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7 Visionsysteme Betriebsanleitung SIPLACE 80 S/F/G 7.2 LP-Visionsystem Ausgabe 07/97 ab Softwareversion SR.010.xx 7 - 16 Einric hter Abb. 7.2.2 Zeilen- und Spaltenprofil ei nes Doppelkreuzes ● Aus den Horizo ntal- bzw. V…
Betriebsanleitung SIPLACE 80 S/F/G 7 Visionsysteme
Ausgabe 07/97 ab Softwareversion SR.010.xx 7.2 LP-Visionsystem
Einrichter 7 - 15
Markenkoordinaten
–
1D-Mustersuchverfahren (1-dimensionales Verfahren) für eine genaue Lagebestimmung der Paßmar-
ken.
Bei dem 2D-Mustersuchverfahren wird das Mustererkennungsfenster in Moxelbereiche aufgeteilt. Moxel
(
Mo
saikpi
xel
) sind Pixelfelder mit z. B. 16 x 16, 8 x 8 usw. Pixel. Je niedriger die Pixelanzahl, desto höher die
Auflösung und desto niedriger die Suchgeschwindigkeit.
Abb. 7.2.1 Erklärung von Kamerasichtfeld, Suchfeld und Mustersuchfenster
Das Mustersuchfenster wird in Moxelschritten über das Suchfeld geführt. Die Grauwerte eines jeden Moxels
der Referenzpaßmarke werden dabei errechnet. Diese reduzierte Datenstruktur enthält genügend Informatio-
nen über die Grobstruktur und Lage der Referenzpaßmarke.
HINWEIS
Das Suchfenster soll so klein wie möglich gewählt werden, um eine hohe Suchgeschwindigkeit zu erreichen,
sollte allerdings auch groß genug sein, um die Marke eindeutig zu reidentifizieren.
Zur genauen Muster- und Lagebestimmung der Paßmarke wird das 1D-Mustersuchverfahren eingesetzt. Das
Markenabbild wird zeilen- und spaltenweise zerlegt und die Grauwerte innerhalb einer jeden Zeile und Spalte
aufsummiert. Diesen Prozeß anhand eines Doppelkreuzes veranschaulicht das nächste Bild.
Suchfeld
≤
Kamera-
sichtfeld
(In diesem Bereich
wird nach der Marke
gesucht.)
Referenzpaßmarke
Moxel = Pixelfeld
z.B. 16 x 16 Pixel
Sichtfeld der Kamera
Die zu suchende Marke Mustersuchfenster
(Es enthält die Referenzpaßmarke)
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7 - 16 Einrichter
Abb. 7.2.2 Zeilen- und Spaltenprofil eines Doppelkreuzes
●
Aus den Horizontal- bzw. Vertikalprofilen wird die Position der Marke genau bestimmt. Nach dem Teachen
werden die gewonnenen Markenstrukturparameter im Linienrechner abgespeichert.
●
Nun wird das gespeicherte Modell getestet. Dabei verfährt das Portal die Leiterplattenkamera in alle
4 Ecken des Suchfeldes über der Leiterplatte (worst case). Das Visionsystem muß bei diesem Test die
Marke viermal reidentifizieren.
●
Zum Schluß werden die Koordinaten einer jeden Paßmarke (mindestens zwei) in die NU-Datei manuell
eingetragen oder aus der CAD-Datei in die NU-Datei übernommen. Damit sind Koordinaten und Marken-
strukturparameter für die zu bestückende Leiterplatte als Modell im System festgelegt.
●
Beim Bestückprozeß werden dann wiederum mit den zuvor beschriebenen Bildverarbeitungsmethoden,
2D- und 1D-Verfahren die Paßmarkenparameter ermittelt. Das Mustersuchfenster wird in Moxelschritten
über das Suchfeld geführt und auf größtmögliche Übereinstimmung bei den Grauwerten von Referenzpaß-
marke und Leiterplattensuchmarke abgesucht (Korrelationsverfahren). Bei Übereinstimmung von Refe-
renz- und Suchmarke ist die Korrelation maximal.
●
Ist die Marke gefunden, startet unter sehr genauer Bestimmung von Geometrie und Koordinaten der Paß-
marke das 1D-Mustersuchverfahren. Die genaue Markenform und Koordinaten werden nun jeweils über
die Spalten- und Reihenprofile (siehe vorherige Abbildung) mit dem Korrelationsverfahren bestimmt. Aus
den gewonnenen Koordinaten werden Lage, Verdrehung und Scherung der Leiterplatte bestimmt.
Ausschußmarkierungen (= Inkpunkte) werden ebenso nach der oben beschriebenen Methode erfaßt und
ausgewertet.
7.2.5 Kriterien zur Erstellung von Paßmarken
Grundsätzlich gelten sowohl für Paßmarken als auch für Ausschußmarkierungen (Inkpunkte) die gleichen Kri-
terien: Eindeutigkeit der Markenformen und gut erkennbare Strukturen, die sich eindeutig von der Umgebung
abheben.
Marke
Summe der
Grauwerte
spaltenweise:
Spaltenprofil
Summe der
Grauwerte
zeilenweise:
Zeilenprofil
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●
Vorhandene Strukturen als Paßmarken verwenden
Statt Paßmarken können Sie auch eindeutig identifizierbare Strukturen innerhalb des Layouts verwenden.
Beachten Sie allerdings dabei, daß der Lötstopplack eine Kontrastverschlechterung mit sich bringt.
●
Ort der Marken
Bringen Sie die Paßmarke an einer möglichst strukturfreien Stelle an, an der sie sich gut von der Umge-
bung absetzt. Vom Markenzentrum aus gemessen sollte der Freiraum mindestens Markengröße + 1 mm
Freiraum auf jeder Markenseite haben.
●
Art der Marken
Es gibt 2 Arten von Marken:
–
Positivmarken
Die Paßmarke ragt über das Leiterplattenbasismaterial hinaus.
–
Negativmarken
Die Paßmarke ist in das Leiterplattenbasismaterial eingeätzt.
●
Markenform
Wählen Sie als Markenform immer eine gutstrukturierte, achsparallele, markante Figur.
Empfohlene Markenformen:
Rechteck, Quadrat oder Kreis
Eigenschaften
–
Geringer Informationsgehalt (Marken können leicht mit Testpunkten verwechselt werden.)
HINWEIS
Achten Sie darauf, daß sich im Suchfeld der Marken keine ähnlichen Strukturen befinden.
–
Geringer Platzbedarf im Layout
–
Sehr robust gegenüber unterschiedlichen Verzinnungsverfahren (z. B. Heißverzinnen).
Empfohlene Markenabmessungen
–
für Quadrat und Rechteck:
Seitenlänge 1,2 mm - 2,2 mm
–
für den Kreis
Durchmesser 1,2 mm - 2,2 mm
Doppelkreuz und Einfachkreuz
Eigenschaften des Doppelkreuzes
–
Hoher Informationsgehalt
–
Erhöhter Platzbedarf im Layout
–
Empfindlichkeit in Bezug auf hohe Verzinnungen (vorteilhafter ist Kupfer blank)
–
Wird eine zu geringe Markenqualität zugelassen, besteht die Gefahr, daß vier falsche Positionen
erkannt werden.