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在工業(yè)自動(dòng)化與智能制造領(lǐng)域,機(jī)器視覺對(duì)位貼合技術(shù)已成為提升生產(chǎn)精度與效率的核心手段。該技術(shù)通過模擬人類視覺系統(tǒng)的感知能力,賦予機(jī)械設(shè)備“精準(zhǔn)對(duì)位”與“智能操作”的能力,尤其在高精度裝配環(huán)節(jié)中發(fā)揮著不可替代的作用。
一、技術(shù)原理:光學(xué)感知與智能計(jì)算的融合
機(jī)器視覺對(duì)位貼合系統(tǒng)由工業(yè)相機(jī)、光學(xué)鏡頭、LED光源及圖像處理單元構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。其核心原理是通過高分辨率成像設(shè)備捕捉待貼合物體的特征標(biāo)記(Mark點(diǎn)),利用特征提取算法識(shí)別邊緣、角點(diǎn)或特定圖案,再通過幾何變換模型計(jì)算實(shí)際位置與理論位置的偏差量。
在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域,雙CCD視覺系統(tǒng)配合UVW運(yùn)動(dòng)平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)微米級(jí)對(duì)準(zhǔn)。系統(tǒng)采用透視變換算法,通過四個(gè)角點(diǎn)的空間坐標(biāo)映射,將芯片與基板的相對(duì)位置偏差分解為X/Y軸平移量與旋轉(zhuǎn)角度,運(yùn)動(dòng)平臺(tái)根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。這種技術(shù)使晶圓級(jí)封裝的對(duì)準(zhǔn)精度達(dá)到±1μm,較傳統(tǒng)機(jī)械定位提升一個(gè)數(shù)量級(jí)。
針對(duì)柔性材料的貼合需求,多相機(jī)協(xié)同定位技術(shù)展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。在折疊屏生產(chǎn)中,四相機(jī)系統(tǒng)通過虛擬拼接技術(shù)覆蓋全域工作區(qū),采用像素級(jí)邊緣檢測(cè)算法,使轉(zhuǎn)軸區(qū)銀漿印刷的定位精度穩(wěn)定在±0.02mm。該方案通過動(dòng)態(tài)調(diào)整光照角度,有效解決了透明基材反光導(dǎo)致的成像模糊問題。
二、視覺對(duì)位貼合應(yīng)用場(chǎng)景
1. 半導(dǎo)體與顯示面板制造
在晶圓貼合、OLED屏幕封裝等工藝中,視覺對(duì)位系統(tǒng)可檢測(cè)0.1μm級(jí)的偏移量,確保芯片與基板的電氣連接可靠性。例如,??低暤膶?duì)位貼合方案通過多相機(jī)模型,將背光模組貼合平整度誤差控制在±0.05mm以內(nèi),顯著降低氣泡產(chǎn)生率。
2. 精密電子裝配
FPC柔性電路板與硬板的熱壓貼合需精確對(duì)齊焊盤,視覺系統(tǒng)通過識(shí)別0.2mm間距的焊點(diǎn),控制熱壓頭壓力與溫度,避免虛焊或短路。此外,在5G通信設(shè)備制造中,系統(tǒng)可檢測(cè)毫米波天線模塊的貼裝角度誤差(≤0.1°)。
3. 新能源電池生產(chǎn)
極片疊片工藝中,視覺對(duì)位系統(tǒng)通過雙目相機(jī)檢測(cè)隔膜與極片的對(duì)齊度,將疊片錯(cuò)位控制在±0.3mm以內(nèi),提升電池能量密度與安全性。在封裝環(huán)節(jié),系統(tǒng)可識(shí)別鋁塑膜封口的壓傷、褶皺等,替代人工目檢。
從微電子封裝到結(jié)構(gòu)件裝配,機(jī)器視覺對(duì)位技術(shù)正在重塑制造業(yè)的精度標(biāo)準(zhǔn)。隨著算法模型的持續(xù)優(yōu)化與硬件性能的突破,該技術(shù)將向更高速度、更高精度、更強(qiáng)適應(yīng)性的方向發(fā)展。在工業(yè)4.0的浪潮中,視覺對(duì)位系統(tǒng)不僅是生產(chǎn)裝備的核心組件,更成為推動(dòng)智能制造升級(jí)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。