自動FOF邦定機上料部分中菲林、墊紙和吸塑盤檢測的探討

李春燕， 饒 欽， 白 楊

（中電科風華信息裝備股份有限公司， 山西 太原 030024）

引言

隨著科學技術不斷發展，工業自動化程度越來越高，并伴隨著勞務市場人力緊缺，人力勞動不可避免地被機器替代。自動FOF邦定機是根據客戶要求和市場需求而研發的。FOF邦定機是一種將TCP或FPC（柔性電路板）與ITO FILM（菲林：透明的導電膠片，具有良好的導電性、透光性、紅外反射性）之間建立穩定的機械和電氣連接的生產設備，其主要功能為FILM自動上料、FILM定位、ACF預貼、FPC上料、預壓、主壓、自動下料。

1 FILM自動上料機結構

FILM自動上料機由吸塑上料傳送帶、吸塑盤定位臺、吸塑盤-菲林料盤吸附料爪、吸塑下料傳送帶組成，其結構如圖1所示。

FILM自動上料機工作原理：將一摞吸塑盤放在上料位置，由上料傳送帶運送到定位臺，由定位臺對吸塑盤進行定位。定位完成后，吸塑盤-菲林料盤吸附料爪到定位臺位置并下降進行抓?。喝绻ト〉氖欠屏謩t搬送到FOF邦定機的定位臺進行菲林定位；如果是墊紙則搬送到下料傳送帶上的吸塑盤里；如果抓取的是菲林料盤則搬送到下料傳送帶，由下料皮帶運送到下料口。其中菲林、墊紙、透明吸塑盤三者的識別是關鍵。

圖1 菲林上料機結構圖

2 FILM自動上料機中吸塑盤、墊紙與菲林的區分問題

吸塑盤主要采用優質 PVC、PET、PP、PS、GAG 等各種塑膠材料制成，其中以透明色和黑色兩種居多。菲林是一種透明的導電膠片，具有良好的導電性、透光性和紅外反射性。墊紙由白色紙和紅色泡沫紙兩種組成。

吸塑盤內，當墊紙在菲林上面時可以通過傳感器檢測來識別；當菲林在墊紙上面時，由于菲林具有較好的透光性，光束會透過菲林照到墊紙上，使得菲林跟墊紙無法區分；當料盤里只剩菲林跟吸塑盤時傳感器無法識別。因此，考慮采用圖像系統來識別。在采用圖像系統識別的過程中，不算特殊來料，基本上通過圖像系統即可識別菲林，但到最后吸塑盤中只剩墊紙時，因吸塑盤和墊紙都沒有特殊的靶標，圖像系統則無法識別料盤與墊紙。

3 FILM自動上料機中吸塑盤、墊紙與菲林的區分方法

3.1 墊紙和菲林的區分

墊紙可以通過光纖傳感器檢測到。光纖傳感器的基本工作原理是將來自光源的光經過光纖送入調制器，使待測物體與進入調制區的光相互作用后，導致光的光學性質（如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態等）發生變化，發生變化后的光稱為被調制的信號光，再利用被測量物體對光的傳輸特性施加的影響，完成測量[1]。墊紙的識別是通過識別光纖的光相位、光強變化來完成的，因此光纖傳感器對墊紙直接檢測較易實現。當菲林在墊紙上時，光束透過菲林照射到墊紙上再通過光纖反饋回調制器時，光強變化不大，使得菲林跟墊紙不易區分。

因傳感器不容易區分菲林和墊紙，因此考慮采用圖像識別。

圖像識別是以圖像的主要特征為識別依據來完成的，如三角形、圓形、十字形等特征，因此人們提出了不同的圖像識別模型，例如模板匹配模型、原型匹配模型。本次菲林圖像識別采用了模板匹配識別。模板就是一副已知的小圖像，而模板匹配就是在一副大圖像中搜尋目標，已知該圖中有要找的目標且該目標同模板有相同的尺寸、方向和圖像元素，通過一定的算法可以在圖中找到目標，確定其坐標位置，這個圖像也就被識別了[2]。菲林上有兩個十字靶標，圖像系統通過識別這兩個十字靶標來識別菲林。在通常情況下，菲林被放在菲林料盤中間，通過識別十字靶標能被區分。當菲林在吸塑盤中間與在吸塑盤邊緣挨著料盤時靶標對比如圖2所示，吸塑邊緣在光源的照射下投影到菲林靶標上，使得圖像系統采集到靶標有重影，無法識別到靶標。在不考慮特殊來料的情況下，圖像系統可以識別菲林。

圖2 菲林在吸塑盤中間與在吸塑盤邊緣挨著料盤時靶標對比圖

因圖像系統區分不開吸塑盤和墊紙，因此考慮采用擴散反射型光電傳感器識別吸塑料盤。

光電傳感器是以光電效應為基礎，把被測量物體的變化轉換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉換成電信號。光電效應是指用光照射某一物體，可理解為一連串帶有一定能量的光子轟擊在這個物體上，此時光子能量傳遞給電子，并且是一個光子的全部能量一次性地被一個電子所吸收，電子得到光子傳遞的能量后其狀態就會發生變化，從而使受光照射的物體產生相應的電效應[3]。在擴散反射型光電傳感器的檢測頭里也裝有一個發光器和一個收光器。在檢測時，當檢測吸塑盤時擋住了光，并把部分光反射回來，收光器收到光信號，輸出一個開關信號給控制系統，吸塑盤被識別。因墊紙和吸塑盤都會被檢測到，因此我們通過檢測吸塑盤邊緣識別吸塑盤。通過上述實驗可以得出，傳感器識別或圖像識別只對菲林、墊紙、料盤進行直接檢測是可行的，因此考慮將菲林、墊紙、料盤抓取后再進行檢測區分，而不是將它們疊成一摞進行區分。

3.2 吸塑盤、墊紙與菲林的區分

根據上面實驗得出，在定位臺上只使用傳感器識別或圖像系統識別不能直接將吸塑盤、菲林、墊紙區分開，因此考慮采用圖像系統識別菲林和墊紙、采用光電傳感器識別菲林和吸塑盤。在圖像系統識別菲林實驗的過程中發現菲林在吸塑盤邊緣緊挨料盤造成來料較多，誤識別也較多。為了解決這個問題，采取將原來圖像系統在定位臺位置先區分是菲林還是墊紙的方式改為料爪先抓取來料再通過圖像系統識別，經過實驗驗證出現特殊來料也能識別，不會出現誤檢，說明上述方法可行。因此，采用圖像系統檢測區分是菲林還是墊紙，由光電傳感器檢測識別料盤可以解決菲林、墊紙、吸塑盤區分不開的問題。

4 FILM自動上料機中吸塑盤、墊紙與菲林的區分方法的確定

采用光纖傳感器在定位臺識別菲林跟墊紙時，因菲林透光性較好，菲林在吸塑盤里最上面一層時，光纖傳感器會透過菲林檢測到墊紙，導致菲林、墊紙區分不開。現在我們對料爪抓起來料后通過光纖傳感器對菲林和墊紙的區分進行檢測實驗，實驗證明料爪抓起來料后，墊紙被識別，檢測菲林是光纖傳感器無變化，光纖傳感器檢測光束不會透過菲林檢測到下面的墊紙。因此料爪抓起來料后傳感器檢測有信號時是墊紙，檢測無信號時是菲林，光纖傳感器也能很好地將菲林、墊紙區分開來。

通過圖像系統加光電傳感器可以區分開菲林、墊紙、吸塑盤；通過光纖傳感器加光電傳感器也可以區分開菲林、墊紙、吸塑盤；考慮到成本問題，最終采用光纖傳感器加光電傳感器區分菲林、墊紙、吸塑盤。

5 結論

1）通過采用圖像系統、傳感器對FLIM上料機中菲林、墊紙、吸塑盤識別進行實驗，最終得出結論：在定位臺上通過圖像系統、傳感器不能將菲林、墊紙、吸塑盤區分開；在料爪將來料抓取后不論圖像系統還是傳感器都可以將菲林、墊紙、吸塑盤區分開。

2）因客戶沒有提出必須采用圖像系統進行檢測的要求，加之通過傳感器也能很好地實現這個功能，最終決定采用傳感器進行檢測。