器人生产厂商Adpet公司推出的视觉开发工具HexSight在这方面有着当仁不让的优势，深圳市视觉龙科技有限公司正是利用这一平台，在激光行业（切割）、半导体行业（Diebonder、COG、Wire bonder、Flip－chipBonder、元件封装）和电子行业等有着诸多成功的应用，最近又开拓了制卡行业焊线引导的新客户。

以下列举几种典型的案例　　典型案例之 激光商标切割系统　　检测任务：　　根据输入的CAD文档自动识别商标，并准确定位其位置，然后引导激光头进行切割，并能对被切割材料变形实时跟踪以确保切割准确无误　　检测要求：。

　　工作面积: 500x350mm　　激光功率:   40~70W　　切割速度:  0~40,000mm/min 　　定位精度:  <0.01mm<0.01mm<0.01mm<0.01mm　　CCD 摄像头分辨率: 320-800万像素

　　总功率:  <1250w <1250w <1250w <1250w 　　检测说明：　　本系统主要任务是根据CAD（或者其它电子文档）输入的商标图形，用软件在视野内自动寻找与输入图形相同的图案，然后定位并输出商标中心点的坐标，然后根据这些坐标指引切割装置进行切割。

由于检测对象是很软的材料，变形（拉伸和缩小）是在所难免的，，这就要求软件能输出实测图像相对于模板图像的比例系数并进行实时补偿该领域最新的进展是沿商标图案的实测边缘进行切割，可获得更高切割精度HexSight软件提供了实现该功能的函数。

　　该系统是由客户自主开发，采用黑白高清晰度CCD系统，经过客户多方比较，由于HexSight的定位和检测速度非常快，定位精度非常高，因此最终被客户认可，现已批量采用，其整机效果图如下：　　典型案例之COG对准引导系统

　　检测任务：　　精确定位微小Mark点，根据Mark点的位置将IC与玻璃正确对位并贴附　　检测对象：　　该系统主要用于电子行业的IC和LCD上的Mark点精确定位　　定位精度：0.005mm　　定位要求：自动定位并显示对位误差。

　　系统说明：　　所谓COG（Chip OnGlass）技术，指的是运用一种包含金属颗粒的粘性膜（异方向性导电膜ACF），通过预压将IC芯片邦定在LCD玻璃板上，使IC与LCD玻璃板之间的线路连通正如上面谈到的一样，IC芯片面积小，但I/O端数量多。

要想使IC与LCD玻璃板之间的线路很好的连通，就需要对IC和LCD进行非常精确的定位，保证足够的定位精度而IC和LCD上微小的Mark点使得通过人眼定位变的困难重重，而且人眼的易疲劳和主观性对这种高精度的对位带来严重隐患，因此采用视觉对位系统。

　　由深圳市视觉龙科技有限公司负责开发的COG视觉对位控制系统，硬件方面选用了高性能的图像采集卡、高亮度稳定的LED光源，保证整个系统的长期稳定性，镜头选用百万像素的高倍镜头，保证足够的放大率，进而确保最后的精度。

软件运用HexSight视觉开发包，以及其功能独特的几何图像定位技术Locator该系统误差可以控制在0.005mm，其重复精度可以达到1/10Pixcel，在COG精确对位方面取得理想的效果用我司视觉系统VD100－COG的设备如下所示：。

　　典型案例之   固晶机（Die Bonder）拾片引导系统　　检测内容：　　将晶片（Die）从晶圆（Wafer）上自动取放到料带上，并准确放置　　检测要求：　　通过视觉定位和引导，将晶片从晶圆（Wafer）上自动取放到基板上；速度：50ms/pcs。

　　系统说明：　　晶圆上的单个晶片面积非常小（约0.078平方毫米），数量极多，且位置不固定，因此对传统装片机的电机走位精度、工作稳定性和速度提出了非常高要求传统装片机存在以下几个重要弊病：　　走位不准：因为晶片切割及晶圆贴膜等原因很容易造成晶片在晶圆上位置分布不均。

　　晶片浪费：晶片在晶圆上呈圆形分布，采用传感器定位边界的方法势必会造成边界定位不准而致使一些晶片拾取不到，从而在晶圆上残留一些晶片　　操作较为麻烦：由于机器以固定步距及方向行走，所以晶圆与电机的水平一致性要求非常高，极小的角度偏差都会导致累加误差过大，这就要求操作员在每次换料时耐心的将晶圆与电机位置调到最佳，而且每次开始时都需要操作员手工进行晶片对位。

因为边界定位采用传感器，机器需要操作员不断手工调节边界传感器位置，较为繁琐　　效率较低：由制作工艺本身造成的晶圆上存在相当数量的坏料或空料，传统的光电传感器识别准确度不高，导致后期成品合格率下降，影响生产效率。

深圳视觉龙科技开发的固晶机视觉系统VD100-DieBonder采用图像识别技术进行实时定位、分析及导航，有效地避免了上述的种种问题，使得生产精度，稳定性及效率得到极大的提高其定位检测部分应用HexSight视觉软件包，导航部分采用VisualC＋＋进行编程，其定位精度高，速度快，一次识别只需30ms。

　　典型案例之   邦定机（WireBonder）定位引导及掉线检测系统　　检测内容：　　检测晶片位置，自动引导Bonding机进行焊接系统兼有焊线掉线检测功能　　检测要求：　　该系统用于自动定位及引导中功率半导体器件生产中的引线焊接。

　　焊线速度：300ms/pcs　　重复定位精度：2 um　　技术规格：　　◆ 使用电源：220VAC10%、60Hz、可靠接地，最大消耗功率50W　　◆ 可焊铝丝线径：50～150μm (2～5mil)

　　◆ 焊接时间：10～200ms,2通道　　◆ 焊接压力：30～100g,2通道　　◆ 芯片规格：宽度、长度最大为2.25mm　　◆ 工作台移动范围： Φ15mm　　系统说明：　　由深圳市视觉龙科技有限公司改装的本系统采用黑白CCD系统检测，照明使用高亮度的LED光源，可以保证长时间的稳定照明，以保证系统稳定的定位精度。

　　本系统核心软件为视觉龙®VD100-WireBond, 重复定位精度控制在2微米以下由于工作环境的关系，图像噪音比较大，因此采用了HexSight软件的Locator定位器该工具对环境光线的影响不敏感，能有效的消除了环境噪音对定位结果的影响，保证了定位的精度。

其检测界面如下：　　3.2几何尺寸测量（Gauging）　　传统的测量方法多是接触型的测量方法，不仅效率低而且容易损伤被测物伴随视觉技术和激光技术的发展，基于现代视觉技术的几何特征测量已成为高速生产系统中快速、准确、全面的对产品几何尺寸控制的新方向。

利用视觉手段可以对一维、二维和三维的几何特征进行定量分析，我公司在测量领域也有许多成功案例，比如一些电子零件或机械零件（E-Block,钻头刀口、裸PCB、连接器端子、电枢等）上的几何特征的测量；在视觉定位和引导系统中，真实尺寸的测量同样必不可少；在一些零件好坏判断过程中，尺寸测量也常常被作为一个必要参数。

以下仅列举几种比较典型的实例　　典型案例之  S1圆孔直径测量机　　检测项目：　　本系统主要检测硬盘磁头驱动架S1上轴承孔（Bearing-Hole）的直径和圆度技术参数：　　● 半自动人工上下料，自动送料。

　　● 尾孔大小：∮4.85±0.01mm　　● 重复性指标 GRnR<10%<10%<10%80%　　● 双工位操作　　检测说明：　　由深圳视觉龙科技有限公司开发设计的本设备采用了百万像素摄像头和远心定倍镜头，照明使用同轴LED光源，软件开发运用高性能的HexSight，使用该软件强大的定位工具（Locator）对产品进行精确定位，对所检测的轴承孔直径和圆度进行测量。

采用半自动人工上下料，自动送料，并根据检测信息提供语音信息提示，检测结果在显示屏上显示设备外形结构如下所示：　　典型案例之 微型钻头视觉检测系统　　检测任务：　　检测微小钻头的尺寸是否合格以及是否表面缺陷，并对不良进行分类和计数统计和能够任意更换产品型号和参数。

　　检测要求：　　检测范围：直径为0.2mm—3.5mm（具体可调整）　　测量精度：< 0.01mm< 0.01mm< 0.01mm< 0.01mm　　缺陷精度：全检大于0.2mm的表面缺陷　　检测说明：

　　该系统采用普通单色CCD相机、低角度LED光源照明和定倍率的测量镜头，可有效地凸现被测微型钻头的刀口部分；软件使用美国Adept公司的高性能视觉软件开发包HexSight，首先对图像进行标定，然后运用其Locator工具对刀口精确定位，接着根据获取图像应用各种测量工具进行几何尺寸地分析测量，根据检测结果和标准参数进行比较判断是否是良品，并根据参数对不良品进行分类。

由于产品种类很多，不同产品参数不同，所以增加任意更换产品参数和保存参数功能其检测结果及图像如下：　　典型案例之 连接器端子尺寸测量系统　　检测任务：　　检测某连接器的相关尺寸(Pitch)以及圆角弧度　　检测要求：

　　检测速度:  1200pin/min　　检测精度：尺寸(Pitch)最大0.01mm，不同Gap尺寸精度不同；圆角：0.1度　　检测说明：　　本系统是由深圳市视觉隆科技有限公司为客户开发的检测系统所检测的产品为冲床出来的连接器端子，因此检测系统直接安装在冲床的外边，直接检测。

本系统硬件采用黑白百万象素CCD系统提高精度；使用高亮度LED光源照明，并屏蔽了环境光，既保证了系统光照的稳定性，又避免了外界灯光的干扰；镜头选用COMPUTAR百万像素镜头，提高图像的清晰度以确保系统的精度要求。

　　由于冲床的速度非常快，精度也非常高，因此对软件的性能也要求非常高本系统检测和定位软件运用HexSight进行二次开发，首先运用HexSight软件的Locator对端子进行快速精确定位，然后运用相关工具进行检测，由于HexSight软件的定位和检测速度都非常块，整个检测时间只用了47ms，完全满足客户的1200pin/pcs，其检测界面如下。

　　3.3 缺陷检测（Flaw Inspection） 　　“中国制造”需要真正意义的国际化，质量和生产率永远是最核心的因素现在国内许多制造商越来越认识到这一点，在工业现场机器视觉技术越来越多的用以监控生产过程和检测产品质量，从而保证产品的性能和外观质量。

目前国内绝大多数生产线的产品检测都是靠人力完成，不仅会增加公司的人力投入，也造成了效率低下，因此，用机器视觉技术来完成产品的缺陷检测以及分类、分级有着巨大的市场需求，同时也是目前整个视觉行业比较热衷的领域。

深圳视觉龙科技有限公司目前在印刷质量和工件表面缺陷（如缺损、刮痕和污渍等）检测方面有了不少成功的应用以下是几个比较典型的成功解决方案典型案例之 啤酒瓶盖高速检测系统　　检测项目：　　啤酒瓶盖的缺陷检测　　检测内容：

　　1.  瓶盖胶垫的损伤检测　　2.  瓶盖胶垫缺损检测　　3.  瓶盖齿型缺陷检测（大小齿、齿的缺损）　　4.  瓶盖图案套印错误　　5.  瓶盖图案位置错位　　6.  瓶盖图案面脏污检测　　7.  检测时间：2400pcs/min

　　检测说明：　　本系统是为一家OEM客户定制的啤酒瓶盖高速缺陷检测系统，由于检测时间要求非常短，因此采用高速处理器PPT Vision的IMPACT™C30系统在硬件方面主要选用了稳定均匀的LED光源和低变形率的百万像素工业镜头，保证采集的图象质量良好。

处理器方面我们采用两套视觉系统，分别对瓶盖的胶垫面和图案面进行同时检测，以便节省检测时间，检测的结果显示界面如下所示:　　典型案例之 键盘表面缺陷检测系统　　检测内容：　　检测键盘字符错印、多印、漏印；检测键盘整体偏移；检测键盘上部圆形按键角度偏移

　　检测要求：　　要求多印、漏印或表面污渍的面积不能超过0.4mm×mm，整体偏移小于0 .5mm,按键角度偏移小于1度　　系统说明：　　键盘大小为5cm×4cm左右;一直以来机器视觉在生产中的应用主要集中在定位方面。

而在表面检测方面，由于种种原因机器视觉一直都得不到很好的应用，不难发现导致机器视觉不能很好发挥其功能的原因主要有　　以下几个方面：　　1. 待检产品的表面缺陷不易被检测到　　2. 待检产品的表面缺陷位置不易确定

　　3. 待检产品的表面缺陷的大小有一定要求　　4. 待检产品的光线条件要求很高　　5. 待检产品往往印刷的颜色多样　　针对这些问题深圳视觉龙科技有限公司采用合理的光源，设计了封闭的照明系统，创造了一个光线稳定的相对封闭的工作环境，满足了待检产品对光照条件的要求。

运用HexSight视觉开发包，及其独特的Locator定位工具对键盘进行精确定位，然后用模板处理的方法对图像进行处理，可以将键盘表面的划痕，印刷不良，异物等表面缺陷完全检测如下图所示：　3.4 光学字符检测/识别（OCV/OCR）

　　光学字符检测（OCV）与光学字符识别（OCR）的区别在于前者仅需要证明字符的存在与对错，而后者则需要知道是什么字符OCV在电子/机械元器件型号检测、各类印刷品印刷质量检测等领域有着广泛的应用；而OCR则在车辆车牌监控、产品生产日期提取和文本记录等方便应用得更多。

深圳市视觉龙科技有限公司开发的键盘和啤酒瓶盖检测系统都包含OCV功能，特别是在针对圆柱形物体表面的印刷字符，由于受到传送方式、图像捕获、光照条件等多方面的制约，因而在这些应用环境没有得到普及，目前仍以人工检测为主，而由深圳市视觉龙科技有限公司开发的保险管检测系统成功地克服了OCV在柱体产品检测上的瓶颈，该检测方法也能够推广到其它各类立体表面印刷质量检测，以下是部分成功案例。

 典型案例之 保险管字符检测系统用途说明：　　该设备用于检测保险管两端压印字符缺陷，包括字符和认证标识漏印、印错、印重以及压印不完整能够克服人眼检测疲劳引起的误判，真正做到零缺陷，并且能够显著提高生产效率。

设备特性：　　1．振动盘自动上料、具备自动分料、自动报警、达到连续运转的自动化生产；　　2．三个Costar SI-M510逐行扫描CCD相机同步拍照；　　3．内潜强大的HexSight视觉处理软件对压印字符、认证标识进行实时处理；

　　4．凸现压印字符的低角度照明方式；　　5．伺服电机带动转盘迅速完成坏料剔除；　　6．故障报警和方便的操作界面；　　7．检查对象：Φ5*20mm的玻璃和陶瓷保险管（其它尺寸可选）；　　8．生产速度：正常生产80pcs/min，生产速度视检测内容的复杂程度可进一步提高；

　　9．使用寿命：正常使用及定期维护的条件下，设备的使用寿命达10年以上；　　附图分别为保险管检测设备外形和软件操作界面　　典型案例之 电子元器件上带检测系统　　检测内容　　自动检测识别和定位产品，输出产品的位置信息和是否合格信息，并控制机械部分自动取料和分料。

检测要求：　　对料盘的产品进行自动检测和分类，并根据检测信息设计最优运动控制方案将产品自动分拣送到流水线上；定位精度：0.01mm；检测速度：50ms/pcs　　系统说明：　　由深圳市视觉龙科技有限公司设计的检测系统采用上下位机方式分别控制，下位机为实际工作机械控制部分，实现对机械手等硬件的直接操作；上位机为人机界面及机器视觉检测部分，人机界面实现人机交互操作，机器视觉检测部分对产品进行取像定位，并根据结果分析及导航，得出最优的运动路线对产品进行取放。

　　该设备采用了视觉龙VD100-Tapping视觉系统，并采用均匀高亮度的LED光源确保整个系统的光照稳定性，并使用性价比较高的美国COSTAR相机和COMPUTAR百万像素镜头，以保证图像的清晰度，软件处理采用高性能的HexSight软件开发包，该软件平移精度可达1/40亚像素，旋转精度可达0.01度，对于本系统的高精度及快速定位得以软件保证。

　　由于系统在拾取产品的同时必须还要检测料带上的元件状态，如果同时还要检测料盘产品，时间势必会增长很多，从而影响到取料分料的速度，因此采用离线方式提前对料盘产品进行扫描的方式解决了此问题，大大节省了时间以便进行料带产品的定位和分析。

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