高精度智能视觉系统

高精度智能视觉系统

产品简介

      高精度智能视觉系统，采用高精度对位贴合技术，在标定的过程中消除了镜头的畸变，采用手眼自动标定和联合标定的方式将该系统的多个相机和机台的对位设备标定在一个坐标系中，能够稳定、高效地为复杂的对位贴合设备提供精准的对位引导。在应用过程中，依据手眼标定中的平移标定结果和旋转标定结果能够评估对位平台的运动误差。一套标定数据良好的高精度对位系统，能够在复杂的环境下，高效准确的为设备提供引导对位，并能补偿设备的固定误差。整个系统除了要满足±5u的对位精度，还需要添加各种防呆管控，包括产品的尺寸管控、上料的精度管控、能否对位的管控（保证产品不会压到治具）。这些管控值一旦设定，修改十分便捷。整个系统的异常处理非常人性化和简易，在交付后对现场操作人员进行培训后，能够立马上手，解决各种报警和异常。

产品特点 

（1）基于机器视觉的自动光学识别、缺陷检测技术。通过自动光学检测系统，在光照强度不足以满足识别需求或在可视光范围内很难识别工件时，自动调节光源的方向、距离和角度，提供高对比度影像检测，得到清晰、完整、高质量的工件图像。并增加了深度学习功能，根据提供的图像，可以自动检测工件的可容忍偏差和不可容忍缺陷。

（2）全路径校准精度量化技术。通过激光干涉仪和视觉系统的联合工作，克服自动化机台安装空间的限制，可在不干扰被调节机构的情况下，设定质检路径及质检位置点，使被调节机构根据预设质检路径移动，对已设定执行路径的每个位置点精度做出校准，从而对被调节机构工作中的整个运动路径的任意一段的精度给出可量化的评估。

产品性能

高精度对位：

虚拟相机数量：可支持 32 个；

贴合精度：±5μm；

一次对位率：99%；

TT：500ms（包含平台的运动时间）

自动光学检测：

图像数据：同时处理多达 32 个 2K 像素工业相机的图像数据；

取相次数：每个相机每秒取相 60 次；

精度：达到亚像素；

检测效率：0.2~0.5S/个；

系统漏检率：0%；

NG 检出率：100%；

准确率：98%； 

4.1.4.2高精度对位系统

      Alignment Vision System高精度对位系统是目前本公司针对高速发展的面板行业开发的一款高性能、高速度、高精度的对位贴合系统。当今面板贴合行业为了提高自身产品的竞争力和产品的质量，传统普通精度的对位贴合系统已经不能满足日新月异的行业发展和精度要求。所以，为了跟进产业发展，满足客户需求，提高自身的竞争能力，我公司投入大量的研发精力，开发了符合当今需求的高精度对位贴合系统。系统一经推出，备受客户好评，能达到普通对位软件所不能达到的贴合精度。

本软件最大的优势就是结合了高精度的对位运动平台和PLC数据转换模块。不论是何种运动平台，比如XYθ平台，还是UVW平台都可以根据平台参数和对应的XYθ平台进行参数转换，这样平台对位的参数就可以在PLC和运动平台之间进行直接传递，并且可以做到精度无损失。同时，系统本身的标定模块能够将多个相机和运动平台标定到一个视觉坐标系，校正了相机的畸变误差并对平台平移旋转进行标定，能够精确的定位到平台本身的缺陷。*重要的是，针对该套机构和运动系统，软件能够提供校正补偿功能，通过误差补偿参数设置，能够对系统固定误差进行有效的补偿。系统能够对应的物理相机数量*大可达到8个，虚拟相机的个数可根据相机的实际需求进行设定。

高精度对位系统应用场景：

1）一个工控机带八个物理相机，两片产品对位贴合，每四个相机拍一个片产品，每片产品拍四个角；

l 贴合精度：±5um；

l 一次对位率：99%；

l TT：500ms（包含平台的运动时间）

2）一个工控机带四个物理相机，一片产品预对位，四个相机分别拍产品的四个角；或者一个工控机带两个物理相机，一片产品预对位，两个相机分别拍产品的对角。也可以根据实际需求，一个工控机带一个物理相机，一片产品预对位，一个相机拍整个产品。

对位精度：±10um；     

3）一个工控机带四个物理相机，两片产品Bonding对位，有两个Bonding区，两个Bonding区域分别对位。两个相机拍一片产品，分别拍Bonding区域。其中Sensor位于一个运动平台上，FPC的两个Bonding区分别位于两个运动平台上。

贴合精度：+5um;

4）一个工控机带两个物理相机，两片产品对位贴合，贴合设备是翻转式。一个相机拍一片产品。

贴合精度：±10um；      

5）一个工控机带3个物理相机，两片产品对位贴合。其中一个相机拍一个产品，产品运动，相机固定，分别拍产品的四个角，用一个相机模拟四个相机。另外两个相机拍一个产品，产品运动，相机固定，分别拍产品的四个角，用两个相机模拟四个相机。

贴合精度：50um；   

高精度对位系统的特点：

1）具备自动校正功能

高精度对位系统中包含有三种校正方式，相机的非线性校正和运动平台的手眼标定以及相机的联合标定。

非线性校正消除了相机的畸变误差，使系统获得一致性良好的图像。

而运动平台的手眼校正，是一种自动校正的方法，操作便捷、结果准确，包含对平台的平移校正和旋转校正。通过手眼校正的结果，能够看出平台本身平移和旋转的误差，为平台的性能评估提供了一定数据依据。如果平台本身没有问题，从结果也能侧面的反映出在标定过程中是否有异常出现。

手眼标定会将相机和运动平台标定到一个视觉坐标系中，而联合标定使用在两片产品对位贴合的时候，将拍摄两片产品的相机标定在同一个视觉坐标系中。这样，就将运动平台和所有的相机标定在一个视觉坐标系中。

2）整合各种运动平台

运动平台的精度是整个对位系统精度的基础，如果运动平台本身的重复运动精度就不是很高，那么就无法保证视觉系统的精度。同时，运动平台也分好多种，和视觉系统的参数转换也是影响视觉系统精度的重要因素之一。

视觉系统需要的是在视觉坐标系中的XYθ坐标，而运动平台除了直接发送XYθ坐标以外，更多的是高精度的UVW平台，发出的分为XYY、XXY坐标，需要将UVW平台的坐标参数和视觉的XYθ坐标参数进行转换。高精度对位系统中，整合了各种运动平台坐标参数和视觉坐标参数转换的方法。对接不同的平台，只需要通过修改运动平台的参数就能实现二者之间的转换。

3）支持多种对位模式

高精度对位系统，不仅支持1片产品预对位方式，也支持2片产品的对位贴合。能够根据项目的需求来调整系统中相机的个数，而且系统能够支持的物理相机可达八个，能够支持的模拟相机个数可根据需求随意调整。

通过调整物理相机和模拟相机的个数，再修改视觉框架中的功能模块，就能实现不同对位模式之间的切换。

4）适用不同机构形式

我公司的高精度对位系统适用任何机构的对位形式，不论是贴膜机构、Bonding机构还是STH、HTH贴合机构，都能够使用我公司的高精度对位贴合系统来实现，高精度对位系统可谓是以不变应万变。

除了能够实现单个平台对位，也能够实现多个平台同时对位，常用的多平台同时对位不仅精度达到要求，TT更能满足客户要求。

5）能够补偿固定偏移

整个产品贴合的精度是由视觉系统的精度和机构系统的精度组成，对于特定的机构，在机构生成稳定的情况下，产品对位贴合好以后，产品本身的贴合效果受机构的固定系统误差影响，会有一个固定的偏移量，而且这个固定的偏移量是无法通过调整机构来消除的。只能通过视觉系统添加一个固定补偿值来消除整个机构的固定误差。

高精度对位贴合系统的对位补偿参数能够根据实际的需求添加在不同的坐标系中，来实现消除机构的固定误差，实现贴合的产品达到规定的要求。

6）实现高精度对位

在面板贴合行业，不仅对位贴合机构更加复杂化，对精度的要求更加严格。现在我公司的高精度贴合系统能够实现的贴合精度能够达到±5u。我公司技术团队研究的先进对位算法，能够在复杂的机构中实现±5u贴合精度。

重要的是通过一次对位，就能够达到±5u的精度，很多客户对于我公司的视觉系统十分满意。

4.1.4.3 AOI检测系统

      自动光学检测（AOI，Automatic Optical Inspection）是指通过光学成像的方法获得被测对象的图像，经过特定算法处理及分析，与标准模板图像进行比较，获得被测对象缺陷的一种检测方法。

AOI Vision System是我公司自行研发的视觉框架系统，该框架基于Cognex VisionPro dll，使用C# .net框架开发完成，支持C#、VB脚本，具备丰富的图像处理控件。是工业级机器视觉平台软件，软件集成了视觉系统中的硬件控制部分，如光源控制等，还包含不同接口的通讯，比如232串口、以太网口等。同时，该系统为独立的模块，可使用在各种设备上，支持各种相机和图像采集卡，可定制差异化的视觉解决方案。

我公司AOI系统的特点：

1）工具简单化

使用者可以根据项目的具体需求来改变视觉框架里的工具模块，界面的输出参数也可根据实际的需求来设置。对于操作者来说简单易用，极大的缩短了项目的现场调试时间，提高了项目的开发效率。同时，也有利于项目的后期维护，只需要对现场操作者进行简单培训，就可以处理实际生产过程中出现的异常。

2）功能模块化

AOI系统框架里面根据处理流程，将程序划分为几个功能模块，这些功能模块只需要改变里面具体的视觉工具和模块的输入输出参数就可以重新生成一个新的程序。系统框架功能模块化极大的简化了框架的难度，对于使用者来说操作更为便捷，而且划分的模块易于不同程序之间的复用，可以减少开发时间，提高开发效率。

3）处理智能化

在当今待检测品微型化、高密度化、快速组装化、品种多样化发展特征下，检测信息量大而复杂，对检测精度和运行速度要求越来越高。我公司AOI检测系统不仅满足复杂环境下的高速检测要求，而且具备深度学习功能，对于表面缺陷、纹理和材料分类、装配验证和变形零件定位、字符读取和畸变的打印等检测可以容忍偏差和不可预知的缺陷，具有可靠、易配、高速等特征。

4）数据可视化

在实际生产过程中，可根据需求来存储图片和数据。可存储的图片包括原图、截图、NG图等图片，并可根据存储的图片来模拟实际生产过程，分析产品数据。可存储的数据在系统框架中可设置，能够根据实际生产来存储。软件能够实时记录生产环节的各项数据，更加符合工业4.0的要求，做到了生产数据实时化、各项数据精确化、关键数据重点化。软件还有具有 SPC（Statistics Process Control，统计过程控制）功能，对于实际的生产数据可以绘制分析用的控制图，通过控制图能够判断整个生产过程的异常和产品数据的规律。同时，利用统计的数据监控生产过程，有利于稳定生产和提高良率。

5）操作便捷化

人性化的操作界面，可根据实际需求设置模拟相机的个数，并且可以多个相机同时运行。在系统软件的交付以后，只需要对操作者进行简单的培训，就可以处理后续的产线异常和生产报警，不需要现场的看线人员具备专业的视觉知识，大大降低了后期的系统维护费用和处理时间。特别是产线更换新的产品时，只需要很少的时间就可以更换新的产品，不需要停机很长时间。

4.1.4.4 BC系统

        设备线管控系统（Block Control System），简称BC系统。为求提高生产效率和产品良率，将各自独立的上下游设备整合成一条自动化设备线，是近年来设备发展的主要趋势。我公司顺应此趋势，研发了BC系统，用于生产过程中的精细化生成和精细化执行。并通过数据统计分析，实现设备的智能管理、生产管理及管制。

BC系统的系统架构分为三层：

1）Master PLC：M/PLC负责接收BC与CIM PLC的数据，扮演一个桥梁的作用；

2）Block Control Server: 负责执行M/PLC与MES之间的通信，将数据上抛给MES,同时执行MES反馈的指令；

3）Block Control Monitor：提供设备的系统设定、运转现况以及生产数据。 

上图所示就是我公司的一个BC系统的应用案例，通过TCP/IP将整个车间的所有设备数据上传到BC系统的工作站，再通过TIBCO/Ethernet上传给MES系统。上传的数据包括制程参数、机台参数、物料信息、AOI参数等。

我公司BC系统的作用：

1）整合各种设备：在生产车间的所有设备，通过通讯接口将所有的设备连接在一起

2）参数智能管理：参数智能管理包括制程参数管理、设备参数监控管理和设备生产实时数据追踪；制程参数包括温度、压力，设备参数包括运行设定数据、设备生产数据。设备生产实时数据追踪通过工厂数据库索引产品ID，获取产品对应的生成数据。

3）生产管理及管制：产品信息追踪，可追踪到产品物料批号、产品对应的制程参数和机台参数、温度、压力值等参数。可将原物料信息录入并设置管制，BC系统自动通过MES系统获取当前机台需要的物料信息。并可直观的查看所剩物料，当物料达到预警数量时反馈给机台。对物料批号错乱等不匹配生成异常进行防呆管控。

使用我公司BC系统能够带来的效益：

1）节省设备间的搬运与转移成本，提升生产效率；

2）管控与顺畅设备线内所有产品的投入与产出；

3）可自动进行线体内抽样检查，维持高生产品质；

4）自动收集并及时汇报生成咨询，并上传给MES系统进行生成管理及制程分析；

5）在与MES系统连线整合后，可自动化接受并执行生产指示，以达成无人化的高效自动化生产。

4.1.4.5读码自动过账系统

        读码自动过账系统是我公司自行开发的自动读码系统，在生产过程中通过扫描产品上面的二维码，并将二维码信息传递到工厂系统，来实现产品质量管理、数据追踪、以及后续分析，反馈读取条码后的不同状态来控制生产设备的停启，从而实现工厂生产的高效化、自动化和智能化。

读码自动过账系统的单工站过账系统结构如上图所示，程序集成了PLC通讯模块和二维码扫描模块。通过机台PLC发送触发信号控制读码器拍照，读码器解析拍到的二维码，并将OK/NG（解码OK/NG）信号传送给PLC并显示在操作界面，同时将二维码信息传送给工厂系统。

自动过账系统的特点：

1）读取率高

我公司自动过账系统能够确保99.99%的二维码读取率。设备上安装调试成功以后，通过PLC触发读码器扫描二维码，并通过自动过账系统将读取到的二维码信息传递到工厂系统。除能够读取产品上的二维码信息，还能够将一片产品上的两个条码Link在一起，方便后续的来料追溯。

我公司的过账系统已经开发的特别成熟，兼容所有的windows系统，操作简便且能够快速安装在不同的设备上使用，不需要很多的人力。二维码扫描模块能够满足在不同环境、不同设备上正常稳定运行，并能保证99.99%的读取率。自动过账系统的这些优点受到客户高度的评价和认可。

2）应用范围广

如下表所示，读码器能够读取不同设备、不同载体、不同工艺以及不同尺寸、

不同背景的二维码，并且能够保证99.99%的读取率。对于需要读取二维码的设备都可采用我公司的自动过账系统。