FAST CORPORATION[株式会社ファースト]

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製品

FV-aligner

位置決め装置

FV-alignerシリーズは高機能・高精度位置決め用画像処理装置です。画像情報をもとに、ワークを基準位置に合わせ込むためのXYθ補正量を計算し、ステージの軸制御を行います。特にパネル状ワーク等の位置決めに最適な装置で、3軸ステージや4軸ステージを利用した自動位置決めシステムが手間なく簡単に構築できます。また、導入開始から実運用に至るまでの期間を劇的に短縮し、仕様変更でカメラの位置や向き、あるいは軸構成が変更されても装置を変えることなく対応でき、コストを大幅に削減します。
1台のFV-alignerから複数台のステージを制御できるマルチステージ制御型装置も用意しています。

FV1300


カメラの取り付け方に悩まされない
位置決め計算に悩まされない
ステージ軸構成の制限になやまされない

FV-aligner はアライメントコントローラ

FV-aligner は、対象物をカメラで撮影し、画像中から任意指定の特定部位やマークを見つけ、位置を検出し、あらかじめ登録または(前段処理で)自動検出した基準位置や目標位置と比較し、その差異=位置ズレ量を算出し、ズレ補正に必要なXYθデータを生成・出力するアライメントコントローラ(画像処理装置)です。補正はステージの軸ドライバを制御(移動・回転動作)させて実現します。

アライメント例
位置決め対象物にアライメントマークが2個、カメラ2台(2視野)、XYθステージの構成でアライメントを実行する例 (STEP1〜STEP3)
位置決め対象物 位置決め対象物とその上の2個のマーク
装置(中央十字は装置のXYθ移動軸)
STEP1. ターゲット位置の登録時
各カメラ毎にターゲットマークを登録します
ターゲットマークを登録
STEP2. アライメント実行時
パターンマッチング等の画像処理によってアライメントマークの位置情報を取得します。
アライメントマークの位置情報を取得
STEP3. 装置のXYθ補正量を計算して位置合わせ
ステージのXYθ補正量を計算し、補正量に応じた移動量をステージに送信します。
補正量を計算

 

2タイプの装置を用意

[1] アラインエンジン FV-aligner-ENG
画像認識から位置合わせに必要な数値(移動量)だけを出力する、画像処理エンジンのみの装置です。軸制御はお客様が自由に操作できます。

画像処理エンジンのみの装置

[2] アライナー FV-aligner-UNT
画像認識から移動量をパルス数などに換算し、軸制御まですべてを実施する装置です。

すべてを実施する装置

キャリブレーション(座標変換)が手間いらず

カメラの取付後または移動後、座標変換係数(カメラ座標をステージ座標に換算する補正係数)を自動的に取得する自動キャリブレーション機能を持っています。よって面倒なカメラ取付時の合わせ込み(鉛直度やカメラ相互の高さ調整や視野合わせ)が不要になり、またカメラ座標系からステージ座標系へ変換する複雑な計算をユーザが意識する必要もありません。これにより例えば段取り変えやワーク品種変更によってカメラ位置を変える必要性が生じた場合でも、数種類のメニューボタンをクリックするだけで自動的にキャリブレーションし、以前と同様のアライメント精度が簡単に復元できます。生産ラインでの品種変更にも手間がかかりません。 ファーストのキャリブレーションアルゴリズムは特許を取得しています。

Calibration

カメラの取り付けが手間いらず 

1台〜4台の範囲で任意台数を接続できます。※1
カメラは任意の位置に設置でき、それぞれのカメラは適当に回転(360°)していても、上向きでも下向きでも、さらに極端な傾きを除きカメラの光軸が傾いても問題ありません。※2
カメラごとの視野サイズが設置位置の高低やレンズの差異により違っていても問題ありません。
※1 一般的には台数を多くした方が統計効果により高精度化します。
※2 傾きが全くない場合に比べ多少精度は低下します。

光軸の向き不問 光軸の傾き不問 カメラ設置位置不問
カメラの設置が上向きでも下向きでも位置決めできます。 
ただし光軸をステージに対して垂直に設置した時よりも僅かに精度の低下があります。
カメラを任意の位置に設置しても位置決めできます。
光軸周りの回転設置不問 視野サイズの相違不問 カメラ台数不問
光軸を中心にカメラを回転設置しても位置決めできます。
カメラ毎に視野サイズ(高さ方向のカメラの設置位置、レンズの倍率の差異により)が少々異なっていても位置決めできます。
1〜4台の範囲なら何台接続しても位置決めできます。

ステージ軸構成への対応が手間いらず

座標軸の構成・向き・回転を問わず、様々な座標軸構成のステージに対応しています。座標軸の向きや回転方向にも自動的に対処し、XYの座標軸が多少斜交していても内部計算で補正することが可能です(直交している場合よりは精度は低下します)。
近年、大型LCDパネルやPDPが登場していますが、3軸では負荷が大きいため4軸ステージ(XY方向それぞれに平行2軸を同一平面に配置してXYθ動作を実現するステージ)を使用するシーンが多くなりました。FV-alignerは4軸ステージをスムーズにモーション制御するアルゴリズムを搭載し、大型パネル等の位置決めにも対応します。

XYθ θXY UVW

XYθ

θXY

UVW

X1X2Y1Y2(4軸ステージ) Xθ+Y(カメラ)  

X1X2Y1Y2(4軸ステージ)

Xθ+Y(カメラ)

 

選択できる位置検出法 

あらかじめ登録したパタンとの類似度を見て検出するパタンマッチングだけではなく、重心計測法やエッジ(縁)を利用した交点抽出法など、対象物により最適な手法が選択できます。

欠けのある面取りや角のR部分 線の太さが変化するトンボマーク
欠けのある面取りや角のR部分 線の太さが変化するトンボマーク

オートフォーカス機能(オプション) 

大きくピントボケが生じたマークをカメラのZ軸移動で自動フォーカスした後にサーチすることができます。この場合、Z軸制御のために1軸分を占有します。

オートフォーカス機能

スパイラル検出機能

ワークの供給ズレによりカメラ視野からマークが外れていても自動でXY移動を繰り返して検出することができます。

スパイラル検出

オフセット機能

マークを仮検出後、任意の位置(あらかじめ設定)にオフセットした上で位置決めします。

offset
オフセット(X,Y)を加味して位置決め

FV-aligner応用例

部品実装 ピッキング 特性検査(LCD点灯検査など)
部品切断(ウェハ、セラミック、ガラスなど) 貼り合わせ(LCD,FPCなど) 印刷(スクリーン印刷など)
露光機(LCD,PCBなど) 穴空け機(PCB,シートなど) 貼り付け(TAB,ACFテープなど)

特許

FV-alignerが搭載する画期的なソフトウェアテクノロジは数々の特許を取得しています。この先進のテクノロジと共にFV-alignerはリリース以来画像処理システムにおける位置決めをリードし続けています。

特許番号 名称 概要
3531674 キャリブレーション方法、位置決め方法、位置決め装置、キャリブレーションプログラム、および位置決めプログラム オペレータによるパラメータの入力または調整を必要とすることなくキャリブレーションを行うことができる位置決め装置、キャリブレーション方法等。
3604686 4軸XYθステージとその制御方法 3個の直線駆動軸による3軸XYθステージにおける欠点である、直線駆動軸のない位置でのステージの位置決め精度の悪さと水平方向負荷に対する剛性の低さを、新たな方式の4軸駆動として解消。
3896381 カメラ配置自動判定 従来、人間によって指定または調整を行わなければならなかった基準マークの登録、XYθステージと同上システムとの間の座標軸の自由度調整、カメラの配置位置がXYθステージの表裏どちら側かの判定・調整および基準マークのカメラ視野内への捕捉を完全に自動化したXYθステージ位置アライメントシステム。
3896382 軸自由度自動設定
3977398 基準マーク自動設定
3947205 上記の機能を具備した、XYθステージによる位置アライメントシステム

背面コネクタ配置

軸制御無しエンジン(ENG)タイプ
軸制御無しエンジン(ENG)タイプ
軸制御付きユニット(UNT)タイプ
軸制御付きユニット(UNT)タイプ

FV-alignerハードウエア仕様

アラインエンジン
FV-aligner-ENG

アライナーユニット
FV-aligner-UNT
共通仕様
機能仕様 CPU Intel Core i5-2510E  2.5GHz
メモリ DDR3-1333  2GB
チップセット Intel QM67
ファイル装置 システムSSD
標準I/F USB(USB2.0) 背面2 ポート、正面2 ポート
映像出力 DVI-I (WUXGA 1920 x 1200をサポート)
デジタル/アナログ両対応
(変換コネクタでアナログモニタ使用可)
ネットワークI/F(Ethernet) 1ポート 10BASE-T/100BASE-TX/1000BASE-T
絶縁型デジタル入出力 32DI/32DO (16DI×2 / 16DO×2)
割り込み入力2点(16点DI/DO×2用)
シリアル 2 ポート RS-232
D-SUB 9pin (COM1,COM2)
カメラI/F 画像入力チャネル数 4ch(12pinコネクタ)
入力信号 1.0Vp-p/75Ω コンポジットビデオ(プログレッシブ, EIA-170)
出力信号 HD/VD(水平/垂直同期信号)を設定可能4チャネルに同一の同期信号を供給
4チャネルのトリガ信号を 9/11pinに切替可能 (新/旧の EIAJピン配列対応)
一般仕様 外形寸法 297(W) x 210(D) x 45(H) mm (A4サイズ)ゴム足を付けた場合 約+6(H)mm
重量 約2.5kg (取付金具は含まず)
電源 DC+24V
消費電力 100W以下
動作周囲温度 0〜40℃
動作周囲湿度 30〜85%RH(結露の無いこと)
保存周囲温度 -20℃〜60℃
保存周囲湿度 95%RH以下
アライナー
FV-aligner-UNT
固有仕様
軸数 最大4軸制御
パルス出力 0.1 pps から 6.55 Mpps
エンコーダカウンター設定範囲 0-268,435,455,または
-134,217,728 から134,217,727(28-bit)
位置パルス設定範囲 -134,217,728 から134,217,727 パルス(28-bit)
位置ラッチ信号 LTC
コンパレータマルチ出力 CMP
I/O ピン 全入出力信号が内部と絶縁
(絶縁耐圧2500 VRMS)
エンコーダ入力ピン EA , EB
エンコーダインデックス入力ピン EZ
リミットスイッチ等入力ピン ±EL, SD, ORG
サーボモータ入力ピン INP, ALM, ERC, RDY, SVON
多目的出力ピン DO×8 DO/CMP用
多目的入力ピン GDI x 8 DI/LTC/PCS/SD/CLR/EMG用
パルス信号入力 PA , PB
複数ボード間での同期Start/Stop 信号 STA , STP

※本装置には30万画素〜200万画素までのアナログカメラを接続することができます。
  それ以上の高解像度カメラや高速カメラを利用したい場合は、
  CameraLink I/Fカメラが接続できる「高分解能カメラ対応型」装置をご検討ください。
※ハードウェア仕様は予告なく変更される場合があります。