视觉自动对位系统应用课件

视觉自动对位系统应用视觉自动对位系统应用内容概要视觉自动对位系统构成视觉自动对位系统选型视觉自动对位系统应用基于PC-Based视觉对位系统的特点分析内容概要视觉自动对位系统构成一.视觉自动对位系统构成对位前对位后视觉自动对位系统简介通过CCD将图像采集到计算机上，再通过图像对位处理软件,算出偏移位置和角度,将相应的数据传送给外部运动制器,进行位置纠正.一.视觉自动对位系统构成对位前一.视觉自动对位系统构成相机与镜头(显示器)(PLC或伺服)(工控机)运动控制器(运动控制平台)鼠标/键盘(触摸屏人机界面)光源,棱镜一.视觉自动对位系统构成相机与镜头(显示器)(PLC或伺服)一.视觉自动对位系统构成视觉自动对位流程:

运动平台已经能正常运行,CCD安装并正常成像根本平台类型(XYθ,UVW…),设置平台参数,做模板等自学习(Calibration),算出平台与CCD之间的关系.采集目标物图像分析目标物体对位,自动算出偏移距离和角度(脉冲数)根据对位得出的偏移脉冲值控制平台运动判断是否对准否是对位完成一.视觉自动对位系统构成视觉自动对位流程:运动平台已经能正常二.视觉自动对位系统选型视觉对位原理:利用图像处理运算出偏移量数据。将数据输出给外部控制器，最终完成对位。轴控制部分由外部控制器作控制相机IPC+视觉控制系统外部控制器驱动器马达指令移动量二.视觉自动对位系统选型视觉对位原理:相机IPC+视觉控制系二.视觉自动对位系统选型视觉对位结构图:XYθ工作平台显示器滑鼠脉冲信号限位信号马达驱动器驱动信号工业相机外部执行机构二.视觉自动对位系统选型视觉对位结构图:XYθ工作平台显示器二.视觉自动对位系统选型视觉定位系统Mark点搜索方式自动校正功能可以计算每台相机与平台的相对位置，包括相机、中心点、相机与平台的角度、相机解析度（mm/像素）、平台的旋转中心点等参数。定位时，利用校正参数作演算从而执行精密定位。

左图中标识A为经对位完成后，当前工作台的像素坐标值；标识B为黄金模板位置的像素坐标值，标识C为完成运动的各项处理时间和总处理时间。

CCD数量从2颗至4颗支持多平台Ｙ１Ｘ1Ｘ２Ｙ２二.视觉自动对位系统选型视觉定位系统Mark二.视觉自动对位系统选型项目具体指标待测Mark所在视野大小5x

3

mm系统对位精度10

um完成对位速度<2s工件是否透明不透明相机的架设距离90～150mm全自动曝光机对位系统项目需求二.视觉自动对位系统选型项目具体指标待测Mark所在视野大小二.视觉自动对位系统选型(1)视觉对位系统CCD相机选型

①由于视野范围为5mm，且对位精度要求10um.

相机分辨率=5mm/10um=500Pixel。所以采用30万像素分辨率像素的相机即可满足要求。②客户对最终完成对位的速度为2S，相机拍照Mark点的时候属于静止状态下拍照，所以我们采用普通隔行扫描相机即可。如：

Sentech：STC-E43A或STC-E42A(没有包含相机电缆线12W02)STC-E43A/42A二.视觉自动对位系统选型STC-E43A/42A二.视觉自动对位系统选型特别注意：如果使用Sentech公司的STC-E43A或STC-E42A则需要另外配电缆线，电缆线的相关参数如下所示：红色虚线为需要另外增加二.视觉自动对位系统选型特别注意：如果使用Sentech公司二.视觉自动对位系统选型对位用USB相机：视觉对位系统可根据客户的应用选型不同接口的相机，分辨率可以支持200万像素甚至更大分辨率相机.Sentech公司STC-TB33USB/STC-TB83USB/STC-TB200USB选型要点:

根据客户机台结构,可选择USB数据接口200万像素CCD帧率为15fps(高速),7.5fps(中速),3.5fps(低速),需根据客户要求选型二.视觉自动对位系统选型对位用USB相机：二.视觉自动对位系统选型(2)视觉对位系统图像采集卡选型I

视觉对位系统如使用STC-E43A/42A相机,则需要配BNC接口的采集卡,同时需要一条12PIN转BNC,带电源的转接线(相机电源一般为12V)。二.视觉自动对位系统选型(2)视觉对位系统图像采集卡选型I二.视觉自动对位系统选型STC-E43A/42A(12针接头)BNC接头PicoloPro2(BNC)RTV-24(BNC)合适连接件：HR10A-10R-12PB(2)视觉对位系统图像采集卡选型II

在这个应用中，我们选用PicoloPro2图像采集卡。二.视觉自动对位系统选型STC-E43A/42A(12针接头二.视觉自动对位系统选型(3)视觉对位系统镜头选型

注意：

若是PCB板比较厚，那么我们在选镜头时,要考虑镜头景深等问题。

客户对相机的架设距离为90～150mm，工业相机观测视野大小为5mmx3mm，我们选用的CCD为1/3”(CCD芯片尺寸大小为:4.8mmx3.6mm)。镜头焦距(f)=WD(工作距离)XCCD芯片尺寸/视野大小 =90x4.8/5 =86.4mm根据理论公式我们需要选择86.4mm的镜头才能满足视野和工作距离的要求。

通过查阅相应镜头厂商的相关参数，我们选用50mm焦距的镜头加上50mm的接圈也可满足客户的相关参数（相机镜头架设距离和CCD视野）要求。二.视觉自动对位系统选型(3)视觉对位系统镜头选型注意：二.视觉自动对位系统选型(4)视觉对位系统光源选型I

光源的作用将被测物与背景尽量明显区分开将运动目标“凝固”在图像上增强待测目标边缘清晰度消除阴影抵消噪光提高检测精度、运行速度和工作效率二.视觉自动对位系统选型(4)视觉对位系统光源选型I光源的二.视觉自动对位系统选型(4)视觉对位系统光源选型II

光源的种类高频荧光灯，光纤卤素灯，LED灯二.视觉自动对位系统选型(4)视觉对位系统光源选型II光源二.视觉自动对位系统选型(4)视觉对位系统光源选型III

待检测物体在静态中取像LED光源寿命较长，性价比高。因此选择LED光源。检测物体为PCB板材光源选择上采用正光光源安装正光光源：同轴光源、环形光二.视觉自动对位系统选型(4)视觉对位系统光源选型III待二.视觉自动对位系统选型自动曝光机对位系统视觉相关产品配置(参考表）注：实际情况会有变化名称型号数量备注1IPC－－1控制方式需与外部通讯2CCTV镜头C5028-M2可调焦、调光圈3CCD相机STC-E43A2静态隔行扫描相机4CCD相机电缆线12W02212针相机延长线(带电源)5CCD视频延长线BNC同轴线26光源TZ-D24-X-24V27光源控制器DY-DC24V-CH2189二.视觉自动对位系统选型自动曝光机对位系统视觉相关产品配置(二.视觉自动对位系统选型目前常见对位平台:XYθ平台UVW平台Xθ+Y平台Ｙ１Ｘ１Ｘ２Ｙ２4軸平台

二.视觉自动对位系统选型目前常见对位平台:XYθ平台UVW平二.视觉自动对位系统选型名称新型UVW平台（EXXY平台）传统XYθ平台平台定义XXY顾名思义就是两个X方向的轴向，搭配一个Y方向的轴向剩余一轴采用自由轴，所以也有人称XXY或是日本常用的名称“UVW”由两个平移平台和一个旋转平台组建而成的三维平台优缺点能够构成薄型结构、负载比较强容易得高精度价格比较昂贵构造比较复杂，不容易自己设计整体厚度比较大一般的精度价格相对便宜构造比较简单，容易设计目前业界最常用的两种对位平台特点比较:二.视觉自动对位系统选型名称新型UVW平台（EXXY平台）传二.视觉自动对位系统选型自动Calibration说明：可以自动检出相机和平台的相对位置,精度达到um级别Calibration基准：检出基准Mark位置（图中）ＵＶＷ轴：白→马达停止水蓝色→马达动作＋：平台中心二.视觉自动对位系统选型自动Calibration说明：可以二.视觉自动对位系统选型Ｘ方向移动Y方向移动＋θ方向移动－θ方向移动以Mark为中心向＋θ方向移动以Mark为中心向－θ方向移动自动Calibration二.视觉自动对位系统选型Ｘ方向移动Y方向移动＋θ方向移动－θ三.视觉自动对位系统应用丝网印刷机钢印机（钢板印刷等）切割机（晶片、陶瓷、玻璃等）曝光机（LCD、PCB等）贴合机（LCD、FPC等）0123PCBVUW三.视觉自动对位系统应用丝网印刷机0123PCBVUW3.1

曝光机－流

程－1.移动玻璃面板至平台2.检出模板上的标志3.自动定位4.确认最终精度5.用紫外线灯进行露光6.排出玻璃面板紫外线灯相机平台玻璃面板模板3.1曝光机－流程－紫外线灯相机平台玻璃面板模板3.2

玻璃贴合机－流

程－1.将玻璃面板Ⅱ上的标志移动到相机视野内2.检出并登录目标位置3.将玻璃面板Ⅰ移动至平台

4.检出玻璃面板Ⅰ上的标志并进行定位5.粘合玻璃面板ⅠⅡ6.排出玻璃面板平台密封剂玻璃面板Ⅰ玻璃面板Ⅱ控制头相机3.2玻璃贴合机－流程－平台密封剂玻璃面板Ⅰ玻璃面板SWOT分析

需要客户有开发能力，门槛较高弱点工业IPC应用广泛,而配合运动控制，在中高端的场合占主流地位机会智能相机、专业视觉控制系统上升势头强劲威胁优势灵活性较高，适用范围广PC-Based视觉对位系统的特点分析SWOT分析弱点机会智能相机、专业视觉威胁优势灵活性使用PC-Based控制系统的原因PC-Based视觉对位系统的特点分析

采用

PC+视觉和运动控制卡配合的方案将是一个主要发展趋势。这种方案可充分利用计算机资源，广泛应用于视觉对位、运动控制等柔性较强的机器和设备。灵活性高，可根据用户的应用选用不同的配置，相机更换方便，无需像智能相机更换整套系统。完美将视觉系统和运动控制系统相结合，处理复杂的应用。成本低。使用PC-Based控制系统的原因PC-Based视觉对位系

祥凌科技的优势：

产品线丰富，致力于TotalSolutionPC-Based视觉对位系统的特点分析

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运动平台已经能正常运行,CCD安装并正常成像根本平台类型(XYθ,UVW…),设置平台参数,做模板等自学习(Calibration),算出平台与CCD之间的关系.采集目标物图像分析目标物体对位,自动算出偏移距离和角度(脉冲数)根据对位得出的偏移脉冲值控制平台运动判断是否对准否是对位完成一.视觉自动对位系统构成视觉自动对位流程:运动平台已经能正常二.视觉自动对位系统选型视觉对位原理:利用图像处理运算出偏移量数据。将数据输出给外部控制器，最终完成对位。轴控制部分由外部控制器作控制相机IPC+视觉控制系统外部控制器驱动器马达指令移动量二.视觉自动对位系统选型视觉对位原理:相机IPC+视觉控制系二.视觉自动对位系统选型视觉对位结构图:XYθ工作平台显示器滑鼠脉冲信号限位信号马达驱动器驱动信号工业相机外部执行机构二.视觉自动对位系统选型视觉对位结构图:XYθ工作平台显示器二.视觉自动对位系统选型视觉定位系统Mark点搜索方式自动校正功能可以计算每台相机与平台的相对位置，包括相机、中心点、相机与平台的角度、相机解析度（mm/像素）、平台的旋转中心点等参数。定位时，利用校正参数作演算从而执行精密定位。

左图中标识A为经对位完成后，当前工作台的像素坐标值；标识B为黄金模板位置的像素坐标值，标识C为完成运动的各项处理时间和总处理时间。

CCD数量从2颗至4颗支持多平台Ｙ１Ｘ1Ｘ２Ｙ２二.视觉自动对位系统选型视觉定位系统Mark二.视觉自动对位系统选型项目具体指标待测Mark所在视野大小5x

3

mm系统对位精度10

um完成对位速度<2s工件是否透明不透明相机的架设距离90～150mm全自动曝光机对位系统项目需求二.视觉自动对位系统选型项目具体指标待测Mark所在视野大小二.视觉自动对位系统选型(1)视觉对位系统CCD相机选型

①由于视野范围为5mm，且对位精度要求10um.

相机分辨率=5mm/10um=500Pixel。所以采用30万像素分辨率像素的相机即可满足要求。②客户对最终完成对位的速度为2S，相机拍照Mark点的时候属于静止状态下拍照，所以我们采用普通隔行扫描相机即可。如：

Sentech：STC-E43A或STC-E42A(没有包含相机电缆线12W02)STC-E43A/42A二.视觉自动对位系统选型STC-E43A/42A二.视觉自动对位系统选型特别注意：如果使用Sentech公司的STC-E43A或STC-E42A则需要另外配电缆线，电缆线的相关参数如下所示：红色虚线为需要另外增加二.视觉自动对位系统选型特别注意：如果使用Sentech公司二.视觉自动对位系统选型对位用USB相机：视觉对位系统可根据客户的应用选型不同接口的相机，分辨率可以支持200万像素甚至更大分辨率相机.Sentech公司STC-TB33USB/STC-TB83USB/STC-TB200USB选型要点:

根据客户机台结构,可选择USB数据接口200万像素CCD帧率为15fps(高速),7.5fps(中速),3.5fps(低速),需根据客户要求选型二.视觉自动对位系统选型对位用USB相机：二.视觉自动对位系统选型(2)视觉对位系统图像采集卡选型I

视觉对位系统如使用STC-E43A/42A相机,则需要配BNC接口的采集卡,同时需要一条12PIN转BNC,带电源的转接线(相机电源一般为12V)。二.视觉自动对位系统选型(2)视觉对位系统图像采集卡选型I二.视觉自动对位系统选型STC-E43A/42A(12针接头)BNC接头PicoloPro2(BNC)RTV-24(BNC)合适连接件：HR10A-10R-12PB(2)视觉对位系统图像采集卡选型II

在这个应用中，我们选用PicoloPro2图像采集卡。二.视觉自动对位系统选型STC-E43A/42A(12针接头二.视觉自动对位系统选型(3)视觉对位系统镜头选型

注意：

若是PCB板比较厚，那么我们在选镜头时,要考虑镜头景深等问题。

客户对相机的架设距离为90～150mm，工业相机观测视野大小为5mmx3mm，我们选用的CCD为1/3”(CCD芯片尺寸大小为:4.8mmx3.6mm)。镜头焦距(f)=WD(工作距离)XCCD芯片尺寸/视野大小 =90x4.8/5 =86.4mm根据理论公式我们需要选择86.4mm的镜头才能满足视野和工作距离的要求。

通过查阅相应镜头厂商的相关参数，我们选用50mm焦距的镜头加上50mm的接圈也可满足客户的相关参数（相机镜头架设距离和CCD视野）要求。二.视觉自动对位系统选型(3)视觉对位系统镜头选型注意：二.视觉自动对位系统选型(4)视觉对位系统光源选型I

光源的作用将被测物与背景尽量明显区分开将运动目标“凝固”在图像上增强待测目标边缘清晰度消除阴影抵消噪光提高检测精度、运行速度和工作效率二.视觉自动对位系统选型(4)视觉对位系统光源选型I光源的二.视觉自动对位系统选型(4)视觉对位系统光源选型II

光源的种类高频荧光灯，光纤卤素灯，LED灯二.视觉自动对位系统选型(4)视觉对位系统光源选型II光源二.视觉自动对位系统选型(4)视觉对位系统光源选型III

待检测物体在静态中取像LED光源寿命较长，性价比高。因此选择LED光源。检测物体为PCB板材光源选择上采用正光光源安装正光光源：同轴光源、环形光二.视觉自动对位系统选型(4)视觉对位系统光源选型III待二.视觉自动对位系统选型自动曝光机对位系统视觉相关产品配置(参考表）注：实际情况会有变化名称型号数量备注1IPC－－1控制方式需与外部通讯2CCTV镜头C5028-M2可调焦、调光圈3CCD相机STC-E43A2静态隔行扫描相机4CCD相机电缆线12W02212针相机延长线(带电源)5CCD视频延长线BNC同轴线26光源TZ-D24-X-24V27光源控制器DY-DC24V-CH2189二.视觉自动对位系统选型自动曝光机对位系统视觉相关产品配置(二.视觉自动对位系统选型目前常见对位平台:XYθ平台UVW平台Xθ+Y平台Ｙ１Ｘ１Ｘ２Ｙ２4軸平台

二.视觉自动对位系统选型目前常见对位平台:XYθ平台UVW平二.视觉自动对位系统选型名称新型UVW平台（EXXY平台）传统XYθ平台平台定义XXY顾名思义就是两个X方向的轴向，搭配一个Y方向的轴向剩余一轴采用自由轴，所以也有人称XXY或是日本常用的名称“UVW”由两个平移平台和一个旋转平台组建而成的三维平台优缺点能够构成薄型结构、负载比较强容易得高精度价格比较昂贵构造比较复杂，不容易自己设计整体厚度比较大一般的精度价格相对便宜构造比较简单，容易设计目前业界最常用的两种对位平台特点比较:二.视觉自动对位系统选型名称新型UVW平台（EXXY平台）传二.视觉自动对位系统选型自动Calibration说明：可以自动检出相机和平台的相对位置,精度达到um级别Calibration基准：检出基准Mark位置（图中）ＵＶＷ轴：白→马达停止水蓝色→马达动作＋：平台中心二.视觉自动对位系统选型自动Calibration说明：可以二.视觉自动对位系统选型Ｘ方向移动Y方向移动＋θ方向移动－θ方向移动以Mark为中心向＋θ方向移动以Mark为中心向－θ方向移动自动Calibrat