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組裝設備的核心是嵌入式視覺系統。除了其原有的任務要求外,視覺系統還必須在拾取狀態之前檢測元器件確認、引線同面性、凸起或柱狀端子損壞以及焊膏質量。
By Don W. Lake
下一代組裝設備必須能夠實時處理相對于焊盤的定位以及相對于元器件包裝的拾取。不可或缺的是,設備能在三維空間非常精確地定位,不僅能進行所要求的組裝活動,而且必須快速、靈活和精確地移動到期望位置。要滿足這些要求,通常必須能移動到選好的區域,然后采用光學自控制,準確地移動至正確位置并精確地完成所要求的任務。
這樣的程序正是人們解決問題的過程。讓操作人員進入工作環境,學會操作,然后進行確認、定位和檢查的工作。操作人員不需要那般精細地編程以完成每個細微工步,就像現在使用的這一代組裝設備那樣。在解決問題方面,人比機器更加靈活、適應性更強,并且開始做一件事情時,其學習曲線更短。不過,一旦編程完成,機器就具備了更可靠、更精確并且 常常更快速等優點。
把數字攝像和以神經網絡為基礎的零指令校準計算(ZISC)結合在一起的新技術,綜合了組裝環境下人和機器兩者的優點。這種無編程的智能攝像機(美國PULNiX的ZiCAM),可以像人一樣通過實例自學,一旦實例學習完成,就能獨立地進行檢測、識別和定位,不需要進行編程。換言之,智能攝像機在學習如何處理問題上就像一位操作人員;而在完成工作任務時,就像一臺數字計算機那樣不知疲倦精確無誤。
與攝像機結合在一起進行操作的是其圖形指導界面。它控制捕獲目標上圖像的過程,然后注釋視場圖景,訓練智能攝像機識別特征,并最終測試其智能程度。這些內容確定了智能攝像機的工作方式。
智能攝像機的性能是由硬件確定的。有一種攝像機(Zi-640)配有640×480方形像素的CMOS1/3"漸進掃描傳感器,工作頻率為60Hz該攝像機能從外部起動,采用標準的C座透鏡,快門速度可以達到1/13500秒。它可把原始影像直接輸出至VGA兼容的監控器上,以便攝像機快速定位和場景監控。智能攝像機的以太網性能使它操作的每個環節都能通過互聯網在各處得到控制和報告。
由于攝像機是為車間工作設計的,它具有工廠自動化設備所要求的功能。它有三個開路集電極輸出,提供八個不同組合的輸出信號,用于驅動傳動機構和其它組裝設備的機構。另外,這種攝像機很堅固,能經受70G的沖擊和7g的隨機振動(頻率為10~2000Hz,溫度在-10℃~45℃之間)。
為了發展壯大起來,組裝設備業必須滿足用戶對更低成本、更好性能和支撐更短的生產運行周期能力的要求。這里一大障礙是每次運行變化時,要求對設備進行再編程,需要付出更高成本和花費時間。以ZISC為基礎的智能攝像機可以消除這一障礙。學習比編程更快,成本效率更好,其最終結果也更好。
現在驅動組裝設備業及其設備發展的市場需求,幾乎已經窮盡了如今這一代設備可以挖掘的所有性能。為了迎接挑戰,下一代的組裝設備必須從根本上與這一代設備不同。那種具備像人一樣有學習能力的行為方式,又像計算機一樣運行的新技術,有希望成為下一代組裝設備的促動力量。