北京欣奕華科技有限公司（以下簡稱欣奕華科技）是一家以智能技術和先進材料為核心的高科技公司，旨在推進國內工業機器人、服務機器人、關鍵零部件和先進材料的研發和產業化突破。其中，液晶面板和液晶顯示器生產線是欣奕華科技的產品之一。近期，公司為國內某液晶板制造廠研發制造了一條液晶屏打包生產線。
與通常的XY兩軸對位有所不同，該液晶屏打包生產線所用的XXY三軸旋轉平臺，需要用視覺技術計算出ΔX1、ΔX2和ΔY三個軸的坐標，對標定過程、模型訓練步驟和檢測流程都提出了新的要求，計算步驟也比較多。整個項目的應用重點和難點就是視覺技術與XXY平臺的配合。
欣奕華科技很早就知道康耐視公司是全球視覺行業的倡導者和領先者，接著這次技改機會，欣奕華科技就聯系了康耐視北方區的代理商北京康視杰視覺技術有限公司（以下簡稱康視杰）。技術實力強大的康視杰專門為這個項目做了大量評估和測試，與欣奕華科技反復溝通后，雙方最終確定使用康耐視功能強大的VisionPro視覺處理軟件與CIC-10MR的方案。
由于欣奕華科技是第一次使用XXY旋轉平臺，按原來的設想是在檢測時相機拍照兩次，第一次拍照糾正角度，第二次拍照糾正偏移量。了解到他們的需求和想法后，康視杰的工程師經過調研發現，由于機械手不能調整角度和位移，就需要康耐視視覺軟件計算出比較準確的數據給XXY旋轉平臺，讓其通過收到的三軸位置數據來調整放在其上的液晶屏角度和位置，以便讓機械手能夠準確抓取，并放到后面的三個包裝箱內。
由于每個包裝箱也分別放在一個XXY旋轉平臺上，同樣需要康耐視的視覺軟件計算出包裝箱的角度和位移，讓XXY旋轉平臺糾正其角度和位置，然后讓機械手將液晶屏準確放入其中。
經過測試，使用康耐視CIC-10MR相機和VisionPro軟件完美實現了液晶屏的對正、抓取和打包整個工作過程。而且一次拍照即可實現準確抓取，免去了原來設想的二次拍照流程，提高了生產效率。
另外，康視杰為欣奕華科技編寫了簡單易用的校準、標定和訓練功能。為了減少視覺檢測時耗，采用了多線程處理，將原來的每次拍照兩秒減少到了一秒以內。為了實現與PLC的數據交互，還編寫了與三菱Q系列PLC通訊程序。這些基于VisionPro的定制檢測軟件，實現了與XXY旋轉平臺完美結合。
在工程師們利用測量工具與視覺配合確定了XXY平臺的精度完全滿足項目要求后，接下來就是視覺技術如何配合XXY平臺進行準確定位。
該液晶屏打包線分為兩個部分：
⑴、前面部分為ECheck產線，用兩臺康耐視CIC-10MR相機為液晶屏做定位，通過視覺檢測調整XXY旋轉平臺，然后由機械手將其抓取到后面六個E檢臺中的任意一個上，精度要求為±1mm。
⑵、后面部分為Packing產線，共有四個XXY平臺，第一個用來為液晶屏做定位，后面三個為包裝箱做定位，然后由機械手將液晶屏放入三個包裝箱中，精度要求為±1mm。
第一、ECheck產線視覺檢測
ECheck產線的XXY平臺除了進行XXY角度和平移修正之外，最底部還有一個單獨的軸，可以帶動整個XXY平臺旋轉180度，所以此XXY平臺接到前方傳送帶的液晶屏后有兩個姿態：0度時，相機檢測修正位置后，ARM機械手將其送往對應的三個0度E檢臺；180度時，相機檢測修正位置后，ARM機械手將其送往對應的三個180度E檢臺；因為兩個姿態XXY平臺各軸的方向都發生了變化，所以需要分成兩種情況進行校準和標定，增加了程序復雜程度，這點是與后續的Packing產線不同之處。
為了將兩種姿態的液晶屏準確對正到相應的E檢臺，模型訓練時采用了比較特殊的方法。以0度姿態為例說明，180度姿態類似。
⑴、先將所有0度E檢臺移到接料位，然后在第一個0度E檢臺上放一塊標準的液晶屏，將其四個邊角與E檢臺的固定框架對齊，分別與固定框架的邊沿相距大約1~2mm。
⑵、ARM機械手移到第一個0度E檢臺上，對好正確的抓取位置，然后將液晶屏吸起。此時PLC需要記下ARM機械手的放料位置及第一個0度E檢臺的接料位置。
⑶、ARM機械手將液晶屏從第一個0度E檢臺上方移動到第二個0度E檢臺上方，緩緩一點點降，此時微調ARM機械手和第二個0度E檢臺的位置，將液晶屏與第二個0度E檢臺的固定框架對齊，間距同樣是1~2mm。然后PLC記錄此時ARM機械手的放料位置和第二個0度E檢臺的接料位置。
⑷、同樣方法，將液晶屏與第三個0度E檢臺對齊。
⑸、然后ARM機械手吸著液晶屏移到XXY平臺的上方，待XXY平臺回到0度初始位置再移到接料位置后，ARM機械手將液晶屏放在XXY平臺上然后移開。此時相機進行拍照取像，進行模型訓練。
⑹、模型訓練后，為了驗證機械上是否已經準確對位。先不調整XXY平臺，讓ARM機械手直接將XXY平臺上的液晶屏取走，依次放在三個0度E檢臺上。如果能夠準確放入說明機械對位準確。
⑺、ARM機械手將液晶屏放回XXY平臺，手動旋轉和平移液晶屏，使其偏離正確位置。此時讓相機拍照檢測，根據其檢測到的與模型的角度和平移偏差計算出XXY平臺的修正量發送給PLC，驅動XXY平臺進行調整。調整完成后ARM機械手抓取液晶屏放到其中一個0度E檢臺上。
經過多次測試，ARM機械手都能準確將液晶屏放到三個0度E檢臺上。
第二、Packing產線視覺檢測
Packing產線與ECheck產線略有不同，雖然有四個XXY平臺，但是每個XXY平臺都只有一個姿態，不用區分0度和180度。不過對正原理類似，卻略顯復雜。
⑴、將Catcher平臺上的液晶屏取到已裝好擋塊的Box里，將Box放到入箱口，驅動滾筒把Box送到Packing1工位處，并夾緊Box。
⑵、確認液晶屏在Box里的位置，讓液晶屏四個邊角與Box四個角的檔塊內邊沿間隙基本相同（1~2mm）。
⑶、此時調整Packing1工位Camera3,4的曝光以得到較好的Model圖像。
⑷、得到Model圖像后，開始訓練Packing1的模型，并手動測試一次和二次拍照，確認一下輸出數據是否合理。
⑸、用吸盤把Packing1工位Box里的液晶屏吸起來，注意要保證在吸起來的過程中液晶屏不會蹭到Box導致其位置發生變化，同時也可再次確認液晶屏與Box的間隙是否合適。
待液晶屏被移走后，可再次手動測試一次和二次拍照，再確認一下輸出數據是否沒有大的變化。
⑹、將液晶從Packing1工位的Box里完全吸起來，移動ARM機械手到分別與Packing2、Packing3工位的Box進行對正。然后分別拍照取Model圖像進行模型訓練。
⑺、將液晶屏移動到Catcher平臺處先不要下放，待Catcher平臺回到初始位置時再放下。此時相機拍照取Model圖像進行模型訓練。
⑻、至此，三個Packing工位和Catcher工位的模型訓練完成。
正常工作時，三個Packing工位的包裝箱分別根據視覺檢測的數據調整好位置，液晶屏在Catcher工位的XXY平臺上根據視覺檢測的數據調整好位置，由ARM機械手抓起直接放到三個包裝箱中。
經過大量流片測試，ARM機械手都能夠將液晶屏準確放入包裝箱中。
借助康耐視VisionPro強大的視覺處理功能和優越而通俗易用的界面表達形式，欣奕華科技成功實現了技改，并首次深深領會到了先進視覺技術對提升制造效率的強大威力。
"康耐視VisionPro視覺軟件的PatMax定位功能真的很強大，特征不是很好的時候都能查找得非常準確。"欣奕華科技的項目負責人郭經理最后評價說，"而且軟件界面簡潔友好，操作方便，增加閾值判斷功能后，工人就不用目不轉睛的盯著檢測了，既減少人工，又提高工作效率，以后公司視覺方面的需求要多與康耐視的合作。"
視覺檢測工位示意圖
現場照片
圖1 打包工位現場照片
（說明：這是Packing工位現場照片，液晶屏由前面的傳送帶輸送到XXY平臺上進行檢測，XXY平臺根據視覺檢測數據對液晶屏進行角度和平移調整，以便機械手能夠正確抓取。）
程序照片
圖2 液晶屏檢測界面
圖3 包裝箱檢測界面
（說明：相機拍照后，根據檢測的角度和平移偏差計算XXY平臺的旋轉量和平移量，一次性傳送給PLC，由PLC控制XXY平臺動作。）
圖4 視覺檢測工位示意圖
圖5 ECheck產線視覺檢測示意圖
圖6 Packing產線視覺檢測示意圖
圖7 XXY平臺旋轉角度計算示意圖
圖8 XXY平臺角度及平移修正量計算示意圖
軟件啟動界面圖
軟件版本信息圖
