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组装设备的核心是嵌入式视觉系统。除了其原有的任务要求外,视觉系统还必须在拾取状态之前检测元器件确认、引线同面性、凸起或柱状端子损坏以及焊膏质量。
By Don W. Lake
下一代组装设备必须能够实时处理相对于焊盘的定位以及相对于元器件包装的拾取。不可或缺的是,设备能在三维空间非常精确地定位,不仅能进行所要求的组装活动,而且必须快速、灵活和精确地移动到期望位置。要满足这些要求,通常必须能移动到选好的区域,然后采用光学自控制,准确地移动至正确位置并精确地完成所要求的任务。
这样的程序正是人们解决问题的过程。让操作人员进入工作环境,学会操作,然后进行确认、定位和检查的工作。操作人员不需要那般精细地编程以完成每个细微工步,就像现在使用的这一代组装设备那样。在解决问题方面,人比机器更加灵活、适应性更强,并且开始做一件事情时,其学习曲线更短。不过,一旦编程完成,机器就具备了更可靠、更精确并且 常常更快速等优点。
把数字摄像和以神经网络为基础的零指令校准计算(ZISC)结合在一起的新技术,综合了组装环境下人和机器两者的优点。这种无编程的智能摄像机(美国PULNiX的ZiCAM),可以像人一样通过实例自学,一旦实例学习完成,就能独立地进行检测、识别和定位,不需要进行编程?;谎灾?,智能摄像机在学习如何处理问题上就像一位操作人员;而在完成工作任务时,就像一台数字计算机那样不知疲倦精确无误。
与摄像机结合在一起进行操作的是其图形指导界面。它控制捕获目标上图像的过程,然后注释视场图景,训练智能摄像机识别特征,并最终测试其智能程度。这些内容确定了智能摄像机的工作方式。
智能摄像机的性能是由硬件确定的。有一种摄像机(Zi-640)配有640×480方形像素的CMOS1/3"渐进扫描传感器,工作频率为60Hz该摄像机能从外部起动,采用标准的C座透镜,快门速度可以达到1/13500秒。它可把原始影像直接输出至VGA兼容的监控器上,以便摄像机快速定位和场景监控。智能摄像机的以太网性能使它操作的每个环节都能通过互联网在各处得到控制和报告。
由于摄像机是为车间工作设计的,它具有工厂自动化设备所要求的功能。它有三个开路集电极输出,提供八个不同组合的输出信号,用于驱动传动机构和其它组装设备的机构。另外,这种摄像机很坚固,能经受70G的冲击和7g的随机振动(频率为10~2000Hz,温度在-10℃~45℃之间)。
为了发展壮大起来,组装设备业必须满足用户对更低成本、更好性能和支撑更短的生产运行周期能力的要求。这里一大障碍是每次运行变化时,要求对设备进行再编程,需要付出更高成本和花费时间。以ZISC为基础的智能摄像机可以消除这一障碍。学习比编程更快,成本效率更好,其最终结果也更好。
现在驱动组装设备业及其设备发展的市场需求,几乎已经穷尽了如今这一代设备可以挖掘的所有性能。为了迎接挑战,下一代的组装设备必须从根本上与这一代设备不同。那种具备像人一样有学习能力的行为方式,又像计算机一样运行的新技术,有希望成为下一代组装设备的促动力量。