一種基于機(jī)器視覺的pcb焊點(diǎn)定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機(jī)器視覺技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于機(jī)器視覺的PCB焊點(diǎn)定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，PCB板上電子原件分布密集，而尺寸不斷減小，因此在 PCB板上單獨(dú)焊點(diǎn)的難度也越來越大。工業(yè)自動(dòng)化焊點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)漏焊和脫焊的情況，而焊槍很 難定位需要加焊的點(diǎn)，導(dǎo)致PCB板失效，因此需要采用高精度的定位方法定位焊點(diǎn)。普通的 定位方法不準(zhǔn)確主要是由于卡座固定PCB板的精度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對(duì)PCB板焊點(diǎn)精度要求高、兩臺(tái)電機(jī)及卡座安裝時(shí)具有微小偏差等問 題，根據(jù)機(jī)器視覺測(cè)量的特點(diǎn)，提出了一種基于機(jī)器視覺的PCB焊點(diǎn)定位方法。
[0004] 一種基于機(jī)器視覺的PCB焊點(diǎn)定位方法，包括如下步驟：
[0005] 步驟1:搭建面向PCB板的自動(dòng)焊接裝置，并將基準(zhǔn)PCB板固定在卡座上；
[0006] 步驟2:系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定階段：
[0007] 通過電機(jī)移動(dòng)確定基準(zhǔn)PCB板上兩個(gè)mark點(diǎn)的位置，以及x、y電機(jī)運(yùn)動(dòng)脈沖與X 軸和y軸像素的比值；
[0008] 步驟3:待定位PCB板參數(shù)標(biāo)定階段：
[0009] 通過相機(jī)確定待定位PCB板上mark點(diǎn)像素坐標(biāo)。
[0010] 步驟4 :待定位PCB板定位階段
[0011] 通過算法求出待定位點(diǎn)的脈沖偏移量。
[0012] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過相機(jī)獲取待定位PCB板上mark點(diǎn)的圖像，根據(jù)基 準(zhǔn)件上mark點(diǎn)和任意待定位點(diǎn)的位置關(guān)系，確定待定位PCB板上任意待定位點(diǎn)的位置。本 發(fā)明模型簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)采集方便、精確度高，自動(dòng)化程度高以及可以應(yīng)用在各種復(fù)雜多變的情 況中，基于機(jī)器視覺的定位方法被廣泛應(yīng)用在工業(yè)檢測(cè)、自動(dòng)打孔、自動(dòng)校正等領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0013] 圖1為裝置整體示意圖；
[0014] 圖2為電機(jī)理想運(yùn)動(dòng)路徑與實(shí)際運(yùn)動(dòng)路徑示意圖；
[0015] 圖3為PCB板上各點(diǎn)偏移示意圖。
【具體實(shí)施方式】：
[0016] 如圖1所示，PCB板上的兩個(gè)mark點(diǎn)分別位于兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)處，工業(yè)相機(jī)通過電機(jī) 運(yùn)動(dòng)分別獲取兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)處的圖像，將PCB板固定在卡座內(nèi)。X軸、Y軸電機(jī)與理想的垂直 方向有一定的偏差，建立以電機(jī)原點(diǎn)為原點(diǎn)，理論的X軸、Y軸電機(jī)為X軸和Y軸、像素為單 位的坐標(biāo)系。
[0017] 步驟1所搭建的面向PCB板的自動(dòng)焊接裝置，包括底座、運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、固定PCB 板的卡座和一臺(tái)工業(yè)相機(jī)；
[0018] 自動(dòng)焊接裝置上設(shè)置有兩個(gè)相機(jī)觀測(cè)點(diǎn)，分別為觀測(cè)點(diǎn)1和觀測(cè)點(diǎn)2 ;運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī) 構(gòu)包括電機(jī)X和電機(jī)Y，運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)固定在底座上，同時(shí)與固定PCB板的卡座相連，用于控 制卡座做平移運(yùn)動(dòng)。
[0019] 步驟2所述的系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定階段，具體如下：
[0020] 2-1.將基準(zhǔn)PCB板安裝固定在卡座內(nèi)，通過兩臺(tái)電機(jī)的移動(dòng)，分別使基準(zhǔn)PCB板上 兩個(gè)mark點(diǎn)位于相機(jī)視野內(nèi)。記錄電機(jī)運(yùn)動(dòng)到觀測(cè)點(diǎn)1和觀測(cè)點(diǎn)2的脈沖分別為（PAX，PAY)、 (ΡΒχ，PBY)，兩個(gè)mark點(diǎn)在相機(jī)中的像素坐標(biāo)分別是（CAX，CAY)、（CBX，CBY)〇同時(shí)精確定位基準(zhǔn) PCB板上的待定位點(diǎn)，記錄電機(jī)運(yùn)動(dòng)的脈沖為（Pa，PCY)。
[0021] 2-2.當(dāng)基準(zhǔn)PCB板上mark點(diǎn)位于相機(jī)視野內(nèi)時(shí)，通過電機(jī)的運(yùn)動(dòng)確定電機(jī)及卡座 安裝時(shí)的微小偏差：X軸電機(jī)運(yùn)動(dòng)P1脈沖，運(yùn)動(dòng)前后mark點(diǎn)的像素坐標(biāo)分別為（C1X,C1Y)， (C2X,C2Y) ;Y軸電機(jī)運(yùn)動(dòng)？2脈沖，運(yùn)動(dòng)前后mark點(diǎn)的像素坐標(biāo)分別為（C3X,C3Y)，（C4X,C4Y)。
[0022] 由此可得X軸、Y軸電機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，圖像在水平、豎直方向上像素變化與平移脈沖的 比值分別為：
[0024] 2-3.由此可得基準(zhǔn)PCB板上兩個(gè)mark點(diǎn)和待定位點(diǎn)的坐標(biāo)（XA，YA)、（XB，YB)、（Xc， Yc)分別為：
[0026] 步驟3所述的待定位PCB板參數(shù)標(biāo)定階段，具體如下：
[0027] 3-1.將待定位PCB板安裝固定在卡座內(nèi)，由于卡座縫隙和固定誤差，待定位板與 基準(zhǔn)板之間存在位置偏差。通過電機(jī)分別移動(dòng)到觀測(cè)點(diǎn)1和觀測(cè)點(diǎn)2,此時(shí)兩個(gè)mark點(diǎn)在 相機(jī)中的像素坐標(biāo)分別是（CAX'，CAY'）、（CBX'，CBY'）。
[0028] 3-2.由此可得待定位PCB板上兩個(gè)mark點(diǎn)的坐標(biāo)（XA'，YA'）、（XB'，YB'）分別為：
[0030] 步驟4所述的待定位PCB板定位階段，具體如下：
[0031] 4-1.根據(jù)旋轉(zhuǎn)平移原理列出方程：
[0033] (x,y)為基準(zhǔn)板上的點(diǎn)，（x'，y'）為待定位板上相應(yīng)的點(diǎn)，α為旋轉(zhuǎn)角，tx、ty為 平移量。由此求得旋轉(zhuǎn)角度和平移量分別為：
[0035]當(dāng)χ2' <χΓ時(shí)α=α+180。；x2 <xl當(dāng)時(shí)α=α-180。；（xl，yl)，（x2,y2) 基準(zhǔn)板上兩個(gè)mark點(diǎn)的坐標(biāo)，（χΓ，yl'），（x2'，y2'）待定位板上兩個(gè)mark點(diǎn)的坐標(biāo)；
[0037] 4-2.將（6)得到的參數(shù)和待定位點(diǎn)坐標(biāo)（XDYe)帶入（4)可得焊點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)：
[0039] 4-3.如圖2、圖3所示，將焊點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為兩臺(tái)電機(jī)的脈沖量，根據(jù)如下坐標(biāo)與脈 沖關(guān)系式：
[0041] 可得電機(jī)X、Y的實(shí)際偏移脈沖為：
[0043] 4-4.可得待定位點(diǎn)與基準(zhǔn)件上點(diǎn)的脈沖偏移量為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于機(jī)器視覺的PCB焊點(diǎn)定位方法，其特征在于，該方法包括如下步驟： 步驟1 :搭建面向PCB板的自動(dòng)焊接裝置，并將基準(zhǔn)PCB板固定在卡座上； 步驟2 :系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定階段： 通過電機(jī)移動(dòng)確定基準(zhǔn)PCB板上兩個(gè)mark點(diǎn)的位置，以及x、y電機(jī)運(yùn)動(dòng)脈沖與X軸和y軸像素的比值； 步驟3 :待定位PCB板參數(shù)標(biāo)定階段： 通過相機(jī)確定待定位PCB板上mark點(diǎn)像素坐標(biāo)； 步驟4 :待定位PCB板定位階段 求出待定位點(diǎn)的脈沖偏移量。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于機(jī)器視覺的PCB焊點(diǎn)定位方法，本發(fā)明通過相機(jī)獲取待定位PCB板上mark點(diǎn)的圖像，根據(jù)基準(zhǔn)件上mark點(diǎn)和任意待定位點(diǎn)的位置關(guān)系，確定待定位PCB板上任意待定位點(diǎn)的位置。本發(fā)明模型簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)采集方便、精確度高，自動(dòng)化程度高以及可以應(yīng)用在各種復(fù)雜多變的情況中，基于機(jī)器視覺的定位方法被廣泛應(yīng)用在工業(yè)檢測(cè)、自動(dòng)打孔、自動(dòng)校正等領(lǐng)域。
【IPC分類】B23K1/20, B23K1/00
【公開號(hào)】CN105345194
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510795283
【發(fā)明人】徐平, 鄭柱, 許彬
【申請(qǐng)人】杭州電子科技大學(xué)
【公開日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年11月18日