在柔性屏貼合工藝中，微米級(jí)的偏差就可能導(dǎo)致屏幕出現(xiàn)氣泡、觸控失靈等功能性缺陷，直接影響產(chǎn)品良率和用戶體驗(yàn)。

傳統(tǒng)貼合方式依賴機(jī)械定位與人工校準(zhǔn)，不僅效率低下，且受限于人眼分辨率與操作穩(wěn)定性，難以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)中的一致性保障。

CCD視覺對(duì)位系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，它通過工業(yè)相機(jī)捕捉特征圖像，經(jīng)算法處理計(jì)算出位置偏差，引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)校正，形成視覺運(yùn)動(dòng)的閉環(huán)控制。這種方式將定位精度從毫米級(jí)提升至微米級(jí)，成為高端制造設(shè)備不可或缺的核心技術(shù)。

一、高精度貼合的核心挑戰(zhàn)

柔性屏的高精度貼合面臨多重技術(shù)挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)主要源于材料特性、工藝要求和生產(chǎn)環(huán)境三大維度。

從材料角度看，柔性屏幕本身具有易變形、易反光的物理特性。在貼合過程中，柔性基材可能因應(yīng)力釋放或真空吸附而產(chǎn)生微米級(jí)形變，傳統(tǒng)定位方式難以實(shí)時(shí)追蹤和補(bǔ)償這種動(dòng)態(tài)變化。此外，柔性屏表面的反光特性會(huì)干擾圖像采集，降低特征點(diǎn)識(shí)別可靠性。

工藝要求方面，現(xiàn)代消費(fèi)電子產(chǎn)品追求極窄邊框與高屏占比，這要求貼合精度必須控制在±0.02毫米以內(nèi)。如此嚴(yán)苛的公差范圍，相當(dāng)于要求系統(tǒng)能夠識(shí)別并校正不到頭發(fā)絲直徑四分之一的偏差。

生產(chǎn)環(huán)境上，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)存在振動(dòng)、溫度波動(dòng)等多種干擾因素。這些因素會(huì)影響相機(jī)穩(wěn)定性與成像質(zhì)量，進(jìn)而降低定位精度與重復(fù)性。生產(chǎn)線需要適應(yīng)多品種、小批量的柔性生產(chǎn)模式，視覺系統(tǒng)必須具備快速換產(chǎn)與參數(shù)自適應(yīng)能力。

二、Master Align視覺技術(shù)方案

針對(duì)上述挑戰(zhàn)，一套基于機(jī)器視覺技術(shù)的解決方案被提出，并以雙翌光電的Master Align視覺系統(tǒng)為核心構(gòu)建完整的貼合工作站。

照明系統(tǒng)創(chuàng)新是該方案的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。方案采用高均勻性同軸光源，這種光源通過特殊分光鏡設(shè)計(jì)，使光線沿鏡頭軸向垂直照射被測(cè)物體。對(duì)于柔性屏表面易反光的特性，同軸光能有效消除鏡面反射干擾，凸顯表面微觀紋理與邊緣特征。系統(tǒng)支持光源多級(jí)亮度調(diào)節(jié)，適應(yīng)不同材質(zhì)與表面狀態(tài)的成像需求。

視覺系統(tǒng)架構(gòu)采用四相機(jī)協(xié)同布局。其中兩個(gè)高分辨率CCD相機(jī)專門負(fù)責(zé)加強(qiáng)膜上的特征點(diǎn)識(shí)別，另外兩個(gè)相機(jī)則專注于屏幕本身的定位標(biāo)記捕捉。這種分工協(xié)作模式擴(kuò)大了檢測(cè)視野，同時(shí)通過多視角數(shù)據(jù)融合，有效克服了單相機(jī)因視角受限導(dǎo)致的測(cè)量誤差。四臺(tái)相機(jī)通過精密標(biāo)定建立統(tǒng)一坐標(biāo)系，確保數(shù)據(jù)空間一致性。

軟件算法核心依托MasterAlign視覺系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用分布式圖像采集與同步處理架構(gòu)，能在0.2秒內(nèi)完成微米級(jí)特征點(diǎn)捕捉與位置解算。其先進(jìn)圖像處理算法能夠穩(wěn)定識(shí)別反光、透明和復(fù)雜紋理表面，即使在高對(duì)比度和不同光照條件下仍保持優(yōu)異性能。系統(tǒng)內(nèi)置的閉環(huán)控制模塊結(jié)合平臺(tái)標(biāo)定數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)誤差反饋，支持拍照對(duì)位復(fù)檢循環(huán)驗(yàn)證模式，確保多次對(duì)位場(chǎng)景下的穩(wěn)定性。

運(yùn)動(dòng)控制集成方面，視覺系統(tǒng)與高精度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)深度耦合。平臺(tái)重復(fù)定位精度可達(dá)0.02毫米，配合視覺系統(tǒng)的實(shí)時(shí)反饋，形成全閉環(huán)控制回路。當(dāng)相機(jī)檢測(cè)到位移偏差后，系統(tǒng)立即解算補(bǔ)償量并驅(qū)動(dòng)平臺(tái)微調(diào)，實(shí)現(xiàn)所見即所得的精準(zhǔn)對(duì)位。

三、方案應(yīng)用成效

在實(shí)際生產(chǎn)線部署中，該CCD視覺對(duì)位方案取得了顯著的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益，將柔性屏貼合工藝提升至新的水平。

精度指標(biāo)方面，對(duì)于觸摸屏與柔性屏的貼合這一高難度工藝，系統(tǒng)能夠?qū)⒍ㄎ痪瓤刂圃凇?微米以內(nèi)，充分滿足柔性屏微米級(jí)貼合的公差要求。

生產(chǎn)效率提升同樣顯著。傳統(tǒng)貼合方式單件作業(yè)周期約30秒，而引入視覺對(duì)位系統(tǒng)后，這一時(shí)間縮短至8秒。系統(tǒng)快速換產(chǎn)功能，使產(chǎn)品型號(hào)切換時(shí)的參數(shù)調(diào)整時(shí)間壓縮至傳統(tǒng)方案的三分之一。貼合速度可提升至120米/分鐘，完全匹配高速生產(chǎn)線節(jié)奏。

質(zhì)量改善數(shù)據(jù)最為直觀。在手機(jī)柔性屏貼合應(yīng)用中，系統(tǒng)將貼合良率從95%提升至99.9%以上，大幅減少返工與報(bào)廢。通過精準(zhǔn)對(duì)位，屏幕邊緣的氣泡發(fā)生率降低約90%。

綜合經(jīng)濟(jì)效益分析顯示，雖然視覺系統(tǒng)初期投入較高，但通過良率提升、人力節(jié)約與設(shè)備利用率提高，投資回報(bào)周期通常在12-18個(gè)月內(nèi)。以年產(chǎn)百萬片柔性屏的生產(chǎn)線為例，良率提升帶來的年度成本節(jié)約可達(dá)數(shù)百萬元。

四、結(jié)語

CCD視覺對(duì)位技術(shù)在柔性屏貼合領(lǐng)域的成功應(yīng)用，為整個(gè)精密制造業(yè)提供了可復(fù)制的技術(shù)范式。這一系統(tǒng)展現(xiàn)的技術(shù)路徑與工程方法，正逐步滲透至半導(dǎo)體封裝、新能源電池疊片、醫(yī)療器械組裝等更多高端制造場(chǎng)景。

作為該領(lǐng)域的代表，雙翌光電MasterAlign系統(tǒng)已形成從雙相機(jī)到十六相機(jī)的完整產(chǎn)品矩陣，能夠滿足不同尺寸、不同精度的對(duì)位需求。隨著國(guó)產(chǎn)視覺系統(tǒng)在算法優(yōu)化、硬件定制與行業(yè)適配方面的持續(xù)深耕，將為廣大制造商帶來智能、全面且高效的自動(dòng)化生產(chǎn)鏈路。