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5 Visionfunktionen Betriebsanleitung SIPLACE 80S-20/F4/F4-6 5.2 LP-Visionsystem Ausgabe 07/97 ab Softwarevers ion SR.403.xx 5 - 16 Einricht er – zwei s erielle Schnitts tellen ( RS232 oder RS4 22) und die Anzeige- LEDs f…
Betriebsanleitung SIPLACE 80S-20/F4/F4-6 5 Visionfunktionen
Ausgabe 07/97 ab Softwareversion SR.403.xx 5.2 LP-Visionsystem
Einrichter 5 - 15
5.2 LP-Visionsystem
Das LP-Visionsystem erfaßt die genaue Lage der Leiterplatte durch Vermessung von Paßmarken und ermit-
telt den Versatz in x- und y-Richtung, den Verdrehwinkel relativ zur LP-Transportrichtung und die Scherung
der LP. Auch Ausschußmarkierungen (Inkpunkte), werden vom LP-Visionsystem erfaßt und ausgewertet.
5.2.1 Systembeschreibung
Das LP-Visionsystem zur Leiterplattenlageerkennung besteht aus
●
dem optischen System zur Leiterplattenlageerkennung
Jedes Portal besitzt ein eigenes LP-Lageerkennungssystem (siehe Abb. 5.1.2, Seite 5 - 5).
HINWEIS:
Die LP-Lageerkennung wird nur mit Portal 1 durchgeführt.
●
der Visionauswerteeinheit
Bei jedem Automaten ist im Steuereinschub eine Auswerteeinheit zur Leiterplatten- und Bauelementelage-
erkennung untergebracht (siehe Abb. 5.1.4, Abb. 5.1.7 und Abb. 5.1.10).
Eine CCD-Kamera (SONY XC75-Kamera) mit integrierter Abbildungs- und Beleuchtungsoptik bildet das opti-
sche LP-Lageerkennungssystem. Das Gesichtsfeld des LP-Moduls beträgt 5,7 mm x 5,7 mm. Innerhalb der
Maße der Gesichtsfelder kann ein Suchfeld in Lage und Größe frei programmiert werden. Die Abbildungs-
optik ist eine spezielle Meßoptik, die Meßfehler aufgrund von Leiterplattenwölbungen weitestgehend kompen-
siert. Die Beleuchtung wird nur während der Aufnahme von Paßmarken eingeschaltet.
Die Visionauswerteeinheit (MVS) ist ein Einplatinensystem gemäß VME-Standard. Die Hardware besteht aus:
●
dem MVS200 Motherboard mit Visionprozessor und Schnittstellenverbindungen
Auf der Platinenrückseite sind die
–
Steckverbindungen für den VME-Bus und
–
die Hochgeschwindigkeitskommunikation (HS
3
L)
untergebracht.
An der Platinenfrontseite befinden sich die Anschlußstecker für
–
den Bildschirm
–
bis zu 4 Kameraeingänge
Automat LP-Kamera MVS-Auswerteeinheit
80S-20 (2 Portale) 2 1
80F
4
(1 Portal)
11
80F
4
-6 (1 Portal)
11
Tab. 5.2.1
5 Visionfunktionen Betriebsanleitung SIPLACE 80S-20/F4/F4-6
5.2 LP-Visionsystem Ausgabe 07/97 ab Softwareversion SR.403.xx
5 - 16 Einrichter
–
zwei serielle Schnittstellen (RS232 oder RS422)
und die Anzeige-LEDs für
–
die CPU
–
den Visionprozessor
–
dem Kameraeingang
–
die Bildschirmanzeige.
Die Schalter für ’RESET’ und ’ABORT’ finden Sie unterhalb der Anzeige-LEDs
●
dem MVS500 Kamerainterface (Huckepackplatine) für bis zu vier CCD-Kameras.
5.2.2 Technische Daten
Kamera-Typ : SONY XC75
Anzahl der Pixel : Kamera 768 (H) x 494 (V), Bild 640 (H) x 484 (V)
Gesichtsfeld : 5,7 mm x 5,7 mm
Beleuchtungsmethode : Auflichtverfahren (wird beim Meßvorgang aktiviert)
Bildverarbeitung : Korrelationsprinzip, Grauwertesystem
Prozessorzykluszeit : < 200 msec
Bildschirm : RGB - Monitor (VGA-Modus) 640 x 484 Pixel des Stationsrechners
Paßmarken : Bibliotheksspeicher für bis zu 255 Markendefinitionen
5.2.3 Funktionsbeschreibung
Vor dem Bestücken werden Lage, Verdrehwinkel und Scherung der Leiterplatte aufgrund der Positionen der
Paßmarken vom LP-Visionsystem ermittelt. Abweichungen von den Sollwerten werden dann als Korrekturen
in die Bestückpositionen der Bauelemente eingerechnet.
Auf einer Leiterplatte müssen mindestens 2 Paßmarken aufgetragen sein, damit das System Abweichungen
der LP-Position und des LP-Drehwinkels zu erkennen vermag. Bei Auftrag von 3 Paßmarken erhalten Sie
zusätzlich Informationen über Stauchungen und Verzüge der Leiterplatte und des Leiterplattenlayouts.
5.2.4 Funktionsablauf
Bevor eine Marke zur LP-Erkennung verwendet werden kann, muß sie zunächst ’geteacht’ worden sein, d. h.
die Markenstrukturparameter müssen im LP-Visionsystem für das Muster abgespeichert sein.
●
Mit der am Portal angebrachten LP-Vision-Kamera und dem Visionprogramm wird die Markenstruktur
geteacht. Die Visionauswerteeinheit ermittelt mit Methoden der digitalen Bildverarbeitung die signifikanten
Markenstrukturparameter.
●
Das Meßverfahren läuft in 2 Stufen ab:
–
2D-Mustersuchverfahren (2-dimensionales Verfahren) im Grobraster und vorläufige Bestimmung der
Markenkoordinaten
–
D-Mustersuchverfahren (1-dimensionales Verfahren) für eine genaue Lagebestimmung der Paßmar-
ken.
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Ausgabe 07/97 ab Softwareversion SR.403.xx 5.2 LP-Visionsystem
Einrichter 5 - 17
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. 5.2.1 Erklärung von Kamerasichtfeld, Suchfeld und Mustersuchfenster
➀
Sichtfeld der Kamera
➁
Suchfeld
≤
Kamerasichtfeld
➂
Referenzpaßmarke (in diesem Bereich wird nach der Marke gesucht)
➄
Mustersuchfenster
➃
Moxel = Pixelfeld, z. B. 16 x 16 Pixel
(es enthält die Referenzpaßmarke)
➅
Zu suchende Marke
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.
Es sollte allerdings auch groß genug sein, um die Marke eindeutig zu identifizieren.
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.