电子元件的定位与计数
电子制造商用新的视觉自动化系统提高包装效率
在当今的电子工业中，高批量成分的降低几何形状，加上更快的客户周转时间的需求，导致自动包装解决方案的需求不断增长。虽然准确放置和核算，但千分之一的小组成套似乎是微不足道的，但部件制造商在没有自动化的情况下执行这些包装任务的时间可能是业务增长的瓶颈。这与基于客户规范构建组件的公司尤其如此。
新泽西州的Compex公司就是一个很好的例子。公司生产用于高频射频、微波、电信和光纤产品的单层元件。该公司位于西柏林的16000平方英尺的最先进的制造工厂每年生产超过1000万个部件，其中大部分都在很短的时间内完成建造、包装并运送到海外客户。
为了提高产量和加快交货时间，Compex最近实施了基于紧凑机器视觉传感器技术的新的自动检测系统。德国必威
“历史上，包装一直是我们在商品出门口的主要延误之一，”Compex总经理David Gordon说。“我们花了很多时间都花了手动检查组件，以确保他们在被置于包装之前正确定向，然后稍后计算包装中的组件，以确保客户准备好订购了他们的订购了什么。出于25,000件的仓促订单。示例，我们需要包装线中的多个运算符，只需在几天内发货。
Gordon补充说，Compex直接竞争更大的组件供应商，并保持竞争力直接与交货时间联系在一起。“我们的目标是能够在一周内开始运输任何我们收到的订单。”
新的自动检测系统使COMPEX不仅可以达到一周的周转目标，而且还增加了产量，并将近80％的资源重新部署在封装到操作的其他领域。必威随行版官网
以前的方法
Compex对机器视觉技术没有陌生人。德国必威事实上，该公司于2000年实施了专有的视野检验系统，以确保组件在机器人装入包装之前以正确的方式定向正确。然而，该系统具有许多关键限制，防止其加快包装过程。
例如，视觉软件工具没有足够复杂的，以处理部分外观的宽变化。不同类型的基板材料，包括石英和陶瓷，会混淆视觉系统并导致故障。元件的高反射率 - 其中大部分是镀金 - 对系统也有问题。此外，由正常磨损和撕裂引起的生产进料轨道表面上的各种标记和划痕，将在检查场景中不可避免地出现。不幸的是，愿景系统忽略了这种类型的“背景噪声”，并且额外的失败导致了额外的失败。
Gordon解释道:“我们使用的视觉系统基本上只是一个像素计数系统，所以即使一个组件方向错误或偏离中心，如果像素加起来，系统也会接受这个部分。”“我们不得不不断调整这个系统的光源，最终系统的限制要求升级。”
承认当前视觉设备的有限可靠性和吞吐量，Compex转移到半自动过程，用于与新的挑选和放置设备一起使用。视觉系统将捕获并在监视器上显示图像，并且操作员将根据他在屏幕上看到的内容手动进行GO / NO-GO决策。如果组件未正确定向，操作员将物理地移除并将部件返回到振动饲料碗中。如果方向是正确的，则操作员将在控制器上击中一个按钮以激活机器人 - 一个多轴笛卡尔模型 - 它将从进料线上取下该组件并将其放入包装中。
戈登说:“具有讽刺意味的是，用新的取放设备将人类带入检查过程是一种高速的替代方案，而不是依赖视觉系统本身。但我们相信完全自动化可以把我们带到下一个水平。”
该公司还在包装过程的另一阶段花费了相当大的资源：计数。必威随行版官网在包装发货之前，将成千上万的部件放置在需要手动计算的薄膜载体上。据戈登的说法，这一过程缓慢，乏味，易于出错。
“一个操作员可以花20分钟或更长时间计算单个包，并且通常不准确。错误是不可接受的，因为我们的一些客户会向我们报告，其中两个组件丢失了80,000的货物。这个过程是一个噩梦为我们，只有一件事放缓了我们。“
在手动检查任务中捆绑的劳动力太大，Compex开始追求新的自动化系统，该系统将简化组件包装过程并减少操作员援助的需求。
愿景是全圈
2005年初，本公司了解了一家本地机器建设者/系统集成公司，专门从事视野的检验解决方案。该公司Serview似乎具有改进Compex包装过程所需的技术专业知识和行业经验的合适组合。
“我们在内部有人谁能设计了一个新的系统，但没有替代到桌子上带来的专业智慧的类型，”戈登说。“加上，他们从我们那里走到路上，这真的有助于搬弄事情。”
据Serview Engineering Manager Brian Leblanc表示，该项目的目标在一开始就明确了。“Compex想要改善输出并减少周转时间而不改变人员数量。而不是拥有在包装区域工作的多个运营商，他们想让一个人监督许多自动化系统并在其他地方使用剩余的人力。与正确的工具和适当的系统设计，我们有很高的信心，我们可以帮助Compex超出其生产目标，并将其业务带到一个新的水平。“
尽管Compex在机器视觉方面的经验并不完美，但该公司的工程师意识到德国必威，这项技术仍然是他们自动化战略的必要组成部分。Gordon和一些同事在2004年飞到波士顿参加东部视觉展(由自动化成像协会赞助)，在那里他们了解了一些当时最新和最先进的视觉解决方案。在展览期间，他们联系了康耐克斯，后者展示了它的系列洞察力®视觉系统。
虽然戈登和他的团队对能力和相对易用性的令人印象深刻的康涅狄格产品似乎提供的，他们最终根据公司经验的多年来推迟了视觉系统选择的伺服驾驶。事实证明，Serview是一个康复认证的愿景集成商，并围绕康复技术设计了大多数系统。“我们感到舒服地与设备Compex一起购买，用新的机器视觉和PLC控制器重新加工。我们能够用PLC接口视觉检查，用于机器和控制功能，提供完全优化的解决方案，使用搁板组件提供完全优化的解决方案德国必威。“
虽然多年来的许多系统伺服驾驶包括基于PC的视觉系统，但完成 - 组件方向验证和计数所需的主要检查Compex - 都是单相机应用。出于这个原因，Serview Integrators选择了视觉视觉传感器作为选择的视觉平台。
“我们想尽可能地简化视觉系统的集成，”LeBlanc解释道。In-Sight有适合我们的工具，因为它是一个独立的形式，除了产品转换或查看检查结果外，它甚至不需要PC就能运行。
具体而言，该团队选择了一个视线上的定向系统，这是一种低成本，通用视觉传感器和用于计数系统的内视图5000系列，这是一种高分辨率的视觉传感器系列1600 x 1200像素CCD感应。两个传感器都包含了紧凑，独立包装中的所有图像处理硬件，软件和通信。完全集成的设计明显减少了与将视力集成到生产线中相关的时间和费用。
在Compex，随着Serview开始开发新系统，视觉技术又回到了原点。
定向加
Serview设计的定向系统的主要组件包括内视微视觉传感器，Compex现有的笛卡尔机器人，振动饲料碗和轨道，用于部分排斥的空气爆炸，以及Allen-Bradley Micrologix PLC。康复I / O模块用于链接以将In-Sight传感器与PLC链接，操作员使用Dell PC来监视运行期间的检查并执行产品转换，并运行In-Intice Explorer Vision软件应用程序，以及自定义图形用户界面。
设计系统的主要挑战之一是配置照明和光学器件，因此可以在不进行任何设置变化的情况下检查全系列的Compex组件。
LeBlanc说:“我们必须让所有部件的照明和透镜可重复，这需要相当多的开发时间来调整检测软件，以匹配所有部件类型和材料，以及正常的部件变化被认为是可以接受的。”我们认为照明是之前视觉系统的不足之一，我们知道这一领域需要精心设计，以使系统易于使用，并允许快速和可重复的转换。由于更换是频繁的，它希望一个单一的照明设置将工作在所有的部分类型。这一目标已经实现，通过加载没有光学或照明调整的产品配置完成了产品转换。
Serview团队对各种部件类型和材料的配置进行了试验，最终确定了氙气频闪灯和光纤照明的组合。这种组合提供了短脉冲宽度的白光，通过Cognex I/O模块进行非常紧密同步的图像采集和频闪，为各种类型的组件提供了适当的图像形成。
使用In-Sight Explorer软件开发了涉及两步检测程序的视觉应用程序。该软件包括一套开发，管理和监控工具，使整个视觉应用程序开发周期轻松快速。
视觉传感器首先验证组件的方向，然后测量关键尺寸。尺寸检查包括测量部件的外尺寸和金属涂层的尺寸。
Serview的运营总监Steve LeBlanc解释说:“即使compx使用非常精确的切割锯，公差仍然是一个问题。小到0.015“正方形的组件在显微镜镜头下进行高倍放大，我们进行尺寸测量作为检查过程的一部分。因此，通过在定位阶段测量零件，我们能够给Compex另一个保障。任何在之前的检查步骤中遗漏的有缺陷的切屑或超出尺寸公差的部件都将被系统拒绝。这提供了额外的质量检查水平，发现了比我们最初预期更多的缺陷。”
使用各种边缘检测和直方图视觉软件工具建立了方向和尺寸检查，这些方法是标准视觉视觉工具库的一部分。客户图形用户界面使其成为操作员的捕捉，以便在零件转换期间选择不同的检查“作业”。根据Leblanc的说法，操作员可以脱机，选择新作业，并在10秒内将系统返回运行模式。
Serview Engineers还将内置校准程序设计成视图中的应用程序。这允许操作员在镜头超出调整，请在五秒内轻松复位相机镜头放大。
虽然该系统是完全自动化的，但Compex认为，如果计算机系统关闭，或新的组件参数尚未被编程到视觉应用程序中，仍然可以选择由操作员检查组件，这一点仍然很重要。出于这个原因，Serview在系统中设计了一个手动模式功能。手动模式的工作方式与之前的操作员辅助视觉系统类似，即检查图像出现在屏幕上，由操作员决定是否通过。
定向系统位于线性进料轨道的末端，部件从振动进料碗供电。一旦组件在视觉上的微传感器下方移动，该微传感器在轨道上方大约六英寸时，将捕获组件的图像并将其发送到内侧的在线处理器，其中视觉工具分析图像。操作员可以在发生时实时查看检查。
如果方向正确，PLC会向机器人发出信号，让它抓住组件，并将其放在一个薄膜环或华夫饼包上。从良好芯片的图像采集到机器人的放置，整个检测和放置时间约为300毫秒。Insight视觉系统比物料搬运速度快，因此过程受到物料搬运速度的限制。
如果出现问题，如组件倒置或堆叠在另一个组件上，视觉传感器失效的部分，一个红色LED出现在检查监视器上，该部分自动回收回饲料碗。只有好的部件被系统接受和放置。
检查真的很重要
在更远的下游，包含数千个组件的包装在运输之前通过Compex新的自动计数系统进行运输。根据戈登的说法，这个系统是一个必要的工具，原因有很多。
戈登说:“我们的工作人员试图手工清点成千上万的零件，这可能需要一个人20分钟。”“除了耗时外，要达到客户要求的100%的准确性也非常困难。”
与定位系统不同，计数系统是一个桌面，独立的系统，不需要PLC。作为一个单摄像头应用程序，Serview再次选择了一个In-Sight传感器来完成这项工作。然而，这次工程师选择了In-Sight 5000系列，该系列包含一个高分辨率(1600 x 1200)模型。
“这种系统的关键设计考虑因素之一是在灵活地建立在未来自动计算更小和更小的组件，”勒布朗斯说。“高分辨率的视线是一个很好的解决方案，因为它会给公司这个余地。”
除了内视传感器外，系统还包括LED背光的组合，它适用于映像组件，以及运行定制设计的Visual Basic程序的戴尔PC。
此应用程序的用户界面是使用Visual Basic说LeBlanc开发的。“我们编写的应用程序为用户提供了在用户界面上的几个选择，以简化系统的设置和操作。例如，操作员可以从下拉列表和所有各种集合中选择给定作业。该作业的参数，如亮度设置动态更改。应用程序用户界面足够简单，大多数操作员立即使用系统舒适。系统很灵活，并且我们已经添加了新产品，因为Compex将它们添加到混合中添加了新产品“。
用于执行计数操作的In-Sight视觉工具包括斑点和灰度形态学预处理工具的组合。LeBlanc表示，让blob工具有效地运行是一个挑战，因为组件非常小，并且紧密地分布在包中，组件之间的分隔非常小。因此，首先使用形态学工具对图像进行预处理，为blob的可靠工作提供必要的特征分离。
一旦从Visual Basic用户界面中选择了零件类型，操作员选择“实时模式”，允许它们手动将包与模板叠加对齐。在PC显示器上查看操作。一旦执行手动对准，操作员然后选择触发视图传感器以获取图像并执行计数的“计数”。
随着传感器的计数，它还验证组件是正确的大小，并且该组件不触摸。它通常需要不到20秒执行整个对齐和计数序列，系统报告包中的组件数量并指示是否存在任何问题。包的图像将保存到磁盘，计数数据保存在SQL数据库中，为Compex提供了每个包裹的永久记录。
“到目前为止，所有报告都是系统准确的100％，我们发现正面测试真正退还，因为我们在交付后不得不对该系统进行任何变化。我们正在努力整合vision计数数据使它被打印到带有条形码和包装的标签上，“Leblanc说。
结论
通过仔细的系统设计和实施，Serview帮助compx在不改变西柏林工厂人员数量的情况下，对其组件包装过程进行了显著改进。该系统消除了Compex快速运输能力的一个主要瓶颈，仅在包装领域就节省了大约80%的劳动力。
“我们知道，成功实施这些系统将是具有挑战性的，因为之前开发这些系统的尝试都没有成功。”勒布朗说。“Serview的工程师专注于与Compex合作，了解他们的流程和部件类型，这使我们能够设计和调整照明和软件，使这些系统工作。我们与他们合作，确保视觉系统可以覆盖所有产品，看到他们使用我们的设备成功成长，真是令人满意。”
Compex和Serview目前正在共同努力，识别可以从自动检查中受益的制造过程的其他领域，包括组件表面缺陷检查。
