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机器视觉在电子连接器生产中的应用

EDN China?? 2007年10月23日 ?? 收藏0

  如今,电子行业的发展日新月异,电子连接器正呈现出精巧化的发展趋势。如SMD类产品(IC及连接器等)的平面度(co-planarity)一般为0.08mm~0.1mm,其间距(pitch)也由2.54mm发展到0.6mm、0.5mm甚至0.4mm。PC主板中CPU连接器(Socket)也由PGA演变成BGA封装。传统的测量方法已无法胜任生产过程中对零件及成品尺寸的在线测量,而采用机器视觉进行测量正逐渐被业界接受。

图1系统架构框图

  机器视觉的特点

  所谓机器视觉,就是用机器代替人眼来做测量及判断。具体来讲,是指通过镜头将被测目标转化为图像信号,投射至影像接受器件(一般为CCD元件)上再通过计算机进行分析处理。

  机器视觉系统的特点是测量精确、稳定、快速,可大幅度提高生产的柔性及自动化程度,提高生产效率,且易于实现信息集成。机器视觉已经广泛用于在线检测,成品检验及其它质量控制等领域。

  系统技术方案

  在自动流水线上,由自动机械手将被测产品从包装盘中用真空吸盘吸取,放置在测量承座上,由伺服滑台带动向前运动,每运动到一个测量位置,即通过PC触发CCD相机取像,取像结束后,伺服滑台继续运动到

下一个测量位置,同时对取得影像进行处理,待全部图像取完则测量完成。系统根据设定的规格判别产品PASS/FAIL,如为PASS则由自动机械手将其取放至下一个工位;如为FAIL则由机械手将其取放至不良品放置盒等待处理。系统架构如图1所示。

  
  一、 系统硬件架构

  系统主要包括CCD相机、镜头、光源、PC(含影像处理卡及运动控制卡) 、伺服执行机构等。主要架构可分为影像测量及位置控制两大部分。

  ● 影像测量部分

  1. CCD相机?

  根据CCD元件结构不同,分为线阵CCD相机及面型CCD相机。依据CCD元件辨别色彩能力可分成黑白型CCD相机和彩色CCD相机。在工业控制领域用途最广的是面型CCD相机(黑白型)。

  系统采用了日本日立公司KP-F3W黑白模拟CCD相机,该相机内置1/3英寸CCD,最大像素为699(横)*503(纵),有效像素为647(横)*485(纵);电子快门速度为1/16000,1/8000,1/4000,1/2000,1/1000,1/500,1/200可选。

  2. 镜头

  在工业机器视觉测量中,一般要求工作距离较小,通常在30mm~100mm之间,需要采用近摄镜头。简单的近摄镜头是在普通镜头和CCD相机之间加入一个接圈,使CCD可以位于镜头的像方聚焦面的外面一段距离,从而可以摄取到较近距离目标的图像,但它受到图像清晰度的限制。在要求较高的机器视觉系统中均采用专用的近摄镜头。

  3. 光源???

  一个稳定可靠的处理系统,重要的是在实际的生产现场持续获得高质量、高对比度的影像。与实验室不同,生产现场环境条件会出现各种变化,为保证系统的稳定性,提高照明光源的品质是至关重要的。本系统采用打正光方式,主光源为常见的红光环形LED光源,辅以45°平板式光源加强影像对比度。如图2所示。

图2系统光源结构图

  4. 影像处理装置

  机器视觉系统常常采用基于单独控制器处理方式或基于PC-BASE影像处理卡方式。二者各有所长,前者简单易用,体积较小,在机器视觉行业应用十分广泛;后者应用较复杂繁琐,但因基于PC的强大数据处理功能及网络能力,且价格较低,近年来发展迅速。

  本系统中影像处理装置采用凌华科技公司(ADLINK)代理的EureSys Domino Lota影像卡。该卡为32位PCI总线,支持DMA工作方式,内置8位32MHz A/D转换器和8MB板上缓存,同时支持2通道模拟CCD相机输入。

  ● 位置控制部分

  本测量系统的位置控制,采用运动控制卡驱动伺服电机,带动工作滑台运动。运动控制卡采用凌华科技公司的PCI-8132,该卡为2轴步进/伺服运动控制卡,32位PCI总线,采用脉冲输出工作方式,输出最大频率可达2.4MHz,可同时控制2轴电机进行直线/圆弧插补。

  二、系统软件结构

  本系统软件采用Windows 2000环境下Visual Basic 6.0作为开发平台,以eVISION 7.0和凌华科技公司提供的运动控制卡动态链接库文件(*.DLL)为基础开发而成。

  系统软件为适应被测产品的多样性,采用了参数化教导测量模式。在新建一个测量模式时,系统根据使用者的设定,以测量画面为单位,记录下每个画面的图像处理参数和运动控制参数而存储为测量参数文件。系统启动后,根据使用者要求调用指定的参数文件,取得各项参数,自动进行测量。系统软件分影像处理部分及位置控制部分。

  ● 影像处理软件结构

  由于EureSys Domino Lota影像卡可提供动态链接库文件(.DLL文件)和A


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