【康耐視——電子產(chǎn)品制造業(yè)的旗艦】為了實現(xiàn)高成品率，電子硬件及OLED(有機發(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確度和精確度的自動化設備。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，因此只有機器視覺能夠以符合需求的精確度和速度去定位、對位和引導這些部件，最終幫助各大電子產(chǎn)品制造商實現(xiàn)他們的生產(chǎn)目標。

自1986年以來，康耐視一直為OEM制造商和機器制造商提供行業(yè)領先的機器視覺解決算法(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雜應用，如圖1。

圖1|康耐視行業(yè)領先的機器視覺技術能夠處理電子硬件和顯示器制造領域的復雜特征定位、元件對位和標定應用。

對于OLED和LCD顯示器制造商而言，物體定位會非常具有挑戰(zhàn)性，他們需要處理比所制造的整體設備小若干數(shù)量級的關鍵尺寸。

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

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。

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

提供先進的搜索算法—PatMax

1997年，在經(jīng)過四年的大量開發(fā)之后，康耐視推出了PatMax?，這是業(yè)界首套適用于機器視覺應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算法的局限性(圖2)。

圖2|PatMax使用幾何圖案匹配來了解物體的幾何特征，并在目標圖像中搜索相似形狀。盡管存在旋轉、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:

?恢復了容忍方向和尺寸變化并對這些變化進行測量的能力;

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

?增添了容忍嚴重陰影變化的能力;

?顯著提高了精確度(可達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方法使用的情況下(圖3);

?提供詳細的缺陷數(shù)據(jù)用于檢測，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點圖案，并將參考模型與生產(chǎn)目標進行匹配。

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鍵特征、圖案和基準點的最佳方法，因此現(xiàn)在整個電子產(chǎn)品制造流程都使用基于幾何圖案搜索的機器視覺系統(tǒng)來解決各種應用(包括電極和OLED屏幕有機層的對位、模塊裝配期間電子部件和粘合劑的精確放置等)。

雖然機器視覺市場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，來自康耐視的PatMax仍然是電子產(chǎn)品對位應用的不二之選。

在邊線和線條特征定位的重大突破—LineMax

雖然PatMax經(jīng)過專門設計，可以幫助電子產(chǎn)品制造商定位關鍵基準點和圖案，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精度對位所有層，機器視覺系統(tǒng)通常必須在存在噪音且對比度較低的成像條件下從多個邊線或線條中選出一個可見的邊線或線條。

對于線條特征界限清晰的良好場景，一些簡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，如果場景中存在背景干擾，而且對比度較低，這些方法在LCD和OLED顯示器制造操作中通常會失敗。為了解決這些挑戰(zhàn)，康耐視基于PatMax技術開發(fā)了一種性能卓越的全新特征定位算法，稱為“LineMax”——這是一項突破性技術，能夠在這些棘手的條件下精確定位線條。LineMax技術使用隨機樣本共識(RANSAC)迭代算法來采集圖像樣本，定位圖像中的小邊特征，然后定位統(tǒng)計上與目標線條最佳擬合的線條(圖4)。

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

專利的手眼標定方法——自動標定和超級標定

在OLED和LCD顯示器生產(chǎn)過程中，有多個流程步驟需要高精度對位。為了實現(xiàn)非常高的對位精度，至關重要的一點是建立所有相機之間的空間關系以及確保相機坐標系與運動系統(tǒng)坐標系之間的一致性。同樣重要的一點是處理機械定位系統(tǒng)固有的系統(tǒng)誤差，比如歪斜、縮放、彎曲和滯后等誤差，因為這些誤差可能會導致定位不準確(圖5)。

圖5|康耐視的精確標定技術可以糾正鏡頭失真和強透視畸變，對運動平臺誤差進行補償，并且能夠實現(xiàn)高于5μm的精確度。

傳統(tǒng)的方法需要專家參與，并且需要花費大量時間對這一設置進行微調，以實現(xiàn)所需的精確度。這在大規(guī)模部署過程中尤其具有挑戰(zhàn)性。

然而，康耐視的自動手眼標定(自動標定)和超級標定技術經(jīng)過專門設計，能夠解決這些挑戰(zhàn)——

1.自動標定技術：

操作員只需點擊一下按鈕便可執(zhí)行標定，從而最大限度地減少了操作員的干預。此過程涉及將專利的標定塊放置到材料處理系統(tǒng)上，然后通過預先確定的位置模式移動標定塊，并計算和確定運動系統(tǒng)與所有相機之間的一致性。獨特的標定塊和帶編碼的距離標記工具提供真正的實際測量，以對運動系統(tǒng)誤差作出補償。通過使該過程自動化，自動標定技術可以幫助技術人員節(jié)省大量時間，并提供一致的對位裝置，以確保在許多設備上都實現(xiàn)高度的精確性。

2.超級標定技術：

可以進一步糾正運動系統(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實現(xiàn)一步對位，從而提高生產(chǎn)量。

后話：

如今，那些選擇使用來自康耐視的PatMax和LineMax搜索算法以及結合多相機自動標定和超級標定技術的OLED和LCD模塊等電子產(chǎn)品制造商和智能手機裝配商們，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效運行而倍感安心。