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机器视觉中常见的对位模型

分类:
公司新闻
2021/06/10 08:40
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【摘要】:
  视觉对位应用通过调整物体的xyθ位置值,实现精确贴合,文章集中讲述了几种常见的对位贴合的方式,让读者对对位应用有较为全面的认知。
  • 机器视觉广泛应用于微电子、电子产品、汽车、医疗、印刷、包装、科研、军事等众多领域。企业引进机器视觉项目之前,有很多问题需要事先明确。该篇讲述的是整个机器视觉项目引进的过程,希望能对首次引进机器视觉项目的用户有些许帮助。
  • 立项之前
  1. 认识投入的必要性

​一般而言,生产要素的重要程度是:提高产品品质>提高生产效率>降低人力成本。经济学角度上,机器视觉所实现的也是这三项。其中提高品质主要由检测精度和漏检率来决定,是机器视觉本身所具备的检测性能,此处不赘述。提升效率、降低成本通过计算投资回报率就能有较为明显的呈现,如手机产线中,手机屏幕生产后需要进行人工质检,但人眼因为工作状态、认知差异等因素影响,有2%的漏检率,有缺陷的手机屏幕进入整机组装流程后,经再次质检发现缺陷,就会造成核心物料的浪费,无形中增加了生产中物料消耗。而机器视觉检测系统可以将漏检率降低至0.5%1.5%的降低值在一年内所节省的物料金额约等于一套机器视觉检测设备的价格,因此安装机器视觉系统是一项值得长线投资的工程。

  1. 明确需求计划

产线自动化程度的提升是一个综合性工程,需要提前进行试机验证,试机安排根据企业的市场业务特点的不同呈现不同的特征。在市场业务呈周期性波动的行业,通常会在淡季时进行样机验证,在旺季时进行批量生产。在周期性不明显,发展稳定的行业,自动化的应用往往由点到面,实施周期可能长达3~5年。因此不同行业需根据所在行业的市场情况合理制定需求计划,最小化产线升级对企业生产造成的影响。

  1. 制定项目预算

产线升级过程中,加装视觉系统的客户往往希望想得到一个能兼容所有样品,检测所有缺陷的系统。但由于视觉系统针对不同缺陷需要不同的技术手段,也就造成了成本成倍上涨。甚至出现了为实现最广泛的兼容,致使方案出现空间上的冲突,最终项目无法落地。因此企业在进行视觉方案制定时,不宜贪大求全,需要有一定程度上的取舍。

如一个正在进行视觉质量检测的项目从公司最高容量的零件或非常相似的零件(如O形圈)开始,最具商业意义。O形圈检查系统可以检测各种不同的O形部件,同时,因为O形环彼此非常相似并且具有简单的几何形状,配置系统测试不同类型的O形环的难度也比较小。从而实现单个视觉系统同形态产品的最大兼容性。

  1. 选择合适的合作伙伴

如果客户不清楚产品生产过程中哪些可以使用机器视觉,哪些不能,就需要拓展技术人员根据产品生产情况、机器视觉的应用情况提供可行的视觉方案建议,最终决定在哪些工艺段加入视觉。

这是一项很需要经验的工作,选择经验丰富的合作伙伴有助于效益最大化。如对位项目,通常定位精度要求大于0.2mm可以使用机械实现,而不采用视觉。又比如缺陷检测,系统要检测的是客户自身前道工艺产生的缺陷,来料缺陷应由来料供应商购置设备把控。

  • 项目过程

客户需要提供样品给视觉供应商,供应商在实验室初步打光、拍照、评估可行性,最后给出可行方案与报价,客户确认方案与报价之后签订试机合同      

  1. 确认验收指标

合同中最重要的是验收指标、验收过程与方法。为了增加项目的最终可行性,视觉供应商通常会很乐意和客户的质量部门、生产部门一起研究产线工艺,针对工艺,商讨合适的指标,并签订技术协议。

  1. 确认系统交互

​完整的基础视觉系统包含相机、镜头、光源、控制器、电气设备(PLC或板卡)、支撑结构、执行机构(模组或PLC)等。为了能在后期不频繁改动设备,造成项目周期延长,需要提前确认相关项,如视觉系统需要的空间大小、安装结构,还有视觉系统与电气设备、执行机构的通信协议。

以下是需要考虑的完整表单,可以依此查漏补缺。

 

问题

说明

检测标的物

检测的目标物、标的物形状

检测指标

具体检测什么指标、有无、状态、尺寸、位置、尺寸位置、粘连、差异、毛刺、颜色

检测尺寸

物体尺寸

工作距离

安装摄像机到被测物体的最大距离,是否可调节

分辨率

测量尺寸精度

检测速度

全自动or手动、测量效率

安装空间

光源安装位置、相机与镜头安装位置、如何固定及固定空间

颜色

被测物体颜色、颜色判别、颜色差异

材质

物体材质、材质光学性质

合格标准

合格/不合格定义

信号设置

有工位触发信号还是需要自动连续拍摄图像。

次品措施

自动or控制机器剔除次品、怎样剔除次品、信号格式、剔除位置

工作环境

温度、湿度、粉尘、防水、杂散光

交货日期

明确验收与交货时间

 

  • 进厂调试

接下来是将视觉系统的结构与部件集成到工厂中,进行系统的联调和配置。这个阶段可以分为离线设备联调、上线小批量验证、上线大批量生产等。由于设备需要联调,样品呈现的状态会和实验室有所不同,上线之前会需要大量样品进行验证。如果是缺陷检测类项目,则需要提前准备好尽可能多的负样品,这对日后系统的稳定具有重要意义。

在此阶段,客户也可以派生产人员参与调试过程。一方面提前学习视觉平台的使用,另一方面,可以评估系统的易用性,从而提出改进需求。有经验的视觉厂家提供的视觉系统,符合易调试、易操作、易升级、易换型的“四易”标准,从而降低后期维护成本。

  •   收

视觉系统可以按照合同明确的指标进行验收。测量和对位类项目可以依靠重复性精度、和二次元的相关性、CPK等有计算公式的指标来进行验收。缺陷类项目就采用漏检率、误检率等指标进行验收。实际应用的过程中,由于视觉系统比人眼更加可靠且标准一致,严格按照合同指标进行可能会造成良率大幅下降。针对这种情况,就需要视觉系统对缺陷进行分类,并实现缺陷量化,方便客户进行统计分析,并最终决策合适的检测设置。

验收之后,要对操作员进行正式培训,并提供SOP。由于操作员的流动性较大,视觉系统最好有专项的负责人,并且在培训时,尽可能多的让操作员参与。这方面,有一家长期合作的视觉供应商非常重要,稳定的供应商可以提供连续的服务和升级维护,能为长期的系统支持提供保障。