機(jī)器視覺如何應(yīng)對與工業(yè)自動化系統(tǒng)集成應(yīng)用的挑戰(zhàn)2
從硬件體系架構(gòu)來看，基于PC的機(jī)器視覺系統(tǒng)由于其開放性和靈活性，在提供強(qiáng)大的處理能力的同時(shí)，也較容易實(shí)現(xiàn)與其它功能的集成，但是PC的架構(gòu)由于可靠性和體積等原因，并不能完全滿足工業(yè)應(yīng)用的需求。另一種方式是嵌入式架構(gòu)，使用簡單，可靠性高，但是功能相對單一，可集成度較差。為了解決這些矛盾，NI在其緊湊型的機(jī)器視覺系統(tǒng)(CVS)中，通過集成LabVIEW實(shí)時(shí)、FPGA技術(shù)，前所未有的實(shí)現(xiàn)了在同一嵌入式硬件平臺下完成I/O與通信協(xié)議的靈活定制以及運(yùn)動，可同時(shí)采集、處理3路圖像信號，并保證系統(tǒng)的堅(jiān)固性和可靠性，達(dá)到工業(yè)現(xiàn)場惡劣環(huán)境下的應(yīng)用要求。
下面我們通過兩個(gè)實(shí)例分析，具體探討如何利用開放靈活的軟硬件平臺集成機(jī)器視覺和多域功能應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成復(fù)雜度降低及開發(fā)周期的縮短。
基于LabVIEW及同步的機(jī)器視覺、運(yùn)動控制、數(shù)據(jù)采集的自動化半導(dǎo)體晶圓分類系統(tǒng)
在半導(dǎo)體制造業(yè)，晶圓切割前必須根據(jù)其厚度(THK)、全厚度誤差(TTV)、彎曲度(BOW)、翹曲度(WARP)等電氣及物理參數(shù)進(jìn)行細(xì)致分類，以達(dá)到嚴(yán)格的容差要求。為保證測量精度，傳統(tǒng)采用單點(diǎn)測量方式，需消耗大量的測試時(shí)間。為此，美國GigamatTechnologies公司研發(fā)出新一代的全掃描自動分類設(shè)備，以提高吞吐率并要求能達(dá)到單點(diǎn)測試下的精度和重復(fù)性要求，這在技術(shù)上是相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。
新全自動晶圓分類系統(tǒng)充分利用了LabVIEW平臺及其配套工具包，該系統(tǒng)分為晶圓對準(zhǔn)和測量兩個(gè)工作步驟。對準(zhǔn)過程使用線掃描圖像采集方式和3軸運(yùn)動控制，通過同步圖像采集與底盤旋轉(zhuǎn)速率，在1秒內(nèi)完成整張晶片6百萬象素的圖像采集，利用LabVIEW視覺算法判斷晶片中心位置、平坦度和其它特性，據(jù)此調(diào)整晶圓位置實(shí)現(xiàn)其與參數(shù)測量平臺完全匹配。測量步驟要求對上下表面間距測量的分辨率小于0.0001mm，其解決辦法是在LabVIEW平臺下應(yīng)用NI運(yùn)動控制工具生成平滑的圓弧及螺旋軌跡組合，精確控制旋轉(zhuǎn)中的晶片位置，使用NI數(shù)據(jù)采集卡完成多通道同步進(jìn)行的探針高速、高密度測量，實(shí)時(shí)記錄對應(yīng)位置，據(jù)此進(jìn)行相關(guān)計(jì)算處理，獲取各項(xiàng)參數(shù)信息，最終得出分類的結(jié)果。
除了以上的核心步驟外，該系統(tǒng)還包括了：觸摸屏人機(jī)界面;基于RS-485通信的晶圓升降機(jī)
控制;用于光源、機(jī)器功率和真空設(shè)備的數(shù)字I/O控制;以及與MicrosoftAccess數(shù)據(jù)庫連接以實(shí)現(xiàn)加工過程數(shù)字化加工。而這些功能，都是在LabVIEW平臺下統(tǒng)一開發(fā)完成，Gigmat的經(jīng)理這樣評論“如果沒有LabVIEW以及NI機(jī)器視覺，運(yùn)動控制和數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品的同步，這個(gè)項(xiàng)目就不可能達(dá)到經(jīng)濟(jì)可行”。
NI緊湊型機(jī)器視覺系統(tǒng)幫助汽車火花塞檢測達(dá)到6Sigma的重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)
汽車火花塞的偏心度和電極間距是決定其性能的關(guān)鍵指標(biāo)。
下面我們通過兩個(gè)實(shí)例分析，具體探討如何利用開放靈活的軟硬件平臺集成機(jī)器視覺和多域功能應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成復(fù)雜度降低及開發(fā)周期的縮短。
基于LabVIEW及同步的機(jī)器視覺、運(yùn)動控制、數(shù)據(jù)采集的自動化半導(dǎo)體晶圓分類系統(tǒng)
在半導(dǎo)體制造業(yè)，晶圓切割前必須根據(jù)其厚度(THK)、全厚度誤差(TTV)、彎曲度(BOW)、翹曲度(WARP)等電氣及物理參數(shù)進(jìn)行細(xì)致分類，以達(dá)到嚴(yán)格的容差要求。為保證測量精度，傳統(tǒng)采用單點(diǎn)測量方式，需消耗大量的測試時(shí)間。為此，美國GigamatTechnologies公司研發(fā)出新一代的全掃描自動分類設(shè)備，以提高吞吐率并要求能達(dá)到單點(diǎn)測試下的精度和重復(fù)性要求，這在技術(shù)上是相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。
新全自動晶圓分類系統(tǒng)充分利用了LabVIEW平臺及其配套工具包，該系統(tǒng)分為晶圓對準(zhǔn)和測量兩個(gè)工作步驟。對準(zhǔn)過程使用線掃描圖像采集方式和3軸運(yùn)動控制，通過同步圖像采集與底盤旋轉(zhuǎn)速率，在1秒內(nèi)完成整張晶片6百萬象素的圖像采集，利用LabVIEW視覺算法判斷晶片中心位置、平坦度和其它特性，據(jù)此調(diào)整晶圓位置實(shí)現(xiàn)其與參數(shù)測量平臺完全匹配。測量步驟要求對上下表面間距測量的分辨率小于0.0001mm，其解決辦法是在LabVIEW平臺下應(yīng)用NI運(yùn)動控制工具生成平滑的圓弧及螺旋軌跡組合，精確控制旋轉(zhuǎn)中的晶片位置，使用NI數(shù)據(jù)采集卡完成多通道同步進(jìn)行的探針高速、高密度測量，實(shí)時(shí)記錄對應(yīng)位置，據(jù)此進(jìn)行相關(guān)計(jì)算處理，獲取各項(xiàng)參數(shù)信息，最終得出分類的結(jié)果。
除了以上的核心步驟外，該系統(tǒng)還包括了：觸摸屏人機(jī)界面;基于RS-485通信的晶圓升降機(jī)
控制;用于光源、機(jī)器功率和真空設(shè)備的數(shù)字I/O控制;以及與MicrosoftAccess數(shù)據(jù)庫連接以實(shí)現(xiàn)加工過程數(shù)字化加工。而這些功能，都是在LabVIEW平臺下統(tǒng)一開發(fā)完成，Gigmat的經(jīng)理這樣評論“如果沒有LabVIEW以及NI機(jī)器視覺，運(yùn)動控制和數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品的同步，這個(gè)項(xiàng)目就不可能達(dá)到經(jīng)濟(jì)可行”。
NI緊湊型機(jī)器視覺系統(tǒng)幫助汽車火花塞檢測達(dá)到6Sigma的重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)
汽車火花塞的偏心度和電極間距是決定其性能的關(guān)鍵指標(biāo)。
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