【康耐視——電子產(chǎn)品制造業(yè)的旗艦】為了實(shí)現(xiàn)高成品率，電子硬件及OLED(有機(jī)發(fā)光二極管)和LCD(液晶顯示器)顯示器制造商需要在他們的裝配線上配備極高準(zhǔn)確度和精確度的自動(dòng)化設(shè)備。由于在微型電子產(chǎn)品的世界里，符合規(guī)格的產(chǎn)品百分比取決于精確的部件放置，因此只有機(jī)器視覺(jué)能夠以符合需求的精確度和速度去定位、對(duì)位和引導(dǎo)這些部件，最終幫助各大電子產(chǎn)品制造商實(shí)現(xiàn)他們的生產(chǎn)目標(biāo)。

自1986年以來(lái)，康耐視一直為OEM制造商和機(jī)器制造商提供行業(yè)領(lǐng)先的機(jī)器視覺(jué)解決算法(包括極其精確的圖像處理和物體定位算法)，去解決他們的各種復(fù)雜應(yīng)用，如圖1。

圖1|康耐視行業(yè)領(lǐng)先的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)能夠處理電子硬件和顯示器制造領(lǐng)域的復(fù)雜特征定位、元件對(duì)位和標(biāo)定應(yīng)用。

對(duì)于OLED和LCD顯示器制造商而言，物體定位會(huì)非常具有挑戰(zhàn)性，他們需要處理比所制造的整體設(shè)備小若干數(shù)量級(jí)的關(guān)鍵尺寸。

與總表面積相比，基準(zhǔn)點(diǎn)、邊線以及其他OLED和LCD面板常見(jiàn)的特征顯得非常小。多個(gè)微觀層需要精確對(duì)位，而元件變化性、位置不確定性和環(huán)境限制等因素可能會(huì)使精確對(duì)位變得更加困難。

慶幸的是，康耐視已經(jīng)在業(yè)界率先取得了一系列物體定位算法進(jìn)步，這些算法重新定義了電子產(chǎn)品OEM制造商和顯示器制造商處理物體定位的方式。

康耐視在市場(chǎng)上率先推出了基于歸一化相關(guān)且商業(yè)上具有可行性的“搜索”技術(shù)，幫助推動(dòng)了過(guò)去的Blob分析和二進(jìn)制模板匹配算法。這一創(chuàng)新為康耐視后來(lái)在幾何圖案定位和線條與邊線定位算法領(lǐng)域取得突破以及推出專利的標(biāo)定技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

提供先進(jìn)的搜索算法—PatMax

1997年，在經(jīng)過(guò)四年的大量開(kāi)發(fā)之后，康耐視推出了PatMax?，這是業(yè)界首套適用于機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用的幾何圖案搜索算法。幾何圖案匹配算法使用幾何形狀來(lái)表示物體，不受陰影和離散網(wǎng)格的影響，從而克服了歸一化相關(guān)算法的局限性(圖2)。

圖2|PatMax使用幾何圖案匹配來(lái)了解物體的幾何特征，并在目標(biāo)圖像中搜索相似形狀。盡管存在旋轉(zhuǎn)、角度、尺寸和照明變化，PatMax也仍然能夠定位物體。

PatMax幾何圖案匹配算法提供眾多創(chuàng)新的物體定位功能，包括:

?恢復(fù)了容忍方向和尺寸變化并對(duì)這些變化進(jìn)行測(cè)量的能力;

?保持了歸一化相關(guān)算法的速度、可靠性、易于培訓(xùn)和通用性等優(yōu)點(diǎn)，而特殊用途的圖案定位算法通常會(huì)失去這些優(yōu)點(diǎn);

?增添了容忍嚴(yán)重陰影變化的能力;

?顯著提高了精確度(可達(dá)1/40像素)，特別是在方向和尺寸發(fā)生變化或者背景干擾妨礙或限制歸一化相關(guān)方法使用的情況下(圖3);

?提供詳細(xì)的缺陷數(shù)據(jù)用于檢測(cè)，而且不受方向、尺寸和陰影變化的影響。

圖3|即使存在變化因素，PatMax也能夠精確定位棘手的基準(zhǔn)點(diǎn)圖案，并將參考模型與生產(chǎn)目標(biāo)進(jìn)行匹配。

由于幾何圖案搜索方法是用于定位顯示器、裝配件以及其他電子部件的關(guān)鍵特征、圖案和基準(zhǔn)點(diǎn)的最佳方法，因此現(xiàn)在整個(gè)電子產(chǎn)品制造流程都使用基于幾何圖案搜索的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)來(lái)解決各種應(yīng)用(包括電極和OLED屏幕有機(jī)層的對(duì)位、模塊裝配期間電子部件和粘合劑的精確放置等)。

雖然機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)上有其他的幾何圖案定位算法，但憑借性能卓越性、可靠性和精確性，來(lái)自康耐視的PatMax仍然是電子產(chǎn)品對(duì)位應(yīng)用的不二之選。

在邊線和線條特征定位的重大突破—LineMax

雖然PatMax經(jīng)過(guò)專門設(shè)計(jì)，可以幫助電子產(chǎn)品制造商定位關(guān)鍵基準(zhǔn)點(diǎn)和圖案，用于后續(xù)操作，但OLED面板和模塊通常需要不同類型的特征提取工具:在眾多的邊線和線條中間定位正確的線條或邊線。為了以所需的10μm精度對(duì)位所有層，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)通常必須在存在噪音且對(duì)比度較低的成像條件下從多個(gè)邊線或線條中選出一個(gè)可見(jiàn)的邊線或線條。

對(duì)于線條特征界限清晰的良好場(chǎng)景，一些簡(jiǎn)化的邊線和線條定位工具也能夠提供良好的定位效果。然而，如果場(chǎng)景中存在背景干擾，而且對(duì)比度較低，這些方法在LCD和OLED顯示器制造操作中通常會(huì)失敗。為了解決這些挑戰(zhàn)，康耐視基于PatMax技術(shù)開(kāi)發(fā)了一種性能卓越的全新特征定位算法，稱為“LineMax”——這是一項(xiàng)突破性技術(shù)，能夠在這些棘手的條件下精確定位線條。LineMax技術(shù)使用隨機(jī)樣本共識(shí)(RANSAC)迭代算法來(lái)采集圖像樣本，定位圖像中的小邊特征，然后定位統(tǒng)計(jì)上與目標(biāo)線條最佳擬合的線條(圖4)。

圖4|PatMax使用幾何圖案匹配來(lái)了解物體的幾何特征，并在目標(biāo)圖像中搜索相似形狀。即使存在旋轉(zhuǎn)、角度、尺寸或是照明變化，PatMax也仍然能夠定位物體。

專利的手眼標(biāo)定方法——自動(dòng)標(biāo)定和超級(jí)標(biāo)定

在OLED和LCD顯示器生產(chǎn)過(guò)程中，有多個(gè)流程步驟需要高精度對(duì)位。為了實(shí)現(xiàn)非常高的對(duì)位精度，至關(guān)重要的一點(diǎn)是建立所有相機(jī)之間的空間關(guān)系以及確保相機(jī)坐標(biāo)系與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)坐標(biāo)系之間的一致性。同樣重要的一點(diǎn)是處理機(jī)械定位系統(tǒng)固有的系統(tǒng)誤差，比如歪斜、縮放、彎曲和滯后等誤差，因?yàn)檫@些誤差可能會(huì)導(dǎo)致定位不準(zhǔn)確(圖5)。

圖5|康耐視的精確標(biāo)定技術(shù)可以糾正鏡頭失真和強(qiáng)透視畸變，對(duì)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)誤差進(jìn)行補(bǔ)償，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高于5μm的精確度。

傳統(tǒng)的方法需要專家參與，并且需要花費(fèi)大量時(shí)間對(duì)這一設(shè)置進(jìn)行微調(diào)，以實(shí)現(xiàn)所需的精確度。這在大規(guī)模部署過(guò)程中尤其具有挑戰(zhàn)性。

然而，康耐視的自動(dòng)手眼標(biāo)定(自動(dòng)標(biāo)定)和超級(jí)標(biāo)定技術(shù)經(jīng)過(guò)專門設(shè)計(jì)，能夠解決這些挑戰(zhàn)——

1.自動(dòng)標(biāo)定技術(shù)：

操作員只需點(diǎn)擊一下按鈕便可執(zhí)行標(biāo)定，從而最大限度地減少了操作員的干預(yù)。此過(guò)程涉及將專利的標(biāo)定塊放置到材料處理系統(tǒng)上，然后通過(guò)預(yù)先確定的位置模式移動(dòng)標(biāo)定塊，并計(jì)算和確定運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)與所有相機(jī)之間的一致性。獨(dú)特的標(biāo)定塊和帶編碼的距離標(biāo)記工具提供真正的實(shí)際測(cè)量，以對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)誤差作出補(bǔ)償。通過(guò)使該過(guò)程自動(dòng)化，自動(dòng)標(biāo)定技術(shù)可以幫助技術(shù)人員節(jié)省大量時(shí)間，并提供一致的對(duì)位裝置，以確保在許多設(shè)備上都實(shí)現(xiàn)高度的精確性。

2.超級(jí)標(biāo)定技術(shù)：

可以進(jìn)一步糾正運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的非線性誤差，提供最高的精確性，并且在許多情況下都能夠?qū)崿F(xiàn)一步對(duì)位，從而提高生產(chǎn)量。

后話：

如今，那些選擇使用來(lái)自康耐視的PatMax和LineMax搜索算法以及結(jié)合多相機(jī)自動(dòng)標(biāo)定和超級(jí)標(biāo)定技術(shù)的OLED和LCD模塊等電子產(chǎn)品制造商和智能手機(jī)裝配商們，不僅在享受著成品率大幅提高的愉悅，還因他們工廠的制造流程一直以峰值績(jī)效運(yùn)行而倍感安心。