CN101595772A - 借助于不同的元件说明来识别电子元件 - Google Patents

Abstract

本发明设计一种借助于图像处理来自动识别电子元件(260a，260b)的方法。该方法具有以下步骤：(a)将具有电子元件(260a，260b)的外观的各种不同说明的数据记录载入数据处理装置(151)中，(b)将由相机(150)所拍摄的电子元件(260a，260b)的图像载入该数据处理装置(151)中，并且(c)将各种不同说明的至少一个特征与图像的至少一个特征(265a，265b)进行比较，其中当图像的至少一个特征(265a，265b)在规定的公差之内至少对应于数据记录的一个特征时，那么电子元件(260a，260b)就被识别为对应于数据记录。

Description

借助于不同的元件说明来识别电子元件

技术领域

本发明涉及一种借助于图像处理来识别电子元件的方法，其中将一个待识别的元件的模型与由相机拍摄的元件图像之一进行比较，并在模型与图像上所示的电子元件对应一致时就认为元件识别正确。

本发明还涉及一种图像处理系统以及一种自动装配机，它们都设置用来实施根据本发明的用于识别元件的方法。

此外本发明还涉及一种计算机可读存储介质以及一种程序单元，它们包括用来执行根据本发明的用于识别元件的方法的指令。

背景技术

当借助于所谓的自动装配机对元件载体进行自动装配时，将元件由元件供应装置提供到规定的拾取位置并由装配头拾取，该装配头借助于定位系统可以在一个工作范围之内自由地定位。拾取的元件由装配头运送至装配位置并在安装位置上安装在待装配的元件载体上，这些安装位置通过相应的电连接面来确定。

由于电子元件越来越微型化，所以只有通过对由装配头夹持的元件进行准确的光学位置测量才能实现精密的装配过程。同样也必须对待装配的元件载体进行精确的测量，以便可以从装配头精确地移动到装配位置上。通常根据专门的、设置在各自的元件载体上的标记来进行元件载体的位置测量。为了对由装配头夹持的电子元件进行位置测量，使装配头或者说对应的元件夹持装置相对于一个所谓的元件照相机这样地定位，即待识别元件位于相机的视场内。然后借助于图像处理过程进行实际上的识别。

为了对自动装配机里的电子元件进行准确、可靠，也就是说误差少的识别，通常用一个几何模型对元件的几何形状详细地加以说明。图像处理系统在许多单个的识别步骤中应用该几何模型。由该几何模型可以测出各个特征，例如元件引脚、元件接线球或边角的相对位置。测出的相对位置受到几何模型的公差的影响。首先元件的准确的空间位置由于所谓的输送公差而在提供和拾取元件时通常不是已知的，因此必须在第一个识别步骤里至少找到元件在拍摄的图像的一个相对较大区域里的一个特征。然后，在接下来的识别步骤中根据各自特征模型的形状和大小在图像的准确确定的区域里寻找元件的至少一个确定的特征。为此例如可以应用几何形状过滤器。

来自不同供货商或不同批次的电性能相同的元件往往在几何形状上有区别，因此不可能找到一种可以应用于元件的所有变体的模型。但在元件识别时人们可能提高确定的特征的尺寸公差，当然那就会有误识别的危险，例如这种误识别在随后的位置测定时造成误差，这些误差超出了所涉及元件的精度指标。

如果不能为元件类型的各种不同变体都建立一个模型，那就必须为元件建立各种不同的模型。当批次改变时则必须手动地转换至另一种模型。然而这是非常昂贵且容易出错的。

发明内容

本发明的目的是对借助于图像处理对电子元件的识别进行改进，从而即使当所要识别的元件可能有不同的变体时，也确保少出错。

该目的通过独立权利要求的主题来实现。本发明的有利实施方式在从属权利要求中加以说明。

在独立权利要求1中描述了一种借助于图像处理来自动识别电子元件的方法。该方法具有以下步骤：(a)将具有电子元件的外观的不同的说明的数据记录载入一个数据处理装置中；(b)将由相机所拍摄的电子元件的至少一个部分的图像载入到数据处理装置中；并且(c)将不同的说明的至少一个特征与图像的至少一个特征进行比较。当图像的至少一个特征在预定的公差之内与数据记录的至少一个特征一致时，那么电子元件就被识别为与数据记录一致。

本发明基于这样的认识，即如果所要识别的元件可能有各种不同的结构形式的话，那么在考虑到对所要识别的元件的各种不同的外壳说明时，尤其可以大幅地提高元件识别的可靠性或耐用性。原则上可能的结构形式通常为经验已知的，相反，正在被考虑的元件的特殊结构形式却是未公开的。根据本发明将这些可选择的结构形式的说明记录在一个数据记录里，从而在识别元件时，如果元件只是对应于许多不同的结构变体中的一个的话，那么也就可以达到高度的一致性。

对不同的结构变体加以考虑的可能性具有以下优点：如果不同的结构变体相互差别很大，那么也就可以可靠且坚决地对元件进行识别。在极端情况下结构变体是如此地不同，以致于人们在结果中会谈到完全不同的或者说分立的不同变体。

在此，外观的概念包括了待识别的所有光学上可以检测到的特征。其中除了元件各个部分的几何特征或结构之外也包括光学特征，例如颜色、亮度和对比度。

应该指出的是，所谓图像不仅是指人眼可以见到的图像信息。更确定地说，图像的概念也包括以下信息：这些信息以被任意地规定或编码的图像数据的形式在图像处理的框架内代表所涉及的元件的图像。

此外还应该指出的是，所述方法可以应用于不同大小的元件。若是较小的元件，它们在相机的视场里完全适合，那么由相机所拍摄的图像就已经包含了关于所涉及的元件的所有光学信息。若是一个较大的，它不能用一个唯一的图像来记录，那么可能需要用所谓的多次测量，以便完全地光学检测所涉及的元件。元件的识别一般基于对多个分图像的共同图像处理，这些分图像分别表示了元件的各个不同的截取部分并被载入数据处理装置中。

此外，还应指出的是，在上面所述的多次测量时将一个确定的元件的多个图像一起在图像处理装置里进行处理，这种多次测量对于小的元件来说也可能是合理的，该小的元件在相机的视场里完全适合。因此可以例如应用各种不同的照明场景，以便能够利用不同的拍摄尽可能清楚地检测到元件的各种不同的典型的特征。

不同的说明的至少一个特征与图像的至少一个特征的比较可以用多种不同的方式来执行。该比较尤其可以包括多个单独的图像处理步骤。优选地由模型推导出图像处理器的参数，这些参数应用于找出图像中的确定的特征。例如，图像处理器可以是几何形状过滤器或者轮廓处理器。

用于元件识别的方法可以以简单的方式在已有的影像系统中由自动装配机来执行。不需要对影像系统进行设备上的改造。而可能通过图像处理软件的调整来实现执行过程。

应该指出的是，如果不同的说明的一个特征与图像的至少一个特征相比较并不一致，那么元件被看作未被识别。这种信息可以在装配过程中应用于丢弃未被识别的元件。然而也可以将未被识别的元件与元件壳体形状的其它根据模型的说明进行比较并相应地特征化。

如果图像的一个特征可以配属于多个不同的说明，那么可以选择那个与图像特征具有最大程度的一致性的说明。为了测出一致性的程度可以采用已知的、用于在图像处理过程中辨别目标的方法。

应该指出的是，如果图像的一个特征可以对应于多个不同的说明，那么对于自动的元件识别方法来说给出了附加的误差可能性。出于这个原因，有利的是，如果在这种情况下对操作人员发出一个相应的警告，操作人员就可以校验元件识别的正确性。

根据根据权利要求2所述的本发明的一个实施例，说明就是对元件的外壳形状的几何形状的说明。应用几何形状的说明的优点在于，可以特别容易和特别可靠地识别出几何构造。

几何形状的说明可以描述元件的局部或者整个元件。元件的外形通常由可以由外部可视的各自的外壳形状得出。这里所谓的外壳形状的概念不仅可以理解为元件的一个相比较而言紧凑的主体的形状。该概念也可以包括元件的其它的外围构造，例如电接头或冷却体。

各自的几何形状的说明优选地由待装配的元件的制造厂家来测定并最迟在元件供货时告知用户。因此可能的特征变体已经提前得知并且可以在识别元件时在装配作业期间加以考虑。

根据权利要求3所述的本发明的另一个实施例，该载入到数据处理装置中的图像展示了一个由元件夹持装置夹持的电子元件。其优点在于，所描述的元件识别原则上可以被实施用于所有元件，这些元件要被一个适合的元件夹持装置夹持并且因此可以通过由一个配属于夹持装置的装配头进行的适当的定位而被运送到相机的拍摄范围中。然后该相机可以拍摄被夹持的元件的图像，如上所述，这个图像被载入数据处理装置中。

根据权利要求4所述的本发明的另一个实施例，该方法还具有以下步骤：测出元件的模型相对于由相机所拍摄的图像的空间位置。

通过确定在模型和图像之间的相对空间位置，可以可靠地测出元件在图像之内的位置。这对于元件载体的高精度装配是一个重要的先决条件，因为通过确定元件夹持装置所夹持的元件的准确的位置，在必要时可以通过装配头的相应的定位和/或通过夹持装置的相应的旋转运动，在安装元件时对元件与预定夹持位置的现有的位置偏差进行补偿。

在此，在模型和图像之间的相对空间位置可以这样地测定，即通过合适的方式使模型嵌入到图像中。这意味着，模型和存在于图像中的元件相叠地放置，从而使在两者之间存在最大程度的重叠。

根据权利要求5所述的本发明的一个优选实施例，数据记录包括电子元件的外观的一个模型，该模型具有包括多个不同的可选的变体的特征。此外，如果图像的特征在预定的公差之内对应于特征的至少一个可选的变体，那么电子元件被识别为对应于数据记录。以此方式可以在数据记录里以有效的方式存储各种不同的可选的元件说明，这些元件说明具有至少一个共有的特征。

根据权利要求6所述的本发明的另一个实施例，将来自模型的一个预定区域的模型的特征与来自一个图像区域的图像的特征进行比较，该图像区域对应于模型的预定区域。以此方式可以通过合适地预先选择模型的区域或图像的区域(在这些区域中设置了待相互比较的特征)，在计算费用相对较低的情况下，明显提高元件识别的可靠性。如上所述，在模型的预定区域中的模型的特征包括多个结构变体。

可以通过考虑前面所进行的元件识别过程的结果使正确的对应关系变得容易。不言而喻，在没有这样的学习过程的情况下，也可以进行配属，因为通常来说，拍摄几何关系，也就是说在相机和被夹持的元件之间的相对空间布置是已知的。因此已知的拍摄几何关系展示了一种可利用的经验知识，即至少该被夹持的元件大致位于图像的哪里。

根据权利要求7所述的发明的另一个实施例，特征的变体在形状、大小、位置、颜色、亮度、对比度和/或对比度方向(Kontrastrichtung)方面与电子元件的外观的模型的确定的空间区域进行区分。

因此，对于在不同的变体中的模型的特征的差异来说存在许多不同的可能性。因此模型可以适应于待识别元件的许多不同的结构型式。因此，例如如果相应的元件来自于不同的制造厂商或者来自不同的生产批次，它们的各个特征相互之间有明显的差别，则也可以可靠地识别出例如确定的元件类型。

根据权利要求8所述的本发明的另一个实施例，电子元件的外观的模型具有至少另一个特征。此外该方法附带地具有以下步骤：将模型的另一个特征与图像的另一个特征相比较。如果(a)图像的特征在预定的公差之内与模型特征的至少一个可选的变体一致，而且如果(b)图像的另一个特征在预定的另一个公差之内与模型的另一个特征一致，那么将元件识别为与模型一致。

这意味着，对于正确的元件识别来说需要另外一个条件，按此条件，模型的至少两个特征必须对应于所拍摄图像的两个特征。对于图像中所示的元件的特征之一来说适用的是，该特征至少对应于模型的一个对应特征的至少一个变体。

这里同样有效的是，可以以多种不同的方式将模型的另一个特征与图像的另一个特征进行比较并且可以包括多个不同的图像处理步骤或操作。优选地从模型中推导出用于图像处理器的参数，这些参数被应用于在图像中寻找确定的其它的特征。例如图像处理器可以是几何形状过滤器或者轮廓处理器。

根据权利要求9所述的本发明的另一个实施例，模型的另一个特征包括不同的可选的其它变体。这意味着，如果图像的另一个特征在预定的另一个公差之内至少相当于另一个可选的变体，那么就认为图像的另一个特征与模型的另一个特征一致。因此，如果在所拍摄的图像中可以识别的特征分别对应于相应的特征的一种变体，那么元件识别就可以被认为是正确。

根据权利要求10所述的本发明的另一个实施例，利用模型的特征以及模型的至少另一个特征来定义一个特征组，取决于特征的不同的可选的变体的数量，该特征组包括相应数量的不同的特征组合。借助于各个不同的可选的特征组合使待识别的元件模型化的优点在于，首先相应地提高了元件识别的可靠性，因为只有当在图像中识别出模型的多个特征时才被认为是正确的识别。另一方面，对至少其中一个特征的可选的变体加以考虑的优点在于，可以鉴于外观对一个可预期的偏差加以考虑。在模型和所拍摄图像之间进行比较时，则设法识别出这些可选的组或者说特征组合中的至少一项。

当待识别的元件具有多个同类的特征时，不同特征的组合的比较是尤其有利的。例如，这些特征是外表样式相同的元件接线头，这些接头根据待识别的元件的各自的外壳形状可以布置为一列或多列，或者也可以布置为一个格网。

根据权利要求11所述的本发明的另一个特别优选的实施例，数据记录具有电子元件的外观的相互独立的不同的说明。这意味着，各种不同的说明可以这样地相互区别，即不同的说明不具有共同的特征，这些特征相互配属或者可以被相互配属。

根据权利要求12所述的本发明的另一个实施例，该方法还具有以下步骤：(a)将一个识别编码载入数据处理装置，该识别编码对应于电子元件的外观的不同的说明之一，而且(b)基于识别编码选择一种优选的说明，其中该优选的说明优选地应用于将不同的说明的至少一个特征与图像的至少一个特征进行比较的步骤。

根据本发明的方法的这个实施方案变体具有以下优点：可以有目的地选出至少一个优选的说明，该说明以特别高的概率又出现在电子元件的被拍摄的图像中。因此可以大大加速元件的识别过程，并因此在制造电子组件时以高的概率避免至少暂时的生产停顿。

与由操作人员输入的元件说明的应用相比，在所述的方法中确保证了总是将一个正确的元件说明应用于元件识别。也就是说，例如一种输入错误的元件说明会在元件相对于装配头的位置测定时导致完全错误的结果。在识别编码的基础上通过自动地而且尤其是明确地选择元件的说明可以在很大程度上在制造电子组件时排除这种错误。

识别编码优选地由元件的生产厂商提供。因此厂商可以直接按照元件的一个制造批次的元件的初始质量检查或者说最终质量检查来编制相应的元件说明。那么元件说明包含了相应的元件模型的在所涉及的批次中实际上实现的变体。

在此明确指出的是，识别编码也可以与所要识别的元件的模型结合起来应用，该模型具有至少一个特征，该特征可以以不同的可选的变体的形式出现。在这种情况下也可以借助于识别编码向相应的数据处理装置发出信号，哪个可选的特征变体在元件的确定的批次中优选地出现。

根据权利要求13所述的本发明的另一个实施例，识别编码存储于一个识别元件上，该元件被安置在元件料箱上。

例如，该识别元件可以是设计为粘贴标签的标记。例如，元件料箱可以是平面料箱或者卷绕容器或所谓的输送带托辊，其上以已知的方式卷绕有装有元件的元件带。元件料箱也可以是一个常规的元件带，识别元件就放置在该元件带上或者装在元件带里。因此由制造厂家提供的、装在平面料箱或者输送带托辊上的识别编码可以以简单的方式用于选择一种适合的可选的元件说明。

例如识别元件可以具有条形码或者二维的矩阵码。当然，识别编码也可以以任意其它的样式由识别元件存储，例如由非接触式传输元件或者应答器来存储。

在使用平面料箱的情况下，识别元件可以这样地设置在料箱上，即这些识别元件可以由所谓的印制电路板相机读出。因此印制电路板相机的概念是指一种光学传感器装置，它设置在自动装配机的装配平面之上，而且它通常设计用来在一个装入自动装配机的装配部位里的印制电路板上识别出位置标记。

根据权利要求14所述的本发明的另一个实施例，通过自动的读入过程来载入识别编码。这意味着，不需要通过操作人员的手动操纵介入来载入识别编码，从而有利地提高了可用于元件识别的整个方法的可靠性。

通常实施自动的读入过程会比需要操作人员的操纵的读入过程快得多。因此可以降低生产过程中的中途中断概率。当给自动装配机提供一个新的平面料箱时，优选总是可以连续执行对识别码的阅读。

尽管如此，如果应该需要一种使用者的相互作用的话，那么至少可以缩短一种临时的生产停顿的时间，因为可以给操作者或操作人员提出至少一种用于元件说明的适合的出现的建议。

根据权利要求15所述的本发明的另一个实施例，通过一个配属于元件供应单元的阅读器或者通过一个可由操纵人员操纵的手持阅读器来读入数据。应用一种配属于元件供应单元的阅读器的优点在于：元件说明可以在没有任何的操纵干预的情况下被读入。例如可以应用一种条形码扫描器作为阅读器，它检测到设置于元件带的盖膜上的条形码。

然而阅读器也可以是一种RFID(射频识别装置)-阅读器，它读出位于元件带的一个凹处或者位于元件平面料箱的格里的RFID芯片或者应答器中的内容。

应用手持阅读器来读入识别码的优点在于：元件说明的读入可以与一种总是必需的校验过程一起进行，在该校验过程中在一个连接过程之后或者在自动装配机的一次新的装备之后进行校验，是否也确实将正确种类的元件提供到一个元件供应装置的不同的输送轨线上。因此应该指出的是，如果在装配过程的框架中使用了来自卷绕容器里的元件，那么优选地总是以已知的方式实施连接过程。因此，通过将一个新的装满了的元件带连接到一个至少差不多用尽了的元件带的端部就可以使生产过程没有间断地进行。

应该指出的是，即使在应用平面料箱的情况下，手动扫描器也可以有效地读入元件说明。也就是说，如果在来自第一平面料箱里的元件被使用后供应第二平面料箱，那么元件说明可以以类似的方式与元件校验一起进行。

因此，就此总之可以确定，如果给自动装配机供应新的元件，那么总是要读入一个识别码。

权利要求16描述了一种用于自动识别电子元件的图像识别系统。该图像识别系统具有一个处理器，它被设置成可以实施上面所述的用来识别电子元件的方法。

根据权利要求17所述的本发明的一个实施例，图像识别系统还具有一个相机，用于拍摄所要识别的元件的图像或者用于拍摄至少两个所要识别的元件的图像。

因此图像识别系统可以实现为自给自足的单元，该单元可以布置在自动装配机的不同位置上。图像识别系统和尤其是相机优选地如此布置，即可以检测到由装配头夹持的元件，而装配头不必为了元件识别而通过过长的额外的移动行程。这意味着，相机布置在一个可以从中将待识别元件取出的元件供应单元和一个装配区域之间，在此区域里已识别出的元件被放在一个电路载体上。此外该相机也可以直接布置在装配头上，从而可以在从元件供应单元向该装配区域的运输期间识别被夹持的元件。因此可以按已知的方式来确定元件相对于装配头的位置。

在一个相机图像里同时拍摄了多个元件的情况下，可以因此同时地识别多个电子元件。优选地，对于每个组件应用一个自己的模型。然而也可以应用多个元件的一个组合的模型用于进一步的图像处理或者图像识别。

应该指出的是，图像识别系统除了相机之外也还可以具有一个合适的照明单元，从而可以在相机尽可能最佳的光线条件下来检测所要识别的元件。

根据权利要求18所述的本发明的另一个实施例，相机是一种行扫描相机。这意味着，在已经夹住待检测的元件的装配头的在必要时的高动态的运动在拍摄图像期间不必停下来。当应用一个行扫描相机时，通过顺序地拍摄许多图像行来检测电子元件。使元件相对于行扫描相机沿着一个运动方向移动，该方向垂直于所应用的行扫描传感器的纵向方向。因此装配头用于元件测量时不必停下来，从而当行扫描传感器相对于装配头的通常的移动行程为合适的空间布置时，可以使从拾取元件直至装上元件的时间间隔大大地缩短。因此可以有利地提高相应的自动装配机的装配效率。

权利要求19描述了一种用于为元件载体装配电子元件的自动装配机。该自动装配机具有一个上述类型的图像识别系统。

权利要求20描述了一种计算机可读的存储介质。在该存储介质里存储了用来自动识别电子元件的程序。如果该程序由处理器执行，那么该程序设计成用于执行上述借助于图像处理来自动识别电子元件的方法。

权利要求21描述了一种用于自动识别电子元件的程序单元，如果该程序单元由处理器来执行，那么该程序单元设计为用来执行上述借助于图像处理来自动识别电子元件的方法。

程序单元可以作为计算机可读的指令代码，以任意一种适合的编程语言，例如JAVA，C⁺⁺等来执行。程序单元可以存入计算机可读的存储介质(CD-ROM、DVD、可更换驱动器、易失或非易失存储器、内置存储器/处理器等等)。指令代码可以给计算机或者其它可编程的设备这样地编程，即实施所希望的功能。此外还可以在网络里，例如互联网里提供程序单元，需要时使用者可以从互联网上下载该程序单元。

本发明既可以借助于计算机程序，也就是软件，也可以借助于一个或者多个专门的电路，也就是以硬件形式或者以任意的混合形式，也就是借助于软件和硬件来实现。

附图说明

本发明的其它优点和特征由目前优选的实施方式的以下示例性的说明中得出。本申请的各个附图只是示意图，而不是按实际比例的图示。

图1是用来执行自动识别一种被元件夹持装置夹持的电子元件的方法的装配装置的透视图。

图2a和2b示出了元件的两种不同的实施方案变体，这些方案的区别在于不同设计的冷却体。

图2c示意性地示出了对于在图2a和2b中所示的不同实施方案变体在元件的几何说明方面的考虑，这种说明包括两个可选的特征。

图3是根据本发明的一个实施例的用于自动识别元件的方法的流程图。

图4是设计为线圈体的卷绕容器的透视图，在该卷绕容器上卷绕了一个装有电子元件的元件带且在该带上安置了一个识别元件，该识别元件具有一个用于该电子元件的识别码。

具体实施方式

图1示出一个自动装配机100，其具有一个框架102，在该框架上设有两个平行的导向装置103。两个导向装置103支承了一个横向竖立的支承臂104。该横向布置的支承臂104具有一个导向装置105，在该导向装置上可滑动的安置了一个支承部件106。两个导向装置103沿着y方向走向，导向装置105沿x方向走向。在支承部件106上布置了一个装配头107，该装配头具有至少一个设计成吸移管120的元件夹持装置，该元件夹持装置可以借助于一个未示出的驱动装置沿着垂直于x-方向和垂直于y-方向的z-方向移动。

为了校正被夹持元件的角度位置并因此能够正确地装配元件，还设有一个未示出的旋转驱动装置。借助于该旋转驱动装置可以使吸移管120围绕其纵轴线旋转。

此外自动装配机100还具有一个元件供应装置112，通过该元件供应装置可以将图1中示出的元件供应给装配过程。此外自动装配机100还包括传送带131，利用该传送带可以将待装配的印制电路板130输送到装配范围中。吸移管120可以通过装配头107的相应运动在整个装配范围的x-y平面内定位。

此外，自动装配机100具有一个处理器或者一个中央控制单元101。在该控制单元101上可以运行给元件载体130装配上元件的自动装配机100的处理程序，从而使自动装配机100的所有部件同步地工作并因此有助于无故障和顺利地为元件载体130插装元件。

此外在支承部件106上还固定了一个所谓的印制电路板相机140，它设计用于检测设于印制电路板130上的标记132。以这种方式可以通过在印制电路板相机140的视场范围里对标记132的位置测量来确定装入该装配范围里的印制电路板130的准确位置。

为了对被夹持元件进行位置测量和控制设置了相机150，该相机按照这里所示的实施例布置在自动装配机100的一个固定位置上。优选地在由元件供应装置拍摄了元件之后通过相应地将装配头107定位于元件相机150之上直接进行光学的元件测量。由相机150拍摄的图像在数据处理装置151里进行分析处理。此时既实施对被夹持的元件种类进行识别，又进行对被夹持元件的位置确定。在确定位置时求出由吸移管120夹持的元件相对于吸移管120，或者说相对于装配头107的偏移。

元件的识别以及位置确定借助于不同的图像处理步骤的次序来进行，随后根据图3对这种次序详细加以叙述。

数据处理装置151也可以集成在中央控制单元101里。数据处理装置151可以借助于本身的硬件或者也借助于合适的软件来实现。

应该指出的是，本发明决不限于应用在这里所述的自动装配机100里。例如本发明也可以利用元件相机来实现，该元件相机与装配头一起移动，而且它设计用于在从夹持位置运输至装配位置期间测量被夹持的元件。

同样也可以使本发明与一个所谓的多次装配头联系起来一起使用，该多次装配头具有多个夹持装置并因此同时地运送多个元件。夹持装置可以布置成行或者矩阵状。然而夹持装置同样也可以布置成围绕一个旋转轴线径向伸出，从而通过夹持装置的旋转可以顺序地夹持多个元件并且也可以再次取下。不言而喻，然而本发明也可以用任意的其它样式的单次或者多次装配头来实现。

图2a和2b示出了元件260a，260b的两种不同的结构方案变体，这些结构方案变体的区别在于，冷却体的形状设计不同。元件260a，260b是所谓的D-PACK元件，它具有冷却体265a，265b。元件260a，260b具有外壳体262，电引脚263就从这种壳体里伸出。此外元件260a，260b具有冷却体265a，265b。尽管元件260a和260b的电子或电性能是相同的，但元件260a的冷却体265a却明显大于元件260b的冷却体265b。

为了能够不依赖于特殊的结构方案变体借助于图像处理程序来可靠地识别元件260a，260b，根据这里所示的本发明的实施例借助于一个共用的几何模型280对两种结构方案变体加以说明。该共用的模型280简略示于图2c中。将D-PACK元件的冷却片265a，265b的不同变体作为特征285的可选的特征方案变体285a和285b置于模型280里。在识别时则尝试，在一个所拍摄的图像中除了识别外壳体262的特征282和引脚263的特征283外，也至少或者识别对应于冷却片265a的特征285a，或者识别对应于冷却片265b的特征285b。若要在该图像中识别出这些特征285a，285b中的至少一个特征的话，那么元件260a或260b被认为是已识别的。这意味着，不依赖于各自具体的实施方案变体识别出元件260a或260b。因此确保了该由一个对应的元件夹持装置夹持的元件实际上也具有所希望的电子功能并且可以相应地使装配过程继续进行。

图3示出了本发明的一个优选实施例的流程图。在所述的具有8个步骤S1至S8的方法中，借助于图像处理来识别一个由元件夹持装置夹持的电子元件，并求出元件相对于夹持装置的位置。

在第一步骤S1中，将元件的几何模型传输给数据处理装置。按照这里所示的实施例，该几何模型至少具有一个包括不同的可选的方案变体的特征。

在第二步骤S2中，待识别元件通过一个配属于夹持装置的装配头的合适定位被带入相机的视场中。

在下一步骤S3中，相机拍摄元件的图像。图像拍摄的类型和方式可以取决于所选择的几何模型，该模型之前在步骤1里已被传输给数据处理装置。图像质量可以决定性地通过元件的合适照明来改善。最佳的照明设定可以取决于所选的几何模型。

所选择的几何模型也可以确定一个确定的图像截取部分，其中预期有元件的待识别特征。在这种情况下则必须借助于一种所谓的“部分扫描”由照相机来只是检测该图像截取部分。按此方式可以大大减少所要处理的数据量，其方法是，只是元件的相应部分由相机拍摄并作为进一步图像处理的基础。

在拍摄图像之后，在步骤S4中将相应的图像数据传送给数据处理装置。

在步骤S5中，将模型的特征与所拍摄图像的特征进行比较。若是多个特征的组合的比较，那就分别成对地对相互对应的特征进行比较。模型的特征与图像特征的比较包括多个单独的图像处理步骤。此外还由几何模型推导出图像处理器的确定的参数，这些参数应用于寻找在图像中的确定的其它特征。图像处理器是几何形状过滤器和/或轮廓处理器。

然后在下面的步骤S6中得出，在所拍摄图像中的特征与几何模型的特征在一定的公差之内是否相互一致。若元件的相应特征在预定的公差之内相当于一个方案变体，那么在对一种在元件的几何模型中利用多个可选的方案被说明的特征进行比较时就认为取得了一致。如果图像的一个特征可以配属于模型的相应特征的多个方案变体，那么就可以选择那个与图像特征一致程度最高的方案变体。

然后，在所述的方法中，根据步骤S6的结果，或者执行步骤S7或者执行步骤S7′。

如果发现不一致，那么在步骤S7′中就将由元件夹持装置夹持的元件看作为未知的元件。为了保证对元件载体的正确插装，将未知的元件丢弃或从装配过程中去掉。因此所述的方法结束。不言而喻，可以由装配头夹持一个新的元件并重新实施上面所述的识别过程。

如果发现一致，那么在步骤S7中将元件视为已被识别，并测出元件相对于元件夹持装置或相对于装配头的位置。

随后在步骤S8中考虑到以前求出的位置数据将元件在合适位置上装在元件载体上。同时通过装配头的相应定位来补偿被夹持元件的一种在必要时存在的位置偏差。同样也可以通过一个旋转驱动装置来补偿被夹持元件的角度位置与预定角度位置的在必要时存在的偏差，该旋转驱动装置可以按已知的方式与相应的元件夹持装置耦合。

所述方法的优点是，如果每个元件可能有特征形式的大的变体，那也就可以坚决而可靠地识别出元件。所述的识别方法还有以下优点，即当批次改变时不需要人工地变换至另一种几何模型。在相应地考虑到取决于批次的可选的特征时变换几乎自动地进行。

图4示出一种设计成线圈体490的卷绕容器490。在该线圈体490上卷绕了一个元件带492，该元件带具有许多凹处495。这些凹处495直接用于容纳各自一个电子元件496.

元件带492以已知的方式借助于一个元件供应装置被向着元件接收位置输送，从而元件496可以顺序地被装配头取下。为了阻止元件的无意的掉落，附加地设计了一个盖膜498，它借助于一个合适的、未示出的分离机构在接收位置之前不远处才被从元件带492上除去。

至少一个凹处495可以用于容纳一个数据载体497，该数据载体可以非接触地被读出。按照这里所示的实施例，数据载体是一个RFID(射频识别)芯片497，在该芯片里存储了与元件有关的数据。因此例如RFID-芯片497可以包含如在所涉及的元件带492里还存在多少元件的信息。

此外，在RFID-芯片497里可以存储识别码，该识别码包含了关于元件496的准确类型的说明的信息。这些信息可以被用来执行上面所述的用于自动识别元件496的方法。

RFID-芯片497的读出可以在没有操作人员的操纵干预的情况下自动地通过适合的阅读器来进行，例如该阅读器配属于一个未示出的元件供应装置。只要RFID-芯片497的位置相对于元件输送带492的开头处是已知的，那么因此在与另一个元件带是接合连接的情况下，到接合连接位置的供应就自动地被建立为到之前的元件带492。因此，当被接合的带的元件应该被加工的话，存储在RFID-芯片497里的元件说明在之前所述的方法框架中可以立即用于进行元件识别。

此外，在线圈体499上还可以设有设计成条形码或者设计成矩形码的识别元件499。识别元件499包含了代表了元件496的与元件有关的数据的识别码。

例如识别元件499可以按已知的方式在接合过程或者装调检验中由操作员借助于一个未示出的手持扫描器来读出。存储于识别元件499上的识别码具有后续元件的元件说明，随后该识别码被传送给自动装配机的机器控制单元。例如只要借助于一种接合位置检测单元识别到新的元件被应用于装配过程，那么就应用新的元件说明用于待装配元件的自动识别。

应该指出的是，这里所述的实施方式只表示了对于本发明的可能的实施方案变体的有限选择。因此可以将各个实施方式的特征以合适的方式相互组合起来，从而对于本领域技术人员来说，利用这里清楚明确的实施方案变体应该将大量不同的实施方式看作明显且显而易见的。

标号表

100    装配装置                       101  处理器

102    框架                           103  导向装置

104    横向竖立的支承臂               105  导向装置

106    支承部件                       107  装配头

110    元件供应装置                   112  拾取位置

120    夹持装置/吸入抓斗/吸移管

130    元件载体/印制电路板

131    输送带                         132  标记

140    印制电路板相机                 150  传感器装置/相机

151    数据处理装置                   260a 元件(方案变体1)

260b   元件(方案变体2)                262  外壳体

263    引脚

265a   冷却体/冷却片(方案变体1)

265b   冷却体/冷却片(方案变体2)

280   几何模型/元件说明

282   外壳体的模型化

283   引脚的模型化

285   冷却体/冷却片的模型化

285a  冷却体/冷却片的模型化(方案变体1)

285b  冷却体/冷却片的模型化(方案变体2)

S1    具有可选的特征的元件的几何模型被输送给数据处理装置

S2    使元件在相机前定位

S3    相机拍摄元件的图像

S4    图像数据被传送给数据处理装置

S5    模型的特征与图像的特征进行比较

S6    特征在确定的公差之内是否一致？

S7    如果是：元件被看作已被识别，并求出元件相对于元件夹持装置或者相对于装配头的位置

S7′  如果否：那么元件被看作未知的并将元件丢弃并从装配过程中去除

S8    考虑到所求出的位置数据将元件在适合的位置上装在元件载体上

490    卷绕容器

492    元件带

495    凹处

496    元件

497    数据载体，RFID(射频识别)芯片

498    盖膜

499    识别元件

Claims (21)

1.一种借助于图像处理自动识别电子元件(260a，260b)的方法，所述方法包括以下步骤：

●将具有所述电子元件(260a，260b)的外观的不同的说明的数据记录载入数据处理装置(151)中，

●将由相机(150)所拍摄的所述电子元件(260a，260b)的至少一个部分的图像载入所述数据处理装置(151)中，以及

●将所述不同的说明的至少一个特征与所述图像的至少一个特征(265a，265b)进行比较，其中如果所述图像的所述至少一个特征(260a，260b)在预定的公差之内与所述数据记录的至少一个特征一致的话，那么所述电子元件(260a，260b)被识别为与所述数据记录一致。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述说明是对所述电子元件(260a，260b)的壳体形状的几何形状说明(280)。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，载入所述数据处理装置(151)中的所述图像示出了由元件夹持装置(120)所夹持的电子元件(260a，260b)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，附加地具有以下步骤：测出元件的模型(280)相对于由所述相机(150)所拍摄的所述图像的空间位置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中

●所述数据记录包括所述电子元件(260a，260b)的所述外观的一个模型(280)，所述模型(280)具有一个特征(285)，所述特征包括多个不同的可选的变体(285a，285b)，而且其中

●如果所述图像的所述特征(260a，260b)在预定的公差之内与所述特征的至少一个可选的变体(285a，285b)一致的话，那么所述电子元件(260a，260b)被识别为与所述数据记录一致。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，将所述模型(280)的来自所述模型(280)的一个预定区域的特征(285)与所述图像的一个来自图像区域的特征(265a，265b)进行比较，所述图像区域对应于所述模型(280)的所述预定区域。

7.根据权利要求5至6中任一项所述的方法，其中，所述特征(285)的所述变体在形状、大小、位置、色彩、亮度、对比度和/或对比度方向方面与所述电子元件(260a，260b)的外观的所述模型(280)的特定空间区域进行区分。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中，所述电子元件(260a，260b)的外观的所述模型(280)至少具有另一个特征(282，283)，而且其中所述方法附加地具有以下步骤：

●将所述模型的所述另一个特征(282，283)与所述图像的另一个特征(262，263)比较，其中如果(a)所述图像的所述特征(265a，265b)在预定的公差之内对应于所述模型(280)的所述特征(285)的至少一个可选的变体(285a，285b)的话，以及如果(b)所述图像的所述另一个特征(262，263)在预定的另一个公差之内与所述模型的所述另一个特征(282，283)一致的话，所述电子元件(260a，260b)被识别为与所述模型(280)一致。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述模型(280)的所述另一个特征(282，283)包括不同的可选的其它变体。

10.根据权利要求8至9中任一项所述的方法，其中，利用所述模型(280)的特征(285)以及所述模型(280)的至少另一个特征(282，283)来定义一个特征组，取决于所述特征(285)的不同的可选的所述变体(285a，285b)的数量，所述特征组包括相应数量的不同的特征组合。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述数据记录具有对所述电子元件(260a，260b)的外观的相互独立的不同的说明。

12.根据权利要求11所述的方法，附加地具有以下步骤：

●将识别码载入所述数据处理装置(151)，所述识别码对应于所述电子元件(260a，260b)的外观的不同的说明之一，以及

●基于所述识别码选择一优选的说明，其中所述优选的说明被优选地应用于对不同的所述说明的至少一个特征与所述图像的至少一个特征(265a)进行比较的步骤。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述识别码存储于一个识别元件(499)上，所述识别元件被安置在元件料箱(490)上。

14.根据权利要求12至13中任一项所述的方法，其中，通过一个自动读入过程将所述识别码载入。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述识别码通过配属于元件供应单元的阅读器或者通过由操作人员手动操纵的手持阅读器来读入。

16.一种用于自动识别电子元件的图像识别系统，所述图像识别系统具有：

●处理器(151)，其设置成可以实施根据权利要求1至15中任一项所述的方法。

17.根据权利要求16所述的图像识别系统，附加地具有：

●相机(150)，用于拍摄待识别的元件(260a，260b)的图像，或者用于拍摄至少两个待识别的元件的图像。

18.根据权利要求17所述的图像识别系统，其中所述相机是一种行扫描照相机。

19.一种用于为元件载体装配电子元件(260a，260b)的自动装配机(100)，具有：

●根据权利要求16至18中任一项所述的图像识别系统。

20.一种计算机可读存储介质，在所述存储介质中存储了用于自动识别电子元件(260a，260b)的程序，其中如果所述程序由处理器(151)执行，那么所述程序设计成用来执行根据权利要求1至15中任一项所述的方法。

21.一种用于自动识别电子元件(260a，260b)的程序单元，其中当所述程序单元由一个处理器(151)执行时，所述程序单元设计成用来执行根据权利要求1至15中任一项所述的方法。

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