董利紅++王平利

[摘 要]本文簡要介紹了PDP垂直研磨機的工作原理；機器視覺在垂直研磨機中的作用；針對機器視覺傳感器垂直度難以測量的問題，提出利用研磨機玻璃吸盤機架和機器視覺自身對機器視覺傳感器垂直度進行調(diào)節(jié)的方法；實際效果表明該方法無須其他測量設備，簡便、實用、可靠。

[關(guān)鍵詞]PDP 研磨機 機器視覺 垂直

中圖分類號：TP 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）11-0368-01

在PDP生產(chǎn)過程中，有一道很重要的工藝，就是在大的多面取玻璃基板分切后，對單面的玻璃基板進行邊和角的研磨。研磨的主要作用是將玻璃基板邊和角的直棱去除，形成圓形，達到分散應力的目的。從而避免應力集中在尖角，造成玻璃基板開裂損壞，提高成品率，并保證產(chǎn)品的完好率。該工藝的實現(xiàn)是由垂直研磨機完成的。

1. 垂直研磨機的工作原理

垂直研磨機從研磨的原理上看，主要由兩大部件組成，即研磨倫和研磨機構(gòu)。研磨輪的研磨面呈凹形圓槽，從而保證玻璃基板的邊角被研磨成圓形。為避免分切后的玻璃基板邊部不整齊帶來研磨過程中的沖擊，造成玻璃基板的損壞，研磨輪的軸在上下方向有一定的自適應。研磨機構(gòu)由吸附玻璃基板的工作基板以及驅(qū)動該工作基板做水平、垂直移動和旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動機構(gòu)組成。研磨輪高度和研磨機構(gòu)水平移動平臺的高度在系統(tǒng)安裝完成后固定不變。所以在玻璃基板中心和研磨機構(gòu)工作基板中心重合，且兩者沒有相對旋轉(zhuǎn)角度的前提下，對于某一規(guī)格（長、寬）的玻璃基板，在研磨時，對應玻璃基板每一邊和角的研磨機構(gòu)的起始坐標（X1，Y， θ）和終止坐標（X2，Y， θ）也是固定的。在研磨過程中，研磨輪以給定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，研磨機構(gòu)針對所要研磨的邊和角，先調(diào)整好高度（Y）和旋轉(zhuǎn)角度（θ），在做水平移動（X1---X2），就可完成對邊和角的研磨（見圖一）。

2. 機器視覺的作用

在實際工作過程中，由于傳送機構(gòu)對中的誤差，及玻璃基板在切割后邊上存在毛刺，研磨機構(gòu)的工作基板和所要研磨的玻璃基板中心不可能完全重合或者有相對的旋轉(zhuǎn)角度。所以，對于每張玻璃基板的每一邊和每一角，研磨機構(gòu)研磨時的坐標都是不一樣的，需要對理論坐標進行修正。修正的前提是知道工作基板和玻璃基板中心的偏移量，以及它二者之間的相對旋轉(zhuǎn)角度。機器視覺就是用來檢測這些偏移量的。

垂直研磨機的機器視覺系統(tǒng)硬件主要由監(jiān)視器、控制器、兩臺視覺傳感器、兩組照明燈組成。兩臺視覺傳感器的安裝為上下位置，下視覺傳感器安裝位置固定，上視覺傳感器位置安裝在一支架上，上下可由伺服驅(qū)動驅(qū)動，適應不同規(guī)格尺寸的玻璃基板，左右可由帶有千分尺手輪進行人工的調(diào)節(jié)。為準確檢測玻璃基板和工作基板的位置偏差，要求兩個視覺傳感器視場中心的連線必須垂直于設備的基準臺面。

視覺系統(tǒng)的檢測原理如圖二所示。

其中R1、R2是上下兩個視覺傳感器的視場；A1、A2是視覺傳感器視場的中心點；B1、B2是玻璃基板定位點，也稱MARK點在視覺傳感器視場中的位置中心點。A1、A2的距離是玻璃基板垂直方向上兩個MARK點的尺寸。C1、C2是虛擬三角形的直角頂點。

由此得出吸附基板和玻璃基板中心的偏移量如下：

ΔX=（C1A1+B2C2）/2

ΔY=（B1C1+C2A2）/2

Δθ=arcsin[（C1A1-B2C2）/A1B1]

3. 機器視覺傳感器垂直的調(diào)整

從視覺系統(tǒng)檢測偏差的原理知道，如果兩個視覺傳感器視場中心不垂直，則得到的所謂偏差值就不可能正確。因此，兩個視覺傳感器視場中心連線的垂直就顯得極為重要。由于視覺傳感器的外形限制，很難確定視覺傳感器的視場中心位置。其次，也很難找到滿足系統(tǒng)精度要求，并能在現(xiàn)場進行測量的精密儀器。所以，兩個視覺傳感器垂直的調(diào)節(jié)就變得相當困難。由于研磨機構(gòu)的驅(qū)動是用伺服系統(tǒng)驅(qū)動的，精度也很高，考慮是否可以借用研磨機構(gòu)本身來對視覺傳感器的垂直進行調(diào)節(jié)。經(jīng)過認真、仔細分析，答案是肯定的。兩個視覺傳感器視場中心連線垂直調(diào)節(jié)的原理見圖三。

A1：垂直調(diào)整前上視覺傳感器的視場中心

A1-1：垂直調(diào)整后上視覺傳感器的視場中心

A2：下視覺傳感器的視場中心

L：玻璃基板上豎向兩個MARK點的間距

只要能夠測出圖中X，就知道了上邊視覺傳感器左右調(diào)節(jié)的尺寸，再用帶有千分尺的手輪進行調(diào)節(jié)，通過X和玻璃基板上已知的MARK點距離L，換算出上視覺傳感器向上調(diào)高的距離Y.再由伺服電機驅(qū)動上視覺傳感器向上移動Y距離。

Y=L-SQR（L2-X2）

測量X的方法和步驟如下（見圖四）：

第一步：移動研磨機構(gòu)使得玻璃基板左下角的MARK點（M1點）位于下視覺傳感器的視場中心。

第二步：調(diào)整上視覺傳感器，使得其視場中心與玻璃基板左上角的MARK點（M2點）中心重合。

第三步：逆時針旋轉(zhuǎn)研磨基板90度，移動研磨機構(gòu)，使得M2 MARK點位于下視覺傳感器的視場中心。

第四步：水平移動（左移）研磨基板，使得M1 MARK點中心位于下視覺傳感器視場的豎中心線上。

第五步：記錄研磨基板的Y軸坐標值，上下移動研磨基板，使得M1 MARK點位于下視覺傳感器的視場中心，再次記錄研磨基板的Y軸坐標值。兩次研磨機板Y軸坐標值的差即為X.

如果是向上移動研磨機板X，才使得M1 MARK點移動到下視覺傳感器視場的中心，則在調(diào)節(jié)上視覺傳感器左右位置時，應該向左調(diào)X；反之，則向右。

4. 結(jié)束語

生產(chǎn)現(xiàn)場的調(diào)試結(jié)果表明，利用研磨機構(gòu)本身，無需其他任何檢測儀器，對上下視覺傳感器垂直的調(diào)節(jié)非常簡便、實用、可靠、有效，省時省力。