演講題目CCD 應用實例

- 自動化 XXY 對位平臺中華科技大學機械工程學系

By 業師 : 招永鈞中華民國 101 年 5 月 24 日

CCD Elements1. CCD 相機 : 解析度 , ex.100 萬畫素2. 鏡頭 : 焦距 , ex. 65MM3. 光源 : ex. 同軸光﹑環形光…4. 機械平台 : XXY 三個運動方向5. 影像擷取 : ex. BMP 圖檔﹑ Direct Show﹑ 擷取卡 SDK…6. Image-processing : ex. Device Independent Bit

map(DIB) ﹑ 變灰階﹑二值化…7. 影像辨識﹑視覺開發軟體8. AP 應用軟體功能

視覺開發軟體 (AOI Software)1. Quick-Vision2. Euresys3. Cognex4. Mutech5. Matrox6. Coreco Imaging7. Halcon8. LabVIEW9. …

AOI

1. AOI(Automatic Optical Inspection) 稱為自動光學檢測2. 影像辨識﹑瑕疵分類﹑二維條碼檢測﹑工業產品品質檢測﹑生物醫學成像檢測﹑指紋辨識﹑人像辨識﹑車牌辨識﹑機械視覺﹑多媒體技術應用 .

觸控面板貼合機

五個工作站1. Loading Unloading(x1&x8 switches)﹑2. CCD(up&down 兩 CCD, 固定不動 ; 先照上模 , 再照下模 , 然後 XXY 對位 - 3 控 )3. 下模點塗膠 (1 控 )4. 合模 ( 吸真空 , 照 UV 燈 )5. 上模點塗膠 (2 控 )

上模平台

下模平台

XXY 對位平台機構

XXY 對位平台機構運作1. 平台四個角落 , 各有一個旋轉軸 , 水平或垂直距離都是 315MM2. 每個旋轉軸下 , 都有一組 XY 十字運動滑塊3. 有三個十字運動滑塊裝有馬達 , 兩組做 X 方向運動 , 另一組做 Y 方向運動4. 兩個 X 馬達同方向運動 , 讓對位平台能做正負 X方向運動5. Y 馬達單獨作動 , 讓對位平台能做正負 Y 方向運動6. XXY 三馬達適當調整運動方向 , 以及行程 , 能讓對位平台 , 對一旋轉位置點 , 做 CW 或 CCW 方向旋轉運動

CCD 模組

CCD 三種對位標靶1. 十字標靶2. 玻璃角落3. 玻離加工過的角落

四組對位標靶1. 上模上標靶2. 上模下標靶3. 下模上標靶4. 下模下標靶

上模上十字標靶

上模下十字標靶

下模上十字標靶

下模下十字標靶

十字標靶影像辨識參數1. X Length : 64 (pixel)2. Y Length : 64 (pixel)3. Pixel Width : 2 (pixel)4. Cross Length : 40 (pixel)5. Target Type : 0 ( 十字標靶 )

上模上十字標變灰階二值化

影像辨識 – 十字標靶蒐尋

畫十字 Profile

定十字中心位置

十字標靶影像辨識 algorithm

1. 由 (640,480) 中點 (320,240) 開始 , 在右下 64x64 區間 , 做特徵比對

2. 由內向外每一 pixel step, 回字形 , CCW 方向 , 做特徵比對 , 一比對成功 , 即跳出 routine3. 十字標把中空白色十字為空方 , 若比對成功 , 再由白色十字交點 , 向下蒐索不同色 pixel, 找到後以 CCW 方向 , 蒐集邊界線 , 即黑色 pixel十字標靶 , 亦即所謂的多方 , 做多方比對 ; 空方跟多方都找到時 , 特徵比對結束

上模上玻璃角落對位標靶

上模下玻璃角落對位標靶

下模上玻璃角落對位標靶

下模下玻璃角落對位標靶

玻璃角落標靶影像辨識參數1. X Length : 64 (pixel)2. Y Length : 64 (pixel)3. Pixel Width : 2 (pixel)4. Cross Length : 40 (pixel)5. Target Type : 1 ( 玻璃角落標靶 )

上模上玻璃角落標靶變灰階二值化

影像辨識 – 玻璃角落標靶蒐尋

上玻璃角落標靶影像辨識 algorithm1. 由 (640,480) 中點 (320,240) 開始 , 在右下 (64+△x)x(64+△y) 區間 , 做特徵比對2. 由內向外每一 pixel step, 回字形 , CCW 方向 , 做特徵比對 , 一比對成功 , 即跳出 routine3. 上玻璃角落標靶 , 分水平線和垂直線 , 兩方向比對 : - 水平線起自綠十字右端 , 水平向右 Cross Length 長度 ; 垂直線起自 綠十字下端 , 垂直向下 Cross Length 長度 ; - 水平線空方在下 , 為白色 pixelwidth 寬度 , 多方在上 , 為黑 pixel

width 寬度 ; 垂直線空方在右 , 為白色 pixelwidth 寬度 , 多方在左 , 為黑色 pixelwidth 寬度 - 水平線垂直線多空比對都成立 , 上玻璃角落標靶即找到 , 其定位點 即綠十字中央交點 , 特徵比對結束

上模上玻璃加工過的角落對位標靶

上模下玻璃加工過的角落對位標靶

玻璃加工過角落標靶影像辨識參數1. X Length : 64 (pixel)2. Y Length : 64 (pixel)3. Pixel Width : 2 (pixel)4. Cross Length : 40 (pixel)5. Target Type : 1 ( 玻璃加工過的角落標靶 )

上模上玻璃加工過的角落標靶變灰階二值化

影像辨識 – 玻璃加工過的角落上標靶蒐尋

影像辨識 – 玻璃加工過的角落下標靶蒐尋

下玻璃加工過的角落標靶影像辨識 algorithm

1. 由 (640,480) 中點 (320,240) 開始 , 在右上 (64+ △x)x△y, 以及在右下 (64+△x)x64 區間 , 做特徵比對2. 由內向外每一 pixel step, 回字形 , CCW 方向 , 做特徵比對 , 一比對成功 , 即跳出 routine3. 下玻璃加工過的角落標靶 , 分水平線和垂直線 , 兩方向比對 : - 水平線起自綠十字右端 , 水平向右 Cross Length 長度 ; 垂直線起自 綠十字上端 , 垂直向上 Cross Length 長度 ; - 水平線空方在上 , 為白色 pixelwidth 寬度 , 多方在下 , 為黑 pixel

width 寬度 ; 垂直線空方在右 , 為白色 pixelwidth 寬度 , 多方在左 , 為黑色 pixelwidth 寬度 - 水平線垂直線多空比對都成立 , 下玻璃加工過的角落標靶即找到 , 其定位點即綠十字中央交點 , 特徵比對結束

XXY 對位平台實做基本資料1. 上模 Channel2 3﹑ 環形燈亮度 ; 下模 Channel5 6﹑ 同軸燈亮度2. (pratiox, pratioy) : 4MM 校正長度 , 水平及垂直方向對應的 pixel 數目3. RGB 灰階比例4. 影像辨識參數5. (xCCD, yCCD) : 上 CCD 對下 CCD 偏移量6. ySMadjust : 上模貼片位置 y 方向調整距離7. 標靶間距8. (xrotpos, yrotpos) : 下模上下二標靶中點 , 距對位平台左下旋轉軸心 , 水平及垂直距離9. 上下模工件材料厚度註 : 1. 對位旋轉不能大於 0.7 度 2. 對位平移不能大於 4MM

上 CCD 對下 CCD 偏移量的求法1. 上模下 CCD 照像 , 二值化 , 下標靶蒐尋

(xdn,ydn)2. 上模往 +y 方向移動標靶間距 , 讓下標靶來到上 CCD 的位置3. 上模上 CCD 照像 , 二值化 , 下標靶蒐尋

(xcen,ycen)4. xCCD = xdn – xcen yCCD = -(ydn – ycen) + 標靶間距

XXY 對位平台實做步驟1. 上模上 CCD 照像 , 影像翻轉 180 度 , 二值化 , 上標靶蒐尋 , x 加上 x

CCD, y 加上上模貼片位置 y 方向調整距離 , 建立正確上模上標靶座標2. 上模下 CCD 照像 , 影像翻轉 180 度 , 二值化 , 下標靶蒐尋 , x減掉 x

CCD, y 加上上模貼片位置 y 方向調整距離 , 建立正確上模下標靶座標3. 上模雷射測高 , 上模工件垂直距離調整4. 下模雷射測高 , 下模工件垂直距離調整5. 下模上 CCD 照像 , 二值化 , 上標靶蒐尋6. 下模下 CCD 照像 , 二值化 , 下標靶蒐尋7. 上平臺兩標靶斜角減掉下平臺兩標靶斜角 , 做 XXY 對位平台的旋轉 , 旋轉點 (xrotpos, yrotpos) 8. 下模上 CCD 再照像 , 二值化 , 上標靶蒐尋9. 下模下 CCD 再照像 , 二值化 , 下標靶蒐尋10. 下平臺兩標靶中點 , 減掉上平臺兩標靶中點 , 做 XXY 對位平台的水平方向 , 以及垂直方向的平移

結論1. 兩 CCD 的位置 , 上下模貼片位置 , 上模旋轉軸線 , 在 global座標系上 , 都不知道2. 上下模 Y 方向移動多少距離 , 來照 CCD, 由腳本程式決定3. Y 方向調整距離參數 , 在一輪之後 , 可適度調整4. 上下模貼片位置 , 要讓兩個定位標把 , 能被 CCD 照到5. 下模對位動作 , 先做旋轉再做平移 , 此因旋轉點並非精確位置 , 否則一次即可搞定6. 若上下模工件放得不夠正 , 或標靶稍有缺失 , 可加大影像辨識參數的 pixelwidth, 使貼合精度稍微失掉一點 , 換來系統的順利運作7. 目前使用十字印刷標靶 , 以及工件邊角定位 ; 使用多空方特徵影像辨識技術8. XXY 對位平台的目標 , 是使上下工件 , 上下標靶重合 , 產品能精密地貼合9. 換上新的工件 , 要重新做的工作 : - 求新的 4MM 校正長度 , 水平及垂直方向對應的 pixel 數目 - 設上模貼片位置 y 方向調整距離 - 下模上下二標靶中點 , 距對位平台左下旋轉軸心 , 水平及垂直距離 - 輸入新的標靶間距 - 設定新的影像辨識參數

參考資料1. Direct X 9.0 SDK Sample DirectShow Capture2. Programming Windows, Charles Petzold, A Library for

DIBs3. THK 對位平台 , THK CO., LTD.4. 微奈米影像自動定位系統之研究 , 台科大粘朝益博士論文 , CCD 影像對位結果5. High Bright Technology, PC-SR 系列數位控制定電流電源供應器外部控制說明 , 同軸燈﹑環形燈燈光控制6. OMRON, Smart Sensors, Non-procedual Communicati

on Command Reference, Format ZS-LDC