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Betriebsanleitung HS-50 6 Visionfunktionen Software-Version 5.01 A usgabe 01/99 6.2 LP-Visionsystem 199 Das Must ersuchf enster wi rd in Mo xelsch ritten üb er das Suc hfeld geführt. Di e Grauwer te eines jeden Mox els d…
6 Visionfunktionen Betriebsanleitung HS-50
6.2 LP-Visionsystem Software-Version 5.01 Ausgabe 01/99
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Mit der am Portal angebrachten LP-Vision-Kamera und dem Visionprogramm wird die Mar-
kenstruktur geteacht. Die Visionauswerteeinheit ermittelt mit Methoden der digitalen Bildver-
arbeitung die signifikanten Markenstrukturparameter. Das Meßverfahren läuft in 2 Stufen ab:
– 2D-Mustersuchverfahren (2-dimensionales Verfahren) im Grobraster und vorläufige
Bestimmung der Markenkoordinaten
– 1D-Mustersuchverfahren (1-dimensionales Verfahren) für eine genaue Lagebestim-
mung der Paßmarken.
Bei dem 2D-Mustersuchverfahren wird das Mustererkennungsfenster in Moxelbereiche auf-
geteilt. Moxel (0Rsaikpi[HO) 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.
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(1) Sichtfeld der Kamera
(2) Suchfeld ≤ Kamerasichtfeld (in diesem Bereich wird nach der Marke gesucht)
(3) Referenzpaßmarke
(4) Moxel = Pixelfeld, z. B. 16 x 16 Pixel
(5) Mustersuchfenster (es enthält die Referenzpaßmarke)
(6) Zu suchende Marke
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Software-Version 5.01 Ausgabe 01/99 6.2 LP-Visionsystem
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Das Mustersuchfenster wird in Moxelschritten über das Suchfeld geführt. Die Grauwerte eines
jeden Moxels der Referenzpaßmarke werden dabei errechnet. Diese reduzierte Datenstruktur
enthält genügend Informationen über die Grobstruktur und Lage der Referenzpaßmarke.
HINWEIS
Das Suchfenster soll so klein wie möglich gewählt werden, um eine hohe Suchgeschwindig-
keit zu erreichen. Es sollte allerdings auch groß genug sein, um die Marke eindeutig zu iden-
tifizieren.
Zur genauen Muster- und Lagebestimmung der Paßmarke wird das 1D-Mustersuchverfahren
eingesetzt. Das Markenabbild wird zeilen- und spaltenweise zerlegt und die Grauwerte inner-
halb einer jeden Zeile und Spalte aufsummiert. Diesen Prozeß anhand eines Doppelkreuzes
veranschaulicht das nächste Bild.
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(1) Marke
(2) Summe der Grauwerte spaltenweise: Spaltenprofil
(3) Summe der Grauwerte zeilenweise: Zeilenprofil
– 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 Leiterplattenka-
mera in alle 4 Ecken des Suchfeldes über der Leiterplatte (worst case). Das Visionsystem
muß bei diesem Test die Marke viermal reidentifizieren.
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– 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 Markenstrukturparameter für die zu bestückende Leiterplatte als Mo-
dell im System festgelegt.
– Beim Bestückprozeß werden dann wiederum mit den zuvor beschriebenen Bildverarbei-
tungsmethoden, 2D- und 1D-Verfahren die Paßmarkenparameter ermittelt. Das Muster-
suchfenster wird in Moxelschritten über das Suchfeld geführt und auf größtmögliche
Übereinstimmung bei den Grauwerten von Referenzpaßmarke und Leiterplattensuch-
marke abgesucht (Korrelationsverfahren). Bei Übereinstimmung von Referenz- und Such-
marke ist die Korrelation maximal.
– Ist die Marke gefunden, startet unter sehr genauer Bestimmung von Geometrie und Koor-
dinaten der Paßmarke das 1D-Mustersuchverfahren. Die genaue Markenform und Koordi-
naten werden nun jeweils über die Spalten- und Reihenprofile (siehe Abb. 6.2 - 2) mit dem
Korrelationsverfahren bestimmt. Aus den gewonnenen Koordinaten werden Lage, Verdre-
hung und Scherung der Leiterplatte bestimmt.
Ausschußmarkierungen (= Inkpunkte) werden ebenso nach der oben beschriebenen Me-
thode erfaßt und ausgewertet.
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Grundsätzlich gelten sowohl für Paßmarken als auch für Ausschußmarkierungen (Inkpunkte)
die gleichen Kriterien: Eindeutigkeit der Markenformen und gut erkennbare Strukturen, die
sich eindeutig von der Umgebung abheben.
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Statt Paßmarken können Sie auch eindeutig identifizierbare Strukturen innerhalb des Layouts
verwenden. Beachten Sie allerdings dabei, daß der Lötstopplack eine Kontrastverschlechte-
rung mit sich bringt.
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Bringen Sie die Paßmarke an einer möglichst strukturfreien Stelle an, an der sie sich gut von
der Umgebung absetzt. Vom Markenzentrum aus gemessen sollte der Freiraum mindestens
Markengröße + 1 mm Freiraum auf jeder Markenseite haben.
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Es gibt 2 Arten von Marken:
– Positivmarken
Die Paßmarke ragt über das Leiterplattenbasismaterial hinaus.