CN104729406B - 一种表面贴装元件的机器视觉定位方法 - Google Patents

Abstract

一种表面贴装元件的机器视觉定位方法，包括利用相机采集表面贴装元件的图像的过程，其中，设置可在水平方向上平移和旋转的托盘平台，在托盘平台上方设置一个相机，在相机和计算机之间设置图像数据传送通道，首先进行一个校准步骤，然后进行待加工工件的定位步骤。利用相机拍摄图像，采集一系列数据，得到一个由平台的轴坐标和视觉图像像素位置构成的坐标系统，进而测量偏移量并进行校准，再将照片传送到计算机，通过视觉匹配算法在图像中找出特征点在图像中的具体位置，通过对工件上的一定距离的两点进行采样，将测量基数扩大了一个数量级，使图像的误差几乎可以忽略，并且避免了对于特征点的形状及视觉算法的依赖性，适用面更广，精度更高。

Description

一种表面贴装元件的机器视觉定位方法

技术领域:

本发明涉及电学领域，尤其涉及电子元件的表面贴装技术，特别是一种表面贴装元件的机器视觉定位方法。

背景技术:

表面贴装技术产业由于产品精度高，工件情况复杂而多变等原因，用传统定位办法无法精准而高速地生产。现有技术中，采用视觉定位方法提高了表面贴装元件在加工托盘平台的定位效率。但是，现有的视觉定位技术通过模板图像分析获得的位置，具体地说，就是由目标工件上的一个有一定辨识度的矢量图形，经过视觉运算找出它的角度及位置。这种方法不够精确，尤其是在角度的测算上，由于视觉取样的时候是通过像素计算的，像素没有浮点数这一概念，所以不可避免地出现精度的缺失，导致存在误差。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种表面贴装元件的机器视觉定位方法，所述的这种表面贴装元件的机器视觉定位方法要解决现有技术中通过模板图像分析获得位置的视觉定位技术存在精度缺失和误差的技术问题。

本发明的这种表面贴装元件的机器视觉定位方法，包括一个利用相机采集和分析表面贴装元件的图像的过程，其中，在所述的利用相机采集和分析表面贴装元件的图像的过程中，设置一个可在水平方向上平移和旋转的托盘平台，在所述的托盘平台的上方固定设置一个相机，在所述的相机和一个计算机之间设置图像数据传送通道，首先进行一个校准步骤，然后进行待加工工件的定位步骤，在所述的校准步骤中，在托盘平台中制作一个圆形特征点并将其放置到相机视场中心位置，然后将托盘平台分别进行X方向和Y方向的平移，利用相机采集两个以上位置的圆形特征点的图像，再结合每个图像对应移动的托盘平台的坐标，利用每次定位的坐标位置及对应求出的像素位置，计算出照片中像素位置与坐标的比例关系，再进行以下步骤：

步骤一，将圆形特征点放置在相机视场中心位置，

步骤二，将托盘平台向顺时针或者逆时针旋转1°，

步骤三，再沿X方向和Y方向的平移托盘平台，使圆形特征点位于图像中心位置，

步骤四，记录托盘平台当前X、Y方向的坐标，

步骤五，重复步骤二到步骤四，到托盘平台累计偏转大于60°时停止，

将步骤一到步骤五采集到的托盘平台坐标序列通过最小二乘法计算出中心坐标，该坐标为相机图像中心所对应的托盘平台中的实际坐标，

在所述的待加工工件的定位步骤中，将待加工工件置于标准加工位置，在待加工工件上设置一个第一特征点和一个第二特征点，移动托盘平台，使第一特征点出现在相机视场中，这时采集相片，根据照片中第一特征点的像素位置，以及校准流程中得到的相机视场中心坐标，得出第一特征点的标准加工坐标，然后移动托盘平台，使第二特征点出现在相机视场中，这时采集相片，根据照片中第二特征点的像素位置，以及校准流程中得到的相机视场中心的坐标，得出第二特征点的标准加工坐标；根据实际加工坐标和标准加工坐标的偏差进行重新定位，到达标准加工位置，待加工的新工件定位两个实际特征点在视场中的像素位置，计算出的相应的坐标，通过与两个特征点的标准加工坐标比较，直接计算出新工件所处加工位置和标准加工位置的角度差，然后通过计算得出新工件的纠正角度后的坐标，得出x,y的平移距离，重新定位，到达标准加工位置。

本发明和现有技术相对比，其效果是积极和明显的。本发明利用工业相机拍摄图像，采集一系列数据，得到一个由平台的轴坐标和视觉图像像素位置构成的坐标系统，进而精确地测量偏移量并进行校准，再通过包括以太网在内的图像数据传送通道将照片传送到计算机，通过视觉匹配算法在图像中找出特征点在图像中的具体位置，通过对工件上的一定距离的两点进行采样，将测量基数扩大了一个数量级，使图像的误差几乎可以忽略，并且避免了对于特征点的形状及视觉算法的依赖性，适用面更广，精度更高。

附图说明：

图1是本发明一种表面贴装元件的机器视觉定位方法的原理图。

具体实施方式:

实施例1：

本发明一种表面贴装元件的机器视觉定位方法，包括一个利用相机采集和分析表面贴装元件的图像的过程，其中，在所述的利用相机采集和分析表面贴装元件的图像的过程中，设置一个可在水平方向上平移和旋转的托盘平台1，在所述的托盘平台1的上方固定设置一个相机2，在所述的相机2和一个计算机(图中未示)之间设置图像数据传送通道，首先进行一个校准步骤，然后进行待加工工件3的定位步骤，在所述的校准步骤中，在托盘平台1中制作一个圆形特征点并将其放置到相机2视场中心位置，然后将托盘平台1分别进行X方向和Y方向的平移，利用相机2采集两个以上位置的圆形特征点的图像，再结合每个图像对应移动的托盘平台的坐标，利用每次定位的坐标位置及对应求出的像素位置，计算出照片中像素位置与坐标的比例关系，再进行以下步骤：

步骤一，将圆形特征点放置在相机2视场中心位置，

步骤二，将托盘平台1向顺时针或者逆时针旋转1°，

步骤三，再沿X方向和Y方向的平移托盘平台1，使圆形特征点位于图像中心位置，

步骤四，记录托盘平台1当前X、Y方向的坐标，

步骤五，重复步骤二到步骤四，到托盘平台1累计偏转大于60°时停止，

将步骤一到步骤五采集到的托盘平台1坐标序列通过最小二乘法计算出中心坐标，该坐标为相机2图像中心所对应的托盘平台1中的实际坐标，

在所述的待加工工件3的定位步骤中，将待加工工件3置于标准加工位置，在待加工工件3上设置一个第一特征点B1和一个第二特征点B2，移动托盘平台1，使第一特征点B1出现在相机2视场中，这时采集相片，根据照片中第一特征点B1的像素位置，以及校准流程中得到的圆形特征点的坐标，可以得出第一特征点B1的标准加工坐标。然后移动托盘平台1，使第二特征点B2出现在相机2视场中，这时采集相片，根据照片中第二特征点B2的像素位置，以及校准流程中得到的圆形特征点的坐标，得出第二特征点B2的标准加工坐标。

实际生产中，将新工件放置在平台上的加工位置上，移动平台，使实际特征点B1出现在相机2视场中，这时采集相片，根据照片中特征点B1的像素位置，以及校准流程中得到的圆形特征点的坐标，可以得出特征点B1的实际加工坐标。然后移动平台，使实际特征点B2出现在相机2视场中，这时采集相片，根据照片中特征点B2的像素位置，以及校准流程中得到的视场中心坐标，得出特征点B2的实际加工坐标。

又已知工件两个特征点的标准加工位置的坐标，可以根据实际加工位置的坐标和标准加工位置的坐标，得到X向、Y向以及旋转角度偏差。平台按照前后偏差、左右偏差和旋转角度进行调整位置后，可以将工件移至标准加工位置。

具体的，在本实施例中，第一特征点B1和第二特征点B2均采用十字型图案。

Claims (1)

1.一种表面贴装元件的机器视觉定位方法，包括一个利用相机采集和分析表面贴装元件的图像的过程，其特征在于：在所述的利用相机采集和分析表面贴装元件的图像的过程中，设置一个可在水平方向上平移和旋转的托盘平台，在所述的托盘平台的上方固定设置一个相机，在所述的相机和一个计算机之间设置图像数据传送通道，首先进行一个校准步骤，然后进行待加工工件的定位步骤，在所述的校准步骤中，在托盘平台中制作一个圆形特征点并将其放置到相机视场中心位置，然后将托盘平台分别进行X轴方向和Y轴方向的平移，利用相机采集两个以上位置的圆形特征点的图像，再结合每个图像对应移动的托盘平台的坐标，利用每次定位的坐标位置及对应求出的像素位置，计算出照片中像素位置与坐标的比例关系，再进行以下步骤：

步骤一，将圆形特征点放置在相机视场中心位置，

步骤二，将托盘平台向顺时针或者逆时针旋转1°，

步骤三，再沿X轴方向和Y轴方向平移托盘平台，使圆形特征点位于图像中心位置，

步骤四，记录托盘平台当前X、Y轴方向的坐标，

步骤五，重复步骤二到步骤四，到托盘平台累计偏转大于60°时停止，

将步骤一到步骤五采集到的托盘平台坐标序列通过最小二乘法计算出中心坐标，该坐标为相机图像中心所对应的托盘平台中的实际坐标，

在所述的待加工工件的定位步骤中，将待加工工件置于标准加工位置，在待加工工件上设置一个第一特征点和一个第二特征点，移动托盘平台，使第一特征点出现在相机视场中，这时采集相片，根据照片中第一特征点的像素位置，以及校准流程中得到的相机视场中心坐标，得出第一特征点的标准加工坐标，然后移动托盘平台，使第二特征点出现在相机视场中，这时采集相片，根据照片中第二特征点的像素位置，以及校准流程中得到的相机视场中心的坐标，得出第二特征点的标准加工坐标；根据实际加工坐标和标准加工坐标的偏差进行重新定位，到达标准加工位置，待加工的新工件定位两个实际特征点在视场中的像素位置，计算出的相应的坐标，通过与两个特征点的标准加工坐标比较，直接计算出新工件所处加工位置和标准加工位置的角度差，然后通过计算得出新工件的纠正角度后的坐标，得出x,y的平移距离，重新定位，到达标准加工位置。