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机器视觉在热切机中的应用

更新时间:2016-07-05

低温共烧陶瓷 (Low-temperature co-fired ceramics,LTCC)技术,就是将低温烧结陶瓷粉经过流延制成厚度精确且致密的生瓷带,作为电路基板材料,在生瓷片上打孔、微孔填充、精密导体浆料印刷、叠片以及层压等工艺制出所需要的电路图形,并将多个无源元件埋入其中,然后叠压在一起,在900℃下烧结,制成三维电路网络的无源集成组件或基板。

由于烧结后的陶瓷基片切割起来很困难,所以LTCC工艺通常在烧结前切割,对层压后的多层生瓷片进行切割以形成单体。

1 热切机对机器视觉的要求

热切机是LTCC多层基板制造的关键设备之一,是通过计算机编程,并自动精确控制伺服系统对层压后带有Mark标识的多层生瓷片在一定加热温度条件下快速、高精度的切割,使其成为单体。特别适用于多品种小批量或中型产量的LTCC基板的研制与生产。

LTCC产品的切割要求:尺寸(max)203 mm×203 mm,切割精度Y轴±0.01 mm,Z轴±0.01 mm,θ轴±0.004°。

由于致密的多层生瓷片特性较软并有一定黏性,在多层生瓷片通过加热的钨钢刀体进行切割时,为了保证切割元件的精度和一致性,并且不损伤内置元件,热切过程需要实现高精度的控制。

由工作台机械结构所限,两个相机均不能垂直对准目标,会偏离垂直方向45°。相机视线如图5所示。工作台结构会给相机和镜头留出沿中轴线方向180 mm的空间,物距为75 mm。

乳酸菌没有假单胞菌、枯草杆菌、地衣芽胞杆菌等的蛋白水解力,但其对乳制品蛋白水解具有改善制品风味和质地的作用,在干酪成熟中乳酸菌的蛋白水解及菌体破裂后释放的酶发挥着重要作用。由图1可以看出,7株乳酸菌在相同条件下ABTS自由基清除能力及水解度不同,且山羊乳蛋白水解度及ABTS自由基清除能力具有相关性;副干酪乳杆菌具有较强的蛋白水解能力及抗氧化活性,可用于山羊发酵乳的制作。

图1 热切过程

2 热切机视觉系统方案设计

式中:W为两个相机的中心距离,W1为相机水平方向上视场长度。

根据两个相机得到的小孔位置和相机之间的位置关系,计算多层生瓷片在垂直方向上与标准位置的偏差以及多层生瓷片的偏转角度(图3中蓝线所示)。工作台机构将依据计算结果校准多层生瓷片的位置。校准结束后,刀片(固定在图3中横线位置处)将下落切割多层生瓷片,要求多层生瓷片被刀片从两个标志点的圆心连线处被准确切开(切开一条刀口,有一定深度但并不切断)。切割完毕后,工作台将推动多层生瓷片前进,相机将对准下一对标志点进行拍摄……,依次进行,直至所有标志点对被处理完毕。

机器视觉技术的诞生和应用,极大地解放了人力,提高了生产自动化水平。机器视觉系统在热切机中的成功应用,实现了多层生瓷片的高精度快速热切。

生瓷片上有两组用于对位的标记点(热切标识有两种:线条和孔),需要采集两个标记点的图像信息进行定位。采用两套相机和光源分别对两个标记点进行图像采集,如图2所示,两套相机分别倾斜安装在两个可独立左右移动的电机上。视觉系统硬件主要包括:相机、环形光源、普通镜头各两个以及图像采集处理模块。

图2 工作台结构

3 机器视觉的实施

3.1 工作过程

多层生瓷片尺寸203 mm×203 mm,片上有直径为0.02 mm的两列小孔(或宽度为0.02 mm的两列线段)。如图3所示,两个相机位置固定,分别对准红线两端的小孔采图。视场范围为3.6 mm×3.6 mm(如图3中小方框内,可以保证相机视场内只有一个小孔)。

糖尿病组与非糖尿病组的患者,按性别进行分层后比较,结果:在年龄、BMI、臀围、有无吸烟或饮酒、是否合并肥胖、血脂异常、高血压等疾病等方面均差异无统计学意义,但腰围差异有统计学意义(P<0.05)。此外,糖尿病组患者的握力低于非糖尿病组,胰岛素抵抗的比例高于非糖尿病患者(P<0.05),糖尿病组与非糖尿病组患者情况见表1。

横向切割完毕后,多层生瓷片旋转90°,如图4所示,以同理进行校准和切割。

3.2 定位的误差分析与补偿

热切过程如图1所示,主要包括多层生瓷片的上料、定位、自动对准、热切和出料等操作,其中定位、对准、切割过程是重要部分。在多层生瓷片热切过程中,精密定位显得尤为重要,直接关系着热切精度高低,是热切机关键技术之一。

切割坐标系和图像坐标系之间存在一个角度偏差,此偏差角度影响最终的加工精度,故要对其进行补偿。角度偏差的计算方法为:首先拍着一幅图像并在其上设定基准MARK;其次把基准MARK和这幅图像作对比,计算出其匹配中心位置坐标(X1,Y1),然后控制平台往Y轴正方向移动,移动尽量远的距离以保证计算精度,但不要移出相机视场;移动后把基准MARK和图像做第二次对比,并记录此时的匹配中心位置坐标(X2,Y2),则偏差角度A的计算公式为:

图3 横向校准和切割

图4 旋转90°后的校准和切割

图5 相机的放置

把此角度考虑在内(以逆时针为正),则此时的偏移量为:

式中:Dy为考虑角度偏差后实时MARK相对于与基准MARK的偏移量;W为两个相机的中心距离;A为偏差角度。

3.3 定位计算

如图6所示,小孔在左右两个相机视场内相对于各自视场左上角点的坐标分别为:(X1,Y1),(X2,Y2)。由于相机经过精确定位,两相机位置在X方向上相同。可认为多层生瓷片在Y方向上的偏差为:|Y1-Y2|。

“内环境与稳态”是浙科版高中生物学教材“稳态与环境”模块(必修3)第2章“动物生命活动的调节”中第1节内容。本模块包括生命活动的调节和生物与环境,是由稳态这一核心概念统领的个体和群体两个研究水平的内容。本节内容包含内环境与稳态两个重要的概念。教材先介绍了内环境及其与动物生活的关系,让学生对内环境稳定的意义有一个初步认识。在此基础上进行归纳,说明只有经过细致的协调过程,才能维持机体内环境的稳定,从而引出稳态的概念,并阐明稳态对于生命活动的重要意义。本教学设计重组教材内容,以一份血液报告引入新课,并始终围绕这份报告开展整节内容的学习,在讨论、体验中内化知识,发展学生的生物学核心素养。

图6 多层生瓷片定位示意图

多层生瓷片偏转角度:

热切机视觉系统主要完成多层生瓷片热切前的精密定位功能,以保证热切后的图形精度。多层生瓷片由工作台吸附,视觉系统采集图像、识别计算并返回数据,运动控制系统接收到位移数据后驱动工作台完成定位。

4 结束语

热切精度主要取决于视觉对位精度和机械定位精度。根据±10 μm的精度要求,设计时进行精度分解:视觉系统要达到±3 μm的对位精度,机械定位精度和其他精度达到±7 μm,即可满足最终精度要求。

这种情况下,超越美学的提出与发展应是迫在眉睫。超越美学以“超越”为中心,提倡超越现实、超越功利的生存方式。要求人们超越功利的生活信仰实际上是建立在性善论基础上的价值标准。它包括西方人文主义思潮与中国传统的孔颜之乐理论支持。与边沁、穆勒、弗洛伊德等人将人性归为动物性的返璞归真不同,康德、马斯洛等人文代表所主张的自由意志、高峰体验等较为崇高的价值指向,给予了人类行为更高尚的期待,昭示着人类有与现实功利相抗衡的崇高力量。而儒家将人性定为善的传统,便是一开始在人与非人的界限中,以对“非人”行为极度蔑视的姿态保持了人性善的绝对地位。

经过客户超过1 000个产品的生产,热切机视觉系统的对位精度在±3 μm之内,满足设计要求。

原发性高血压多是环境因素和遗传因素共同导致的,这是一种处于不断进展状态下的心血管综合征,会引发患者心脏血管结构以及功能的改变。关于提高原发性高血压患者药物治疗依从性的护理对策需要从临床实践的角度展开综合化的研究与探讨[1]。

LTCC正在以飞快的速度应用在许多领域,在未来几年中将需要大量的LTCC生产线来满足日益增长的产量要求。

第二,抓住时机发展数字出版,由传统出版领域转向数字出版领域。最初爱思唯尔只是将单个期刊放在网上试验,在看到电子化发展势在必行之后,它就将经营重点转向了数字化领域,开始在数字化项目上投入大量资金。从1997年开始,通过ScienceDirect全文数据库的建立、EiVillage的启动、Scopus的运营等,爱思唯尔已经与传统出版渐行渐远,全面地转向了信息服务。它从以纸质出版业务为主的媒体垄断巨头转型为一个专注于高定价、高增长率的全球性信息提供商,并成为该领域的领头羊。

参考文献

[1] 吕琴红,李俊.低温共烧陶瓷(LTCC)工艺的研究[J].电子工业专用设备,2009,38(10):22-25.

[2] 杨维利,贺敬良,王学军.LTCC高速热切速度控制方法研究[J].电子工业专用设备,2009,38(8):37-40.

[3] 田辉,冯志祥,田芳.机器视觉在生瓷片印刷机中的应用[J].电子工艺技术,2012,33(4):249-251.

1.1 资料来源 ①全市的HIV抗体检测量和感染者发现例数来源于艾滋病综合防治信息系统。②将全市的医院按照大型综合医院、中等规模医院和社区医院分为3个层次,每个层次随机选取1家医院,收集PITC实施前后(2012年和2016年)各科室的门诊量、检测量及HIV抗体阳性数。

肖方生
《电子工业专用设备》2018年第02期文献

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