貼片機(jī)視覺系統(tǒng)工作原理

高性能貼片機(jī)普遍采用視覺對中系統(tǒng)。視覺對中系統(tǒng)運(yùn)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(jī)身某個位置上的照相機(jī)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(jī)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?；叶戎蹬c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(bǔ)償元件吸取的位置偏差，最后完成貼片操作。

那么，機(jī)器通過對PCB上的基準(zhǔn)點和元器件照相后，如何實現(xiàn)貼裝位置自動矯正并實現(xiàn)精確貼裝的昵？這一過程是機(jī)器通過一系列的坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換來定位元件的貼裝目標(biāo)的。我們通過貼裝過程來闡述系統(tǒng)的工作原理。首先PCB通過傳送裝置被傳輸?shù)焦潭ㄎ恢貌⒈粖A板機(jī)構(gòu)固定，貼片頭移至PCB基準(zhǔn)點上方，頭上相機(jī)對PCB上基準(zhǔn)點照相。這時候存在4個坐標(biāo)系：基板坐標(biāo)系（Xp，Yp）、頭上相機(jī)坐標(biāo)系（Xca1，Ycal）、圖像坐標(biāo)系（Xi，Yi）和機(jī)器坐標(biāo)系（Xm，Ym）。對基準(zhǔn)點照相完成后，機(jī)器將基板坐標(biāo)系通過與相機(jī)和圖像坐標(biāo)系的關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換到機(jī)器坐標(biāo)系中，這樣目標(biāo)貼裝位置確定。然后貼片頭拾取元件后移動到固定相機(jī)的位置，固定相機(jī)對元件進(jìn)行照相。這時同樣存在4個坐標(biāo)系：貼片頭坐標(biāo)系也是吸嘴坐標(biāo)系（Xn，Yn）、固定相機(jī)坐標(biāo)系（Xca2，Yca2）、圖像坐標(biāo)系（Xi，Yi）和機(jī)器坐標(biāo)系（Xm，Ym）。對元件照相完成后，機(jī)器在圖像坐標(biāo)系中計算出元件特征的中心位置坐標(biāo)，通過與相機(jī)和圖像坐標(biāo)系的關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換到機(jī)器坐標(biāo)系中，此時在同一坐標(biāo)系中比較元件中心坐標(biāo)和吸嘴中心坐標(biāo)。兩個坐標(biāo)的差異就是需要的位置偏差補(bǔ)償值。然后根據(jù)同一坐標(biāo)系中確定的目標(biāo)貼裝位置，機(jī)器控制單元和伺服系統(tǒng)就可以控制機(jī)器進(jìn)行精確貼裝了。

元件貼裝的有關(guān)坐標(biāo)系如圖1所示，元件貼裝偏差補(bǔ)償值確認(rèn)原理如圖2所示。

圖1 元件貼裝的有關(guān)坐標(biāo)系

圖2 元件貼裝偏差補(bǔ)償值確認(rèn)原理

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