FZ3在自动对位丝网印刷机上的应用教程分析.docVIP

自动对位丝网印刷机技术说明 视觉处理平台客户需求： 为了实现客户对印刷PCB板对位的高精度要求，在电气和机械上为客户提供整体式打包方案，电气上采用全OMRON系统(FZ3)+CP1H PLC+G伺服）；机械上由经验丰富的工程师精心把关。经过长期艰苦调试，有效地满足了客户需求，极大地改善了提高工作效率。客户的具体要求如下：1.对位精度20微米。2.平台负载600KG。3.系统通讯方式RS232。4.提供连接及安装图。5.镜头可视范围5mm。 6.二十种以上记忆读标方式。7.中英文界面菜单。8.所有系统配置符合CE标准。 客户对此款机器的性能非常满意，目前下单20套，图像处理器可采用FZ3或FZ3，以形成不同价位的产品，来满足最终客户的个性需求。 系统结构描述与设备工艺分析 本平台放置于自动对位丝网印刷机的底部，根据双CCD对位信号来判断目标偏差距离，并使其回到标靶原点。该平台工作精度为20微米,理想精度10微米，一般对位距离2-3毫米，平台实际行程正负10毫米！同时平台具有相应传感器保护，一旦移动过量可起停止作用，保证平台安全运行。 图1 系统结构如图1所示：FZ3负责图像处理，计算出相机0的原点（x0,y0），相机1的原点（x1,y1），相机0的当前座标（x0`,y0`），相机1的当前座标（x1`,y1`），通RS-232C通信方式将这些数据传送给CP1H ；CP1H计算出dx、dy和dθ值，然后换算出控制分量分别控制UVW平台的三轴伺服；NS8屏用于参数设置与方式选择等传统控制。 系统的工作步骤： ①基板置于平台之上； ②移动上下光源及镜头到上图的位置； ③通过上镜头检出丝网上面的mark作为目标位置； ④然后通过上、下镜头检出基板上的mark，对位到③的目标位置； ⑤将上、下镜头移出平台区域，下降丝网，印刷； ⑥上升印刷丝网，还原到原有位置，排出基板。 整机的原理方框图如图2所示： UVW平台的放大结构如图3所示，而UVW平台正是本控制系统重点介绍的内容。久居日本的工程师采用独特的技术和工艺使整机在快速高精度运行时保持优异性能，而两侧限位开关为系统高系统安全运行护航。该平台工作精度为20微米,理想精度10微米，一般对位距离2-3毫米，平台实际行程+/-10毫米。 通过对机械结构的研究现：U、V、W三轴所处的位置可以决定一个圆。我们移动一个轴的时候可以产生一个dθ角，即上方的平台是在旋转的而不是dx和dy方向上的移动。同时移动U、V、W三轴可实现平台任意方向和角度的移动，由于实际上受丝杆长度和平台结构的限制，平台不可能做大范围的dθ旋转，本机器的旋转角度为1.8度，因为机器本身属于精密对位平台，所以不可能出现大角度的对位。如图4所示： 图4 下面对dθ角的工作进行描述： O（a，b）为相机的座标原点，由圆（x-a）^2+（y-b）^2=r^2的公式可知：从 A（X1，Y1）到B（X2，Y2）最优的方法是通过差补运算走这条红线，但实际上CP1H的控制方式却是那条绿线，即调整中（x-a）^2+（y-b）^2=r^2的x、y和r值， 将U、V、W三轴当前位置从圆1移动到圆2上，然后在做θ角的旋转（这样为一次对位，如果不准还要2次对位，当3次对位依然不准时系统自动报警。 这是一个相机对位的情况，两个相机对位原理相同，只是运算更加复杂。 对FZ3调试过程的记录 对FZ3输出数据的处理，刚开采用dx、dy和dθ值输出方式，这样PLC的运算负担小，但增加了FZ3的处理时间，并且处理起来也有难度，每个相机可以把各自当前座标值和dθ角容易的传送至PLC，如何将两相机座标融入“两机相之间距离‘L’形成的座标系统”，很难处理。后来直接将相机座标输出（即相机0的原点（x0,y0），相机1的原点（x1,y1），相机0的当前座标（x0`,y0`），相机1的当前座标（x1`,y1`）共8个数据）FZ3处理快捷，如果登录后相机位置没有发变化那（x0,y0）和（x0`,y0`）的值是零的，但是有位移的话就要考虑这个微小的变化量，所以传送给PLC的数据是8个，PLC的程序经过重新设计优化运算时间小于8ms。 FZ3输出数据有ASCII码和BCD两种方式，此次采用BCD方式，具体数据格式为：“符号”+“整数高3位”+“整数低4位”+“小数3位”，通信的数据共有8个（x0,y0，x0`,y0`，x1,y1，x1`,y1`），这样在PLC里一一对它们进行转换浮点数，然后在做数据运算（dx、dy和dθ值），计算dθ角产生的分量和UVW的偏移量（dx和dy），叠加输出；故每次对位其实是有两步完成的，如dθ角在误差范围内计算其UVW上的分量；计算偏移量