定位相機 零件組裝對位
CCD 機器視覺系統

真實 VSK 客戶案例參考

機電組裝視覺定位的實機導入可參考 AI 自動化組裝與套件檢查案例，以及 Pentagon 自動化組裝檢查案例，說明視覺如何整合進高混線多 SKU 的組裝產線。實際定位精度由 VSK 工程師依現場樣品評估。

核心演算法：PatMax 形狀定位

組裝對位精度的根基是定位演算法。Cognex PatMax 採用幾何輪廓比對而非像素灰階比對，可在以下條件下穩定抓取工件特徵：

• 明暗度變化：環境光波動仍能保持定位穩定。
• 角度旋轉：工件任意旋轉角度都能找到，並輸出旋轉角度給機構補正。
• 部分遮蔽／反光：金屬彈簧等高反光面、塑膠件邊緣破損都不影響辨識。

另搭配 Edge Detection 邊緣偵測、Sub-Pixel 次像素精度，可將定位精度從像素級提升到次像素級。

典型應用場景

• 連接器組裝：上殼／下殼／彈簧／端子的多件對位組裝。
• 螺絲鎖付定位：手臂鎖付前先以視覺定位螺絲孔中心。
• 貼合製程對位：FPC、薄膜、面板的上下層對位貼合。
• 插件 / 治具回零：機構零點漂移時透過視覺即時回饋補償。

工程師選型 FAQ

Q1：雙鏡頭一定要兩台相機嗎？A：不一定。若工件夠小、兩個特徵可一次入鏡，可改用單一高解析度相機加 ROI 切割；若視野不夠或需要雙角度成像，才需要兩台。

Q2：相機與機構之間怎麼校正？A：採 手眼校正（Hand-Eye Calibration），將相機座標映射到機構座標，是組裝對位的根基。

Q3：彈簧表面反光嚴重抓不到怎麼辦？A：搭配適當光源（同軸光、圓頂光或 偏光片）改善影像對比，由 VSK 工程師依樣品試打光建議。

【零件組裝定位對位 | CCD 機器視覺系統】

案例影片：透過CCD定位相機，準確抓取零件組裝位置，進行工件定位、零件組裝對位。

零件組裝對位，如何透過機器視覺系統來完成工件定位？

先運用雙鏡頭：

1. 抓取塑膠件的位置（綠色框線代表穩定抓取）

2. 抓取彈簧上的特徵（隨意移動仍不受影響）

最後，透過回饋機構補償值，進行精確的組裝對位！

這樣就大功告成。

適用 Cognex 機型對應

雙鏡頭組裝對位屬於「視覺定位 + 回饋補償」典型架構：一台鏡頭定位母件、另一台抓取子件特徵，再把座標差送回機構補正。對應的 Cognex 智慧相機選型如下：

• Cognex In-Sight 2800：Edge Learning AI 智慧相機，內建定位與分類，適合需要快速建模的組裝對位站。
• Cognex In-Sight 3800：高速產線（高節拍）的工件定位與量測旗艦機，支援 PatMax 演算法。
• Cognex In-Sight 7000：模組化獨立智慧相機，可單機完成多區域定位＋輸出補償座標。
• Cognex In-Sight L38：3D AI 智慧相機，當組裝對位涉及 Z 軸（高度差）時可一次取代 2D 雙鏡頭。〔具體規格以 Cognex datasheet 為準〕

PatMax 為什麼是工件對位的工業標準

PatMax 是 Cognex 於 1997 年推出的形狀對位演算法，目前已演進至 PatMax Redline（〔依官方型錄為準〕速度提升）。核心特性：

• 幾何模型：以邊緣特徵（geometric primitives）建模、非像素灰階比對。
• 抗干擾：明暗變化、雜訊、部分遮擋、輕度形變下仍能穩定定位。
• Sub-pixel 精度：對位精度進入次像素級。
• 多目標：可同時找多個相同工件、含旋轉 / 縮放。

PatMax 在組裝對位的典型工作流

1. 教學階段：拍攝 OK 樣品、框選對位特徵（如外緣、孔位、Logo）。
2. 建立模型：PatMax 自動萃取邊緣幾何特徵，生成模板。
3. 產線使用：每件實拍 → PatMax 比對 → 輸出 X/Y 位置 + 角度。
4. 下游應用：位置 / 角度傳給 PLC / 機器人，做動態組裝補償。

PatMax vs 其他定位演算法

PatMax 內建於 In-Sight 2800 / 3800 / L38 / D900 等智慧相機與 VisionPro PC-based 平台。

客戶背景

本案應用於pcb-electronics產線視覺檢測場景；產線特性與品質壓力依客戶實況而異。基於專案保密原則，本頁以 A 廠 / B 廠等代號標示，KPI 數字為類似專案的典型成效範圍。法規 / 規範要求視產業類別而定（例：ISO 9001、客戶端品質規範）。

系統配置

本案以 COGNEX IN SIGHT 3800 為視覺主機，依產線實況設計光學與整合方案：

• 視覺主機：COGNEX IN SIGHT 3800（依產品 datasheet 規格為準）
• 光學設計：依工件反光 / 對比 / 視野於 POC 階段測試（同軸光 / 條形光 / Dome 光 / 偏振）並 over-design 30-50% 強度餘量
• 觸發機制：光電開關 / Encoder / PLC 訊號觸發；高速場景搭配 Strobe LED 凍結影像
• 通訊介面：PROFINET / Ethernet/IP / TCP/IP / Modbus TCP 與 PLC / MES / 剔除站對接
• 影像追溯：NG / OK 影像 + 檢測數值 + 時間戳 + 批號自動歸檔，符合產業追溯規範

商業價值

• 品質提升：自動化檢測降低漏判與客訴風險、減少召回成本
• 追溯完整：每件影像 + 檢測數值可追溯，符合產業稽核要求
• 產能釋放：自動化檢測釋放 QC 人力轉至更高附加價值工作
• ROI 回收：依產線複雜度 6-ROI 依專案評估期，VSK 可依您的具體成本結構試算

機器視覺導入的失敗模式分析

機器視覺方案在產線實況下常見的失敗模式可歸為四類。第一，光源 / 工件反光配置不當 — 不同材質（金屬 / 塑膠 / 玻璃 / 透明膜）反光特性截然不同，環形光 / 同軸光 / Dome 光 / 偏振於不同工件表現差異很大，需於 POC 階段以實際樣品測試確認最佳配置。第二，邊界樣品判定不穩 — 訓練樣本若僅含明顯 OK / NG，未涵蓋極輕微缺陷（極小刮痕 / 微弱字元變異），AI 模型容差設定難以對齊產線實況。第三，產線高速振動與位置變異 — 高速輸送帶振動可能使工件於相機前位置漂移 + 旋轉，視覺工具 ROI 浮動定位（PatMax / Edge Learning）+ 機構治具夾持需協同設計。第四，環境漸進變化 — 鏡頭髒污、光源老化、原料 / 模具切換、季節溫濕度差異會讓辨識率漸進下降，需建立定期維護與重訓練機制。

降低失誤的工程實務：POC 階段須收齊邊界樣品作為容差設定基準；光源 over-design 比 POC 需求高 30-50% 強度與均勻度，預留產線環境變異緩衝；定期維護每月清潔鏡頭與光源、每月抽樣對照 AI 判斷、必要時補訓練。產業追溯 / 認證規範由整合方主導，Cognex 視覺設備可提供辨識率穩定度與量化報告。

為什麼選擇 Cognex PSI 系統整合商

機器視覺導入的成敗，遠超過「相機規格表上的數字」。VSK 威視康累積在台灣製造業 10 年以上的整合經驗中，反覆觀察到三個關鍵失敗點：第一，沒做 POC 直接下單，產線上線後才發現節拍跟不上、邊界樣品判定不穩、辨識率達不到產線可接受水準。第二，光源沒有 over-design 餘量，產線環境光變化（季節 / 班別 / 鏡頭髒污）後辨識率明顯下降，每月需大量人工微調。第三，視覺與機構 / I/O 分工模糊，整合方對 PROFINET / EtherNet/IP / MES 字串比對規範不熟悉導致延宕。Cognex PSI（Premier Solution Integrator）認證的訓練重點，正是上述三項：以系統化方法做 POC 評估、依產線實況設計光源餘量、與設備工程師對接 I/O 與通訊細節。

導入後的服務模式：VSK 設備保固 1 年（自出貨日起算），教育訓練依專案客製。

相關常見問題（連到完整解析）

• 機器視覺方案投資成本？ — 設備、整合、ROI 試算指引
• Cognex 視覺系統導入要多久？ — 2-12 週分階段時程詳解
• VSK 設備保固與服務範圍？ — 保固 1 年、原廠送修、技術支援細節
• Edge Learning / ViDi 需要多少訓練樣本？ — 5-50 張起步、樣本收集要點

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官方參考來源

Cognex 官方網站

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本文涉及之 機器視覺、AOI、AI 視覺、深度學習視覺、條碼讀取器、OCR 文字辨識、3D 量測相關方案，VSK 威視康為 Cognex 官方 PSI 認證系統整合商，可依現場提供 Cognex 設備選型建議。