基于视觉定位的多功能SMT贴片机的原理及应用

随着人们对小型化、轻型化电子产品的不断追求，市场上对贴片机的需求也越来越大。视觉系统技术是贴片机的关键，决定了贴片机的贴装能力，直接影响着贴片机的贴装精度和速度。

视觉贴片机工作原理

高性能贴片机普遍采用视觉对中系统。视觉对中系统运用数字图像处理技术，当贴片头上的吸嘴吸取元件后，在移到贴片位置的过程中，由固定在贴片头上的或固定在机身某个位置上的照相机获取图像，并且通过影像探测元件的光密度分布，这些光密度以数字形式再经过照相机上许多细小精密的光敏元件组成的CCD光耦阵列，输出0～255级的灰度值。灰度值与光密度成正比，灰度值越大，则数字化图像越清晰。数字化信息经存储、编码、放大、整理和分析，将结果反馈到控制单元，并把处理结果输出到伺服系统中去调整补偿元件吸取的位置偏差，最后完成贴片操作。

它通过视觉识别系统对不同元件进行视觉识别，能高速高精度贴装微小片状元件、精细IC元件或异形元件。

基于视觉定位的多功能SMT贴片机在重要部件如贴装主轴、动/ 静镜头、吸嘴座、送料器上进行了Mark（直径为1.00mm 的圆孔） 标识， 机器视觉能自动求出这些Mark的中心系统坐标建立贴片机系统坐标系和PCB、贴装元件坐标系之间的转换关系，计算得出贴片机三维运动的精确坐标；贴装头根据导入的贴装元件的封装类型、元件编号等参数到相应的位置抓取吸嘴、吸取元件；静镜头依照视觉处理程序对吸取元件进行检测、识别与对中；对中完成后贴装头将元件贴装到PCB上预定的位置。这一系列元件识别、对中、检测和贴装的动作都是工控PC 机根据相应指令获取相关的数据后指导控制系统自动完成。

视觉控制系统的设计

基于视觉定位的多功能SMT贴片机的控制系统主要完成X-Y-Z 三坐标运动控制、图像采集、PCB板的自动进出与定位，送料器的自动进给、吸嘴真空电磁阀自动控制等功能。

贴片机的控制系统由工业PC、运动控制卡、图像卡、I/O接口板等组成，实现了三坐标和外围I/O 接口控制，保证运动的准确性和快速响应性，配合机械、视觉模块实现整机功能。工业PC是整个控制系统的核心，实现整机数据的采集传送、分析处理功能，并向各部分发出指令，完成机械传动、图像处理及检测功能。运动控制卡主要实现三坐标运动控制信号的采集， 传送各种加工数据，动作执行指令功能等。图像卡主要是采集和传送各种贴装元器件和PCB板上标识点的数据。

视觉系统可以通过人机交互界面与数据库系统、控制系统和系统标定系统交换信息，也可以自动交换信息。通过人机界面可以触发视觉系统进行图像实时采集、关闭采集、读入图像、显示图像等功能。人机界面系统发送自动作业命令时，由视觉系统发送坐标值，实现准确贴装。

贴片机的视觉系统中，主要解决了两大难题：一是视觉系统的集成，它包括LED光源程控、图像摄取、数传输、图像处理等技术；二是算法，主要涉及到元件识别、图像处理速度等问题。该贴片机视觉系统采用了索尼摄像头和MATROX图像处理卡，实现PCB板的定位， 元件的自动识别、对中与检测，系统坐标的自动标识，自动修正贴装位置偏差等功能，有“机器的眼睛”之称。

随着工业产品集成化越来越高，产品成本不断的压缩，传统的采用工装夹具定位，锁螺丝固定的方式逐渐被市场淘汰。而整体集成采用视觉定位贴片、点胶固定的方式在产品制造过程中越来越受到市场的欢迎，现在工业中需要采用贴片点胶技术就越来越多。

点胶贴合技术在产品装配过程中有非常竞争力的成本优势和完好的产品美观度，企业要做好点胶贴合，加入视觉系统是尤为重要的。而旗众智能恰恰是主攻于视觉系统这块，为点胶机、贴片机、滴塑机、灌胶机、五金上色机研制出专业的视觉运动控制系统；使得设备的机械臂更加精准快速地拾取放置于附近的电子元器件，在线路板上进行完整组装，组装过程无需人工参与，实现“机器换人”。旗众智能视觉控制系统是将CAD绘图+机器视觉+运动控制+数据库管理完美结合起来，适用于各种点胶、贴片，示教更直观，简单，运行速度更快，更平稳，借助视觉定位，匹配，纠正，实现普通系统无法比拟的优势。

审核编辑：郭婷