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類型分類:
科普知識
數(shù)據(jù)分類:
視覺傳感器

使用視覺傳感器的高精度定位控制

發(fā)布日期:2022-10-09 點擊率:84

  1.前言
  近幾年,由于中國產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,包括亞州周邊地區(qū)在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)配置正在逐步發(fā)生變化。特別是產(chǎn)品單價較低的商品,及價格競爭較激烈的商品在中國國內(nèi)生產(chǎn)的比例越來越高了。從行業(yè)來說,主要有電子部件,用于電氣產(chǎn)品的基板或是FPD(Flat panel display)的生產(chǎn)等。隨著生產(chǎn)的開展,對中國國內(nèi)的生產(chǎn)設(shè)備的精度要求越來越高,需要增加伺服控制精度的需要也越來越多了。為達到上述高精度裝置的要求,在這里,就使用視覺傳感器實現(xiàn)高精度定位控制的案例之一進行一下說明。在這個控制里面使用的機器,從傳感器PLC(Programmable Logic controller),直到伺服控制,都為歐姆龍的商品。用一家公司的產(chǎn)品,就實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的控制。


  2.控制整體的說明
  控制的概略構(gòu)成大致可參考下圖,在這里我把整體的控制內(nèi)容進行一下簡單的說明。此為FPD玻璃基板的位置補正案例。作為這個控制的應(yīng)用,也可以應(yīng)用于FPD玻璃基板的粘合,電氣制品的基板位置補正,電子部件加工時的位置補正等場合。一般,由X軸,Y軸,θ軸的驅(qū)動軸構(gòu)成機械工作臺,另有判別其工作臺上負載的視覺傳感器,進行兩者之間的數(shù)據(jù)演算,再和驅(qū)動上述機械工作臺的伺服控制構(gòu)成整個系統(tǒng)。
  ①對要加工的負載,為了使視覺傳感器可以進行判別,需要印刷上標記。如要達到更好的精度,則需要2個以上的標 記。
  ②負載放置在機械工作臺上進行加工。
  ②視覺傳感器對上述負載上印刷的標記進行判別,與之前設(shè)定好的(記憶住的)位置進行比較后,對誤差進行高精度的計算。
  ③視覺傳感器計算出的誤差,由PLC換算成機械的移動量,定下補正誤差的位置并實行。


 


  3.視覺傳感器
  在這個控制里面,對提高精度較重要的一點就是視覺傳感器的位置判別。如果視覺傳感器無法精度較好的判別出位置,此控制里所講到的提高精度也就無法達到了。我們的視覺傳感器,從經(jīng)驗和技術(shù)上,對提高判別精度可實現(xiàn)以下的功能。


  ●高精度Search
  判別出和所記憶的標記數(shù)據(jù)最相似的部分,進行高精度的位置數(shù)據(jù)計算。
  在負載上印刷標記時,每次都印刷出同樣的標記是比較困難的。會發(fā)生印刷的缺陷或是印刷不良等情況。但是,如果使用了此功能,即使實際負載上所印刷的標簽和登錄的標簽不同,也可以精度較好地進行判別。


  ●ECM(Edge code model)Search
  把所記憶的標簽邊緣(非整個標簽,只有四周一圈)作為典型進行登錄,從實際接受到的畫像數(shù)據(jù)中找出最相似的部分進行判定。在玻璃互相重疊的情況下,會發(fā)生想判別的標簽之間也重疊起來的例子。在此功能中,因是以標簽邊緣數(shù)據(jù)形式進行典型化登錄的,即使發(fā)生了標簽的重疊化,仍可以判別出四周一圈是何形狀,從而達到高精度的判斷。

  4.校準
  視覺傳感器中所識別的位置信息,會作為視覺傳感器內(nèi)部的畫素數(shù)據(jù)進行判別。但是,此畫素數(shù)據(jù)和實際的工作臺的移動距離關(guān)系,如果沒有明確,就無法實現(xiàn)負載的位置補正。
  所謂校準,就是把視覺傳感器所識別到的位置和實際工作臺的位置精度的關(guān)系明確化,并記住。
  我們把這個校準功能放在視覺傳感器,PLC,伺服控制的程序上,以自動控制的方式進行實現(xiàn)。
  在登錄負載的基準位置時,會實施如下所示的動作,最終完成校準。
  實際移動負載時,可以通過演算當時的視覺傳感器位置信息,達到對下列誤差的補正。
 ● 攝像機安裝誤差:當攝像機的安裝不是完全的垂直時,可以補正其誤差。
 ● 機械工作臺移動誤差:補正由于加工精度而導(dǎo)致的移動量的誤差。
 ● 機械工作臺搭建誤差:補正機械工作臺驅(qū)動軸搭建時的誤差。


  5.移動補正計算
  最后,需要用視覺傳感器所判別出的位置補正量對工作臺進行移動。
  需要注意的是,工作臺的機構(gòu)會根據(jù)現(xiàn)場案例而不同。
  這次所介紹的是針對于如下圖的3系統(tǒng)的工作臺構(gòu)成,將其座標變換以PLC和伺服控制來完成。
  近幾年,FPD行業(yè)的玻璃尺寸有變大的趨勢,并增加了UVW工作臺這樣的構(gòu)成。
  UVW工作臺,具有最大運動行程較小,旋轉(zhuǎn)角度精度較高的特征。
  負載的大小(標記間的長度)變大后,由角度誤差而引起的偏移量也會變大,對抑制此種誤差是有效果的。
  而且,此種工作臺的驅(qū)動軸是在1個平面上,與以前的XYθ驅(qū)動軸層狀重疊相比較的話,是較輕薄的機構(gòu),具有重量變輕巧的特征。

  

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