FPC点胶视觉定位系统

这个系统可以拆解为三个核心部分：FPC、点胶工艺 和 视觉定位系统。其核心目标是解决柔性电路板在点胶加工中的高精度、高效率定位难题。


 一、系统组成部分与作用

1.  FPC (柔性电路板)
       特点：轻薄、可弯曲、易变形。这是传统机械定位（如治具、定位销）难以实现高精度的根本原因。
       挑战：来料位置偏差（因放置或治具间隙）、自身形变（热胀冷缩、应力）、表面反光、Mark点/特征点可能被遮挡或污染。

2.  点胶工艺
       目的：在FPC上特定位置（如芯片底部、元器件边缘、屏蔽罩粘接处）精确涂覆胶水（导电胶、导热胶、UV胶、环氧树脂等），起到粘接、固定、密封、导电、散热等作用。
       要求：胶点位置、大小、高度、路径必须高度精确，否则会导致产品功能失效（如短路）或可靠性问题。

3.  视觉定位系统
       角色：系统的“眼睛”和“大脑”。它替代了人眼和机械定位，负责识别、定位、引导和补偿。
       核心流程：
           成像：通过工业相机和专用光源，清晰拍摄FPC上的定位特征（通常是预先设计的Mark点，如实心圆、十字、同心圆等）。
           处理：视觉软件（如Halcon, OpenCV, VisionPro或国产的凌云、海康、大恒等）对图像进行处理，精确计算出Mark点的中心坐标。
           标定：通过手眼标定（九点标定或更复杂的标定方法），建立图像像素坐标系与机器人/运动平台物理坐标系之间的精确映射关系。
           引导与补偿：将计算出的位置偏差（ΔX, ΔY, Δθ）发送给点胶机的运动控制系统（PLC或运动控制卡），控制系统驱动点胶阀移动到理论位置+补偿值的实际位置，再进行点胶。



 二、系统核心硬件构成

1.  工业相机：通常选择高分辨率、高帧率的CMOS或CCD相机。对于需要高速或3D点胶（如堆叠封装）的应用，可能会用到线扫相机或3D结构光相机。
2.  工业镜头：选择合适焦距、景深和视野的镜头，确保成像清晰无畸变。
3.  光源：这是成败的关键之一。由于FPC表面反光、材质多样（铜、金、阻焊油墨），必须选用合适的光源（如环形无影光、同轴光、条形光、背光）和打光方式，以凸显Mark点与背景的对比度，抑制干扰。
4.  视觉控制器/工控机：内嵌视觉处理软件和算法，进行高速图像处理与计算。
5.  运动系统：高精度的XY平台或多轴机器人（SCARA、六轴），负责带动相机和点胶阀运动。
6.  点胶阀：精密喷射阀、螺杆阀、压电阀等，与视觉系统联动，在正确位置出胶。



 三、技术要点与挑战

1.  定位算法：
       模板匹配：最常用，通过创建Mark点的标准模板，在图像中搜索匹配，抗干扰能力强。
       几何匹配：适合规则几何特征。
       Blob分析：用于分析连通区域，计算重心。
       算法需要具备亚像素精度，通常可达1/10到1/50像素，以满足微米级定位需求。

2.  手眼标定精度：
       这是决定系统绝对精度的基石。标定板的精度、标定算法和环境稳定性都至关重要。

3.  应对FPC变形：
       单Mark定位：适用于形变极小的情况，只补偿平移和旋转。
       双Mark定位：最常用方案。通过识别两个Mark点，可以计算出FPC的平移（X, Y）、旋转（θ）和缩放（Scale），能有效补偿板材的整体均匀形变。
       多Mark定位或局部定位：对于不规则或局部形变大的FPC，可能需要分区定位，对每个点胶区域单独计算补偿值。

4.  流程集成：
       系统需要与上位机（MES）、PLC紧密通信，实现自动调取程序、结果上传、NG品剔除等功能。


优势总结

   高精度：可达±0.01mm甚至更高，远超机械定位。
   高柔性：快速换线，只需更换视觉程序，无需更换高精度治具，适合小批量、多品种生产。
   高稳定性：避免人工疲劳和误判，保证一致性。
   补偿形变：能有效应对FPC的来料偏差和轻微形变，提升良率。
   数据可追溯：位置数据、图像可保存，便于质量追溯和工艺分析。


FPC点胶视觉定位系统是现代精密电子制造中不可或缺的关键技术。 它完美解决了柔性材料在自动化加工中的定位痛点，是提升FPC产品可靠性、生产效率和智能化水平的核心装备。系统的成功实施，需要光学、机械、软件和工艺的深度融合与精心调试。