带式送料器检测仪视觉系统研制

关键词：片式电子元件； 带式送料器； 机器视觉； 检测仪

中图分类号：TN606 文献标识码：A 文章编号：1004-4507(2005)08-0052-03

带式包装，在贴片生产中占有较大的比例。带式包装由带盘和编带组成，类似电影拷贝。编带的材质有纸质和塑料两种。纸编带由母带、底带和盖带组成，其中母带为纸，而底带和盖带则是塑料薄膜。母带上左侧布有小圆孔，又称同步孔，两孔之间的距离为步距，是供带式送料器上棘轮传动时的定位孔。塑料编带由母带和盖带组成，均为塑料，同步孔及带宽与纸带相似。

根琚驱动同步棘轮的动力来源，带式送料器可以分为机械式、电动式和气动式。机械式是靠贴装头运动过程中向进给手柄打压来驱动同步棘轮进给的。电动式的同步棘轮的运行则是依靠直流电机驱动。气动式的同步棘轮的运行依靠电磁阀转换驱动气缸来控制。目前，送料器以机械式和电动式为多见。

带式送料器输送的元件能够满足位置要求，同时方便吸嘴头快速稳定地抓取，是保证贴装生产中带式包装元件抓取率的主要条件。因此，要求带式送料器具有良好的输送位置，对同一贴片机使用的带式送料器在保证输送位置的同时还应具有良好的安装互换性，即具有正确的装配位置关系。

带式送料器检测仪的作用是检测和校正带式送料器所输送的贴片元件是否达到设计要求的位置。它不仅能满足制造装配过程中带式送料器的检验与标定，同时也能适用贴装生产过程中带式送料器的检测与校正。采用机器视觉系统完成检测任务会使检测系统结构简单、操作方便、容易制造。

1 检测仪机构组成与功能

1．1 系统组成
检测仪产品丰要由带式送料器视觉检测仪主机和显示器、工控机、键盘、鼠标及标准料带组成。见所示。本检测仪既可以使用标准料带检测，也可以使用实际料带检测(使用送料器的用户可以采用)。 标准料带是具有元件位置标识孔(MARK)的不锈钢材质的料带，用于待检送料器x、y坐标实际值的测定。其加工方法可采用激光切割或化学腐蚀，孔间误差小于5μm。

1．2 检测仪主机组成

带式送料器视觉检测仪是由机械系统、电气控制系统、光学系统、视觉系统、软件系统5部分组成。其结构外观见所示。其中标准带式送料器模块的作用是取料点的x-y平面内二维坐标标准值的标定。

1．3 光学系统组成

在工作参数确定的情况下，镜头(LENS)和摄像机(CCD)要相互匹配。根据测试的要求可以先选定CCD，其尺寸大小为6.4 mm×4.8 mm，分辨率为768H×494V，电子快门可达1／10 000 s，照度可达O．1lx，信噪比(S/N)为56 dB。

需要确定的主要工作参数：摄像机的工作距离、视场大小以及镜头本身性能参数可以调节的范围等。摄像机的工作距离为150 mm，视场为4 mm×6mm。利用以下两个公式可以算出镜头焦距。
fh=hD／H (1)
fv=vD／V (2)

短的焦距fv=vD／V=4.8x150／6=120 mm，因此应当选取120mm焦距的镜头。由CCD的分辨率和视场的尺寸可以算出视觉系统的检测为8 μm。

光源为LED红色光源，其亮度为256级可调。为CCD、LENS、LED光源的结构安装示意图。

1.4 视觉系统组成

视觉系统程序分为图像采集、图像处理、视觉处理、Blob区域提取、象素／毫米比确定以及基本参数设定六大模块；视觉处理是视觉系统的部分，共有5种算法。可根据元件位形状和计算要求选择不同的算法。各种算法的特点见表1。

表2和表3分别给出圆形和方形的测试结果，结果为200次实验统计结果的平均值。

实现环境：CPU：PIII 733MHz，内存：256Mb，获取的图像质都很高，见和所示。

圆形和方形元件的边长和直径约150像素。

2 结论

带式送料器检测仪视觉系统具有以下特点：
(1)更换送料器夹具，只需调整摄像机的位置就可以实现对多种品牌不同规格带式送料器的检测；
(2)提高CCD的分辨率，可以提高送料器中元件取料位置的检测；
(3)可根据元件位形状、现场环境和计算要求的不同选择不同的算法；
(4)5种算法的都能达到亚像素级；
(5)视觉系统硬件的合理选择、组合与调试，可以获得了高质量的图像。