一種對(duì)位光源圖像偏差調(diào)整自標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及全自動(dòng)錫膏印刷機(jī)中PCB的定位方法，特別涉及一種依靠視覺系統(tǒng)獲 得鋼網(wǎng)與PCB的位置偏差值的對(duì)位光源圖像偏差調(diào)整自標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 全自動(dòng)錫膏印刷機(jī)依靠視覺系統(tǒng)獲得鋼網(wǎng)與PCB的位置偏差，從而導(dǎo)引平臺(tái)運(yùn)動(dòng) 到正確位置，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)印刷。因此，全自動(dòng)錫膏印刷機(jī)本質(zhì)上是一個(gè)典型的視覺導(dǎo)引運(yùn)動(dòng)控 制系統(tǒng)。
[0003] 視覺導(dǎo)引運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵在于，消除圖像的失真、把運(yùn)動(dòng)單元與視覺單元相 關(guān)聯(lián)以及確保運(yùn)動(dòng)控制和機(jī)器視覺的坐標(biāo)系統(tǒng)同軸。視覺系統(tǒng)的失真以及各項(xiàng)畸變已被修 正準(zhǔn)確，所采集的圖像能夠正確的反映真實(shí)的物理尺寸與位置。在消除圖像畸變之后，通過 測(cè)試使圖像坐標(biāo)系與運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系同軸成為關(guān)鍵問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種可保證鋼網(wǎng)標(biāo)識(shí)孔與PCB的 印刷標(biāo)識(shí)點(diǎn)同軸的對(duì)位光源圖像偏差調(diào)整自標(biāo)定方法。
[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：一種對(duì)位光源圖像偏差 調(diào)整自標(biāo)定方法，包括以下步驟：
[0006] A)鋼網(wǎng)的基準(zhǔn)軸校正過程；過程如下：
[0007] (1)、在鋼網(wǎng)上設(shè)定5行5排標(biāo)定，進(jìn)入標(biāo)定導(dǎo)航，使相機(jī)運(yùn)動(dòng)至第1排第1行的1 號(hào)標(biāo)定，相機(jī)對(duì)鋼網(wǎng)進(jìn)行拍照，并進(jìn)行匹配，所得坐標(biāo)分別保存為PCB標(biāo)定1及鋼網(wǎng)標(biāo)定1， 同理，相機(jī)運(yùn)動(dòng)至第1排第5行的5號(hào)標(biāo)定點(diǎn)，并獲取PCB標(biāo)定2及鋼網(wǎng)標(biāo)定2點(diǎn)坐標(biāo)；
[0008] (2)、使相機(jī)運(yùn)動(dòng)至標(biāo)定點(diǎn)1點(diǎn)位置，設(shè)置同軸校正的陣列信息，由于調(diào)試時(shí)間要 求，X方向點(diǎn)數(shù)為5, Y方向點(diǎn)數(shù)為1，間距均為40mm ;
[0009] (3)、相機(jī)從標(biāo)定點(diǎn)1開始同軸校正，相機(jī)運(yùn)動(dòng)至標(biāo)定點(diǎn)1點(diǎn)位置后，對(duì)鋼網(wǎng)進(jìn)行拍 照，匹配并驅(qū)動(dòng)相機(jī)X軸運(yùn)動(dòng)，使鋼網(wǎng)網(wǎng)孔在圖像中心；設(shè)定相機(jī)的移動(dòng)范圍和步距，相機(jī) 根據(jù)設(shè)定的視場(chǎng)范圍和步距進(jìn)行校正；
[0010] (4)、相機(jī)Y軸保持不動(dòng)，X軸電機(jī)以2mm為步距，從左往右運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一個(gè)步距后 靜止，相機(jī)拍照并記錄當(dāng)前鋼網(wǎng)網(wǎng)孔的位置，再運(yùn)動(dòng)下一步距，重復(fù)此步驟，直至網(wǎng)孔超出 相機(jī)視場(chǎng)范圍，匹配失效；
[0011] (5)、相機(jī)從標(biāo)定1點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)至標(biāo)定2點(diǎn)過程中，依次按照右左向右的標(biāo)定路徑 對(duì)5個(gè)標(biāo)定進(jìn)行步驟f的操作，同軸校正結(jié)束；
[0012] B)相機(jī)上下光路重合度的校準(zhǔn)；
[0013] (1)、偏移光路校正過程如下：
[0014] a、啟動(dòng)單步運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，覆銅板運(yùn)輸至停板位置后導(dǎo)軌夾緊，提升電機(jī)運(yùn)動(dòng)至印刷 位置；放入校準(zhǔn)鋼網(wǎng)，移動(dòng)鋼網(wǎng)直至確保錫膏印刷時(shí)錫膏能通過所有網(wǎng)孔漏印至覆銅板光 面上，夾緊鋼網(wǎng)；
[0015] b、驅(qū)動(dòng)刮刀頭進(jìn)行印刷，為保證錫膏成形質(zhì)量，需對(duì)印刷參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；
[0016] c、刮刀模塊完成印刷動(dòng)作后，平臺(tái)下降至檢測(cè)位置；
[0017] d、進(jìn)入校準(zhǔn)學(xué)習(xí)，標(biāo)定導(dǎo)航，點(diǎn)擊導(dǎo)航畫面，使相機(jī)運(yùn)動(dòng)至標(biāo)定1號(hào)標(biāo)定點(diǎn)，相機(jī) 同時(shí)對(duì)鋼網(wǎng)及PCB進(jìn)行拍照，并進(jìn)行匹配，所得坐標(biāo)分別保存為PCB標(biāo)定1及鋼網(wǎng)標(biāo)定1，同 理，相機(jī)運(yùn)動(dòng)至25號(hào)標(biāo)定點(diǎn)，并獲取PCB標(biāo)定2及鋼網(wǎng)標(biāo)定2點(diǎn)坐標(biāo)；
[0018] e、進(jìn)入像素標(biāo)定界面，使相機(jī)運(yùn)動(dòng)至標(biāo)定1點(diǎn)位置，設(shè)置偏移校正的陣列信息，X、 Y方向點(diǎn)數(shù)均為5,間距為40mm ;
[0019] f、相機(jī)從標(biāo)定1開始偏移校正，從標(biāo)定1點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)至標(biāo)定2點(diǎn)過程中，依次按照 由左到右的標(biāo)定路徑對(duì)25個(gè)標(biāo)定點(diǎn)進(jìn)行鋼網(wǎng)及PCB的拍照；
[0020] g、拍照完成后，偏移校正過程完畢；
[0021 ] (2)、上下光路偏移量計(jì)算：
[0022] 完成偏移校正動(dòng)作后，對(duì)于上下光路的X/Y偏差，通過匹配校準(zhǔn)鋼網(wǎng)上的識(shí)別網(wǎng) 孔位置和對(duì)應(yīng)的PCB上的印刷識(shí)別點(diǎn)的位置獲得；設(shè)定鋼網(wǎng)標(biāo)識(shí)孔與圖像中心的偏差值分 別為dX。、dY。，PCB上印刷標(biāo)識(shí)點(diǎn)（即錫膏）與圖像中心的偏差值為dXp ClY1;同樣地，在光 路偏移值的計(jì)算中也以鋼網(wǎng)作為基準(zhǔn)，由此可得上下光路的X/Y偏差值：
[0024] 在偏移校正過程中，視覺系統(tǒng)所米集的25個(gè)點(diǎn)的偏差都按式（3_1)被計(jì)算并平 均，即
[0026] 由于在校正過程中，計(jì)算偏差是以鋼網(wǎng)為基準(zhǔn)的，因此所得偏差將用于 設(shè)置PCB圖像平移值，以達(dá)到校正效果；
[0027] 上下成像的角度偏差Θ校正，由于步驟A)中相機(jī)運(yùn)動(dòng)X軸與鋼網(wǎng)圖像坐標(biāo)系X 軸的角度偏差已經(jīng)校正，因此可以以鋼網(wǎng)圖像坐標(biāo)系為基準(zhǔn)，校正PCB坐標(biāo)系的角度偏差， 所以上下成像的角度偏差可理解為PCB圖像坐標(biāo)系相對(duì)于鋼網(wǎng)圖像坐標(biāo)系的角度偏差；
[0028] 反觀偏移校正過程，在對(duì)鋼網(wǎng)網(wǎng)孔以及PCB板的印刷識(shí)別點(diǎn)進(jìn)行拍照時(shí)，因 PCB圖 像坐標(biāo)系相對(duì)于鋼網(wǎng)圖像坐標(biāo)系存在角度偏差，導(dǎo)致鋼網(wǎng)網(wǎng)孔連線與PCB印刷識(shí)別點(diǎn)連線 形成角度；
[0029] 定義鋼網(wǎng)網(wǎng)孔連線與圖像坐標(biāo)系X軸的夾角為a，PCB印刷識(shí)別點(diǎn)連線與圖像坐 標(biāo)系X軸的夾角為β ;α為鋼網(wǎng)放置時(shí)由于位置的隨機(jī)性而與相機(jī)X軸形成的位置夾角， 并非角度偏差；β則為位置夾角α與PCB圖像坐標(biāo)系相對(duì)于鋼網(wǎng)圖像坐標(biāo)系的角度偏差 Θ之和，則
[0030] θ = β-α (3-3)
[0031] 鋼網(wǎng)標(biāo)定點(diǎn)共有5行，因此可對(duì)5行標(biāo)定點(diǎn)坐標(biāo)序列做最小二乘擬合，求得第i行 的角度偏差值θ?，求和并平均可得
[0033] 作為本發(fā)明對(duì)位光源圖像偏差調(diào)整自標(biāo)定方法的一種改進(jìn)，步驟A)所述相機(jī)視 場(chǎng)范圍為12 X 9mm，驅(qū)動(dòng)相機(jī)X軸直至鋼網(wǎng)網(wǎng)孔運(yùn)動(dòng)至視場(chǎng)邊緣，相機(jī)X軸電機(jī)運(yùn)動(dòng)步距為 2mm，啟動(dòng)同軸校正模塊。
[0034] 作為本發(fā)明對(duì)位光源圖像偏差調(diào)整自標(biāo)定方法的一種改進(jìn)，步驟B)所述印刷參 數(shù)包括印刷次數(shù)、印刷壓力、印刷速度和脫模方式，印刷次數(shù)為2~3次，印刷壓力為50~ 60N，印刷速度為15~20mm/s。
[0035] 作為本發(fā)明對(duì)位光源圖像偏差調(diào)整自標(biāo)定方法的一種改進(jìn)，所述脫模方式為低速 脫模，速度為：1分鐘~5分鐘/個(gè)。
[0036] 作為本發(fā)明對(duì)位光源圖像偏差調(diào)整自標(biāo)定方法的一種改進(jìn)，步驟A)所述鋼網(wǎng)的 基準(zhǔn)軸校正過程還包括相機(jī)X軸與圖像坐標(biāo)系X軸角度偏差Θ校正，鋼網(wǎng)網(wǎng)孔在同軸校正 過程中將出現(xiàn)位置變化情況，對(duì)鋼網(wǎng)網(wǎng)孔在校正步距中的點(diǎn)坐標(biāo)序列為（X1, Y1)進(jìn)行最小 二乘直線擬合，可求得相機(jī)X軸與圖像坐標(biāo)系X軸的角度偏差γ ;
[0037] 將角度偏差值輸入到鋼網(wǎng)圖像角度旋轉(zhuǎn)值，可使相機(jī)運(yùn)動(dòng)X軸與圖像坐標(biāo)系X軸 重合，保證其同軸性。
[0038] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：在偏移校正過程中，印刷機(jī)的動(dòng)作是先印刷， 后圖像采集，對(duì)于先拍后印的生產(chǎn)過程來說是一個(gè)逆過程，因而能保證在偏移校正時(shí)鋼網(wǎng) 和PCB上的標(biāo)定點(diǎn)是重合的，能作為偏移校正的參考。若標(biāo)定點(diǎn)的印刷效果是符合圖象匹 配要求的，那么對(duì)于偏移校正過程中所得到的偏移量也是正確的。
[0039] 本發(fā)明在校正時(shí)以相機(jī)坐標(biāo)系X軸作為所有局部坐標(biāo)系的基準(zhǔn)軸，校正時(shí)，只需 先將基準(zhǔn)軸校正后，其他的軸系坐標(biāo)再通過基準(zhǔn)軸為準(zhǔn)進(jìn)行校正對(duì)比，即可計(jì)算出上下光 路的Χ\Υ偏差及偏差角度大小。本方法可以PCB板的印刷精確度，方法步驟簡(jiǎn)單，容易實(shí)施。
【附圖說明】
[0040] 下面就根據(jù)附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明及其有益的技術(shù)效果做進(jìn)一步詳細(xì)的 描述，其中：
[0041] 圖1是本發(fā)明鋼網(wǎng)校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042] 圖2同軸校正相機(jī)運(yùn)動(dòng)路徑結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043] 圖3是視覺系統(tǒng)上下光路偏移結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044] 圖4是鋼網(wǎng)與PCB重合位置圖像偏差結(jié)構(gòu)示意圖（圖4中左圖為鋼網(wǎng)標(biāo)定點(diǎn)，右 圖為PCB標(biāo)定點(diǎn)）。
[0045] 圖5是鋼網(wǎng)校正路徑結(jié)構(gòu)圖。
[0046] 圖6是上下光路Χ/Υ偏差結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047] 圖7是鋼網(wǎng)網(wǎng)孔與PCB錫膏成像偏移結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 下面就根據(jù)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的實(shí)施例并不局 限于此。
[0049] 一種對(duì)位光源圖像偏差調(diào)整自標(biāo)定方法，包括以下步驟：
[0050] A)鋼網(wǎng)的基準(zhǔn)軸校正過程；過程如下：
[0051] (1)、在鋼網(wǎng)上設(shè)定5行5排標(biāo)定，進(jìn)入標(biāo)定導(dǎo)航，使相機(jī)運(yùn)動(dòng)至第1排第1行的1 號(hào)標(biāo)定（如圖1所示），相機(jī)對(duì)鋼網(wǎng)進(jìn)行拍照，并進(jìn)行匹配，所得坐標(biāo)分別保存為PCB標(biāo)定1 及鋼網(wǎng)標(biāo)定1，同理，相機(jī)運(yùn)動(dòng)至第1排第5行的5號(hào)標(biāo)定點(diǎn)，并獲取PCB標(biāo)定2及鋼網(wǎng)標(biāo)定 2點(diǎn)坐標(biāo)；
[0052] (2)、使相機(jī)運(yùn)動(dòng)至標(biāo)定點(diǎn)1點(diǎn)位置，設(shè)置同軸校正的陣列信息，由于調(diào)試時(shí)間要 求，X方向點(diǎn)數(shù)為5, Y方向點(diǎn)數(shù)為1，間距均為40mm ;
[0053] (3)、相機(jī)從標(biāo)定點(diǎn)1開始同軸校正，相機(jī)運(yùn)動(dòng)至標(biāo)定點(diǎn)1點(diǎn)位置后，對(duì)鋼網(wǎng)進(jìn)行拍 照，匹配并驅(qū)動(dòng)相機(jī)X軸運(yùn)動(dòng)，使鋼網(wǎng)網(wǎng)孔在圖像中心；設(shè)定相機(jī)的移動(dòng)范圍和步距，相機(jī) 根據(jù)設(shè)定的視場(chǎng)范圍和步距進(jìn)行校正；
[0054] (4)、相機(jī)Y軸保持不動(dòng)，X軸電機(jī)以2mm為步距，從左往右運(yùn)動(dòng)（如圖1所示的箭 頭運(yùn)動(dòng)方向），運(yùn)動(dòng)一個(gè)步距后靜止，相機(jī)拍照并記錄當(dāng)前鋼網(wǎng)網(wǎng)孔的位置，再運(yùn)動(dòng)下一步 距，重復(fù)此步驟，直至網(wǎng)孔超出相機(jī)視場(chǎng)范圍，匹配失效；
[0055] (5)、相機(jī)從標(biāo)定1點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)至標(biāo)定2點(diǎn)過程中，依次按照右左向右的標(biāo)定路徑 對(duì)5個(gè)標(biāo)定進(jìn)行步驟f的操作，同軸校正結(jié)束；
[0056] 相機(jī)X軸與圖像坐標(biāo)系X軸若存在角度偏差Θ，鋼網(wǎng)網(wǎng)孔在同軸校正過程中將出 現(xiàn)如圖2所示的位置變化情況，對(duì)鋼網(wǎng)網(wǎng)孔在校正步距中的點(diǎn)坐標(biāo)序列為（X1J1)進(jìn)行最小 二乘直線擬合，可求得相機(jī)X軸與圖像坐標(biāo)系X軸的角度偏差γ ;
[0057] 將角度偏差值輸入到鋼網(wǎng)圖像角度旋轉(zhuǎn)值，可使相機(jī)運(yùn)動(dòng)X軸與圖像坐標(biāo)系X軸 重合，保證其同軸性；
[0058] Β)相機(jī)上下光路重合度的校準(zhǔn)；（如圖3所示，盡管錫膏印刷機(jī)的視覺系統(tǒng)模塊是 獨(dú)立裝配的，在整機(jī)安裝前已經(jīng)對(duì)上下光路進(jìn)行過校準(zhǔn)，但由于在整機(jī)裝配時(shí)，鋼網(wǎng)、相機(jī)、 PCB板的工作平面是不可能絕對(duì)的平行的，最直觀的影響是對(duì)于鋼網(wǎng)與PCB板在垂直方向 上重合的位置，在相機(jī)所采集的鋼網(wǎng)與PCB圖片當(dāng)中并不重合，存在三個(gè)自由度方向即X、 Υ、Θ上的偏差，如圖4所示；錫膏印刷機(jī)的對(duì)準(zhǔn)原理，是在獲得鋼網(wǎng)與PCB的標(biāo)定點(diǎn)坐標(biāo)位 置后，計(jì)算出兩者之間的偏差，從而由糾偏算法給出電機(jī)輸出量。錫膏印刷機(jī)的對(duì)準(zhǔn)精度取 決于視覺系統(tǒng)模塊能否獲取準(zhǔn)確的標(biāo)定點(diǎn)坐標(biāo)。顯然，視覺系統(tǒng)獲得圖片如存在偏差，對(duì)于 標(biāo)定點(diǎn)坐標(biāo)的準(zhǔn)確獲取勢(shì)必產(chǎn)生較大的誤差，從而影響印刷機(jī)的定位精度，因此在進(jìn)行視 覺系統(tǒng)同軸校正后