CN102689032A - 柔性线路板自动打孔控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种柔性线路板自动打孔控制方法。现有的方法依赖人工操作,耗费人工,且效率低下。本发明首先通过对相机安装偏角和Y轴移动机构安装偏角进行标定,然后对柔性线路板进行标定,最后对柔性线路板进行自动打孔。通过该方法可使得柔性线路板在传输过程中进行自动校正,保证每张柔性线路板的待打孔圆送入打孔机的有效打孔范围内进行打孔,实现柔性线路板的批量自动打孔。
Description
技术领域
本发明属于柔性线路板生产加工技术领域,涉及一种柔性线路板自动打孔控制方法。
背景技术
柔性线路板是现代电子工业发展的必然趋势。现有的柔性线路板生产加工企业,对柔性线路板送至打孔机进行打孔这一环节依靠人工,由操作工人手动将每张柔性线路板内的待打孔圆放置于打孔机有效视场范围内,由打孔机完成打孔。该方法依赖人工操作,耗费人工,且效率低下。通过构建自动化装置,实现柔性线路板的精确自动传输,可显著提高生产效率,并节约人工。
但是,由于机械装置的加工工艺和安装等存在的误差,以及柔性线路板摆放存在偏差等因素,无法保证柔性线路板传送至打孔机进行打孔的行程一致性。如果在柔性线路板传输过程中,不对柔性线路板的运行过程进行自动校正,将造成柔性线路板无法完成自动打孔。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供了一种柔性线路板自动打孔控制方法。
本发明方法具体是:
(1)标定基准
在柔性线路板进行打孔的台面上,建立机械坐标系(M),以X轴移动机构和Y轴移动机构所处的原点位置为坐标系原点,以X轴移动机构正向运行方向为X轴正方向,与X轴垂直并与Y轴移动机构运行一致的方向为Y轴正方向;在相机拍照的图像中,建立图像坐标系(Mv),以左上角为原点,水平向右方向为Xv轴正方向,垂直向下为Yv轴正方向;
(2)控制方法
事先在柔性线路板中已有n个待打孔圆,并已知各待打孔圆圆心之间的位置关系;
事先建有一个用于柔性线路进行打孔的工作台面,在该台面固定安装一台打孔机,该打孔机内嵌图像采集系统,在该打孔机的有效视场范围内(容许圆心偏差为2mm),自动识别待打孔圆的圆心,并完成打孔;
事先建有一个柔性线路板吸料装置,该装置固定于X轴移动机构和Y轴移动机构上,可实现柔性线路板的吸料和卸料;
事先该台面位于机械坐标系(M),通过X轴移动机构和Y轴移动机构的配合,吸料装置带动柔性线路板在工作平台上运动,使待打孔圆位于打孔机的有效视场范围内,完成打孔;
事先构建一个图像处理系统,主要包括用于拍摄待打孔圆的照相机构和图像处理算法,照相机构固定于工作台面的上方,用于拍照待打孔圆,所拍摄图像通过图像处理算法自动识别待打孔圆的圆心在图像坐标系(Mv)中位置;
事先由操作人员将一批待打孔的柔性线路板放置于吸料点处;
调整时,首先通过对相机安装偏角和Y轴移动机构安装偏角进行标定,然后对柔性线路板进行标定,最后对柔性线路板进行自动打孔,具体步骤如下:
步骤(1)相机安装偏角的标定,具体是:
吸料装置吸住柔性线路板,在照相机构的视野内对待打孔圆的圆心进行检测,手动控制X轴移动机构带动柔性线路板沿X轴移动机构正向运动,进行两次拍照,比较同一个待打孔圆的圆心在两张图像中的不同位置,对相机安装偏角 进行标定,并对图像域与空间域的比例系数K1和电机运行脉冲数与空间域的比例系数K2进行标定。
步骤(2)Y轴移动机构安装偏角的标定,具体是:
吸料装置吸住柔性线路板,在照相机构的视野内对待打孔圆进行检测,手动控制Y轴移动机构带动柔性线路板沿Y轴移动机构正向运动,进行两次拍照,比较同一个待打孔圆的圆心在两张图像中的不同位置,对Y轴移动机构偏角进行标定。
步骤(3)对柔性线路板进行手动标定,具体包括以下步骤:
3-2手动调整X轴移动机构和Y轴移动机构,使吸料装置运行至第1拍照点,将待标定柔性线路板中的第1待打孔圆位于图像的中心范围,识别出第1待打孔圆在图像坐标系(Mv)中的位置(),并记录当前X轴移动机构和Y轴移动机构运行的位置();
3-3手动调整X轴移动机构,使吸料装置运行至第2拍照点,将待标定柔性线路板中的第n待打孔圆位于图像的中心范围,识别出第n待打孔圆在图像坐标系(Mv)中的位置(),并记录当前X轴移动机构和Y轴移动机构运行的位置();
3-4手动调整X轴移动机构和Y轴移动机构,使吸料装置运行至第1打孔点,使待标定柔性线路板中的第1待打孔圆位于打孔机的视场中心,记录当前X轴移动机构和Y轴移动机构运行的位置();
步骤(4)对柔性线路板进行自动打孔,具体包括以下步骤:
4-3 计算()与()在图像中的距离,及该距离在X轴移动机构运动方向和Y轴移动机构运动方向的像素投影(),根据()、()、比例系数K1和K2,计算使第1待打孔圆运行至打孔机视场中心,X轴和Y轴电机运行的脉冲数();
4-5 计算()与()在图像中的距离,及该距离在X轴移动机构运动方向和Y轴移动机构运动方向的像素投影(),根据()、()、比例系数K1和K2,计算使第n待打孔圆运行至打孔机视场中心,X轴和Y轴电机运行的脉冲数();
4-8 设第i个待打孔圆与第1待打孔圆的连线为,第1打孔圆与第n待打孔圆的连线为,与所形成的锐角,根据、和第2至第n-1待打孔圆圆心之间的位置关系,计算使第2至第n-1待打孔圆运行至打孔机的脉冲数();其中;
4-10 控制X轴移动机构和Y轴移动机构,使吸料装置带动待打孔柔性线路板自动运行至卸料点,将打完孔的柔性线路板完成卸料。
本发明的有益效果:通过该方法可使得柔性线路板在传输过程中进行自动校正,保证每张柔性线路板的待打孔圆送入打孔机的有效打孔范围内进行打孔,实现柔性线路板的批量自动打孔。
附图说明
图1为相机安装偏角的标定示意图;
图2为Y轴移动机构安装偏角的标定示意图;
图3为标定点与运行点的空间位置关系示意图;
图4为物料放置偏角的标定示意图;
图5为各个打孔点在一条直线情况下,第i打孔点电机运行距离分析图;
图6为各打孔点不在一条直线情况下,第i打孔点电机运行距离分析图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明。 (1)标定基准
在柔性线路板进行打孔的台面上,建立机械坐标系(M),以X轴移动机构和Y轴移动机构所处的原点位置为坐标系原点,以X轴移动机构正向运行方向为X轴正方向,与X轴垂直并与Y轴移动机构运行一致的方向为Y轴正方向;在相机拍照的图像中,建立图像坐标系(Mv),以左上角为原点,水平向右方向为Xv轴正方向,垂直向下为Yv轴正方向。
(2)控制方法
事先在柔性线路板中已有n个待打孔圆,并已知各待打孔圆圆心之间的位置关系;
事先建有一个用于柔性线路进行打孔的工作台面,在该台面固定安装一台打孔机,该打孔机内嵌图像采集系统,在该打孔机的有效视场范围内(容许圆心偏差为2mm),自动识别待打孔圆的圆心,并完成打孔;
事先建有一个柔性线路板吸料装置,该装置固定于X轴移动机构和Y轴移动机构上,可实现柔性线路板的吸料和卸料;
事先该台面位于机械坐标系(M),通过X轴移动机构和Y轴移动机构的配合,吸料装置带动柔性线路板在工作平台上运动,使待打孔圆位于打孔机的有效视场范围内,完成打孔;
事先构建一个图像处理系统,主要包括用于拍摄待打孔圆的照相机构和图像处理算法,照相机构固定于工作台面的上方,用于拍照待打孔圆,所拍摄图像通过图像处理算法自动识别待打孔圆的圆心在图像坐标系(Mv)中位置;
事先由操作人员将一批待打孔的柔性线路板放置于吸料点处;
调整时,首先通过对相机安装偏角和Y轴移动机构安装偏角进行标定,然后对柔性线路板进行标定,最后对柔性线路板进行自动打孔,具体步骤如下:
步骤(1)相机安装偏角的标定,具体是:
吸料装置吸住柔性线路板,在照相机构的视野内,图像处理系统对待打孔圆圆心位置进行自动检测。手动控制X轴移动机构带动柔性线路板沿X轴移动机构正向运动,进行两次拍照,比较同一个待打孔圆的圆心在两张图像中的不同位置,对相机安装偏角进行标定。参见图1,A为第一次拍照时待打孔圆圆心的位置,A’为第二次拍照时待打孔圆圆心的位置,Mx为两次拍照时间间隔内X轴移动机构运行的长度,也即为A和A’之间连线的空间距离,在图像水平方向的空间投影长度为Mx’,在两次拍照过程中X轴运行的脉冲数为R。在图像坐标系(Mv)中A和A’之间的像素距离为N,图像中水平方向投影的像素个数为N’。
因此,图像域与空间域的比例系数K1为:
脉冲数与空间域的比例系数K2为:
相机偏角有如下表达式:
即
步骤(2)Y轴移动机构安装偏角的标定,具体是:
吸料装置吸住柔性线路板,在照相机构的视野内对待打孔圆进行检测,手动控制Y轴移动机构带动柔性线路板沿Y轴移动机构正向运动,进行两次拍照,比较同一个待打孔圆的圆心在两张图像中的不同位置,对Y轴移动机构偏角进行标定。参见图2,B为第一次拍照时待打孔圆圆心的位置,B’为第二次拍照时待打孔圆圆心的位置,P为在两次拍照时间间隔内,Y轴移动机构运行的长度,也即为B和B’之间实际的物理距离,在Y轴移动机构正向的投影长度为P’。令在图像中B和B’之间的像素距离为Q,图像中垂直方向投影的像素个数为Q’。
因此,有如下表达式:
即
步骤(3)对柔性线路板进行手动标定,具体包括以下步骤:
3-2手动调整X轴移动机构和Y轴移动机构,使吸料装置运行至第1拍照点,将待标定柔性线路板中的第1待打孔圆位于图像的中心范围,识别出第1待打孔圆在图像坐标系(Mv)中的位置(),并记录当前X轴移动机构和Y轴移动机构运行的位置();
3-3手动调整X轴移动机构,使吸料装置运行至第2拍照点,将待标定柔性线路板中的第n待打孔圆位于图像的中心范围,识别出第n待打孔圆在图像坐标系(Mv)中的位置(),并记录当前X轴移动机构和Y轴移动机构运行的位置();
步骤(4)对柔性线路板进行自动打孔,具体包括以下步骤:
因此,有如下表达式:
即
(6)
4-3计算使第1待打孔圆运行至打孔机视场中心,X轴和Y轴电机运行的脉冲数()。参见图3,其中,C为标定柔性线路板第一打孔点,C’为当前柔性线路板第一打孔点。C与C’像素点之间的连线为d,C与C’连线与X轴电机正向夹角为β1,投影长度为,C与C’连线与Y轴电机正向夹角为β2,投影长度为。C与C’连线与图像水平方向的夹角为φ。
可知:
由正弦关系可知:
即:
即:
可得当前柔性线路板第1待打孔圆,X和Y轴电机运行的脉冲数为:
4-5 计算()与()在图像中的距离,及该距离在X轴移动机构运动方向和Y轴移动机构运动方向的像素投影(),令标定柔性线路板第n打孔点和当前柔性线路板第n打孔点之间的连线为d’,连线与图像水平方向的夹角为φ’。可得使第n待打孔圆运行至打孔机视场中心,X轴和Y轴电机运行的脉冲数()为:
4-6 计算第1待打孔圆与第n待打孔圆圆心连线与X轴移动机构运动方向的夹角。参见图4,X轴移动机构带动柔性线路板水平运动,通过记录两次拍照时刻,两个标定点所处的位置的不同,对物料放置偏角进行标定。第一拍照时刻,A和B分别为第1和第n待打孔圆,其中A位于相机的取景范围内;A和B之间的连线为L 1 ,其连线与X轴负方向的夹角为θ 2 ,即为所需要标定的物料放置偏角。第二拍照时刻,A和B运行至A’和B’位置,B’位于相机的取景范围内。A和A’的连线为L 2 ,A和B’之间连线为L 3 。
由余弦定理可知,
即
当柔性线路板的所有待打孔圆位于同一条直线时,执行4-7;否则,执行4-8;
由几何关系可得:
即:
并跳转至4-9;
Claims (1)
1. 柔性线路板自动打孔控制方法,其特征在于:
(1)标定基准;
在柔性线路板进行打孔的台面上,建立机械坐标系(M),以X轴移动机构和Y轴移动机构所处的原点位置为坐标系原点,以X轴移动机构正向运行方向为X轴正方向,与X轴垂直并与Y轴移动机构运行一致的方向为Y轴正方向;在相机拍照的图像中,建立图像坐标系(Mv),以左上角为原点,水平向右方向为Xv轴正方向,垂直向下为Yv轴正方向;
(2)控制方法;
事先在柔性线路板中已有n个待打孔圆,并已知各待打孔圆圆心之间的位置关系;
事先建有一个用于柔性线路进行打孔的工作台面,在该台面固定安装一台打孔机,该打孔机内嵌图像采集系统,在该打孔机的有效视场范围内(容许圆心偏差为2mm),自动识别待打孔圆的圆心,并完成打孔;
事先建有一个柔性线路板吸料装置,该装置固定于X轴移动机构和Y轴移动机构上,可实现柔性线路板的吸料和卸料;
事先该台面位于机械坐标系(M),通过X轴移动机构和Y轴移动机构的配合,吸料装置带动柔性线路板在工作平台上运动,使待打孔圆位于打孔机的有效视场范围内,完成打孔;
事先构建一个图像处理系统,主要包括用于拍摄待打孔圆的照相机构和图像处理算法,照相机构固定于工作台面的上方,用于拍照待打孔圆,所拍摄图像通过图像处理算法自动识别待打孔圆的圆心在图像坐标系(Mv)中位置;
事先由操作人员将一批待打孔的柔性线路板放置于吸料点处;
调整时,首先通过对相机安装偏角和Y轴移动机构安装偏角进行标定,然后对柔性线路板进行标定,最后对柔性线路板进行自动打孔,具体步骤如下:
步骤(1)相机安装偏角的标定,具体是:
吸料装置吸住柔性线路板,在照相机构的视野内对待打孔圆的圆心进行检测,手动控制X轴移动机构带动柔性线路板沿X轴移动机构正向运动,进行两次拍照,比较同一个待打孔圆的圆心在两张图像中的不同位置,对相机安装偏角 进行标定,并对图像域与空间域的比例系数K1和电机运行脉冲数与空间域的比例系数K2进行标定;
步骤(2)Y轴移动机构安装偏角的标定,具体是:
吸料装置吸住柔性线路板,在照相机构的视野内对待打孔圆进行检测,手动控制Y轴移动机构带动柔性线路板沿Y轴移动机构正向运动,进行两次拍照,比较同一个待打孔圆的圆心在两张图像中的不同位置,对Y轴移动机构偏角进行标定;
步骤(3)对柔性线路板进行手动标定,具体包括以下步骤:
3-2手动调整X轴移动机构和Y轴移动机构,使吸料装置运行至第1拍照点,将待标定柔性线路板中的第1待打孔圆位于图像的中心范围,识别出第1待打孔圆在图像坐标系(Mv)中的位置(),并记录当前X轴移动机构和Y轴移动机构运行的位置();
3-3手动调整X轴移动机构,使吸料装置运行至第2拍照点,将待标定柔性线路板中的第n待打孔圆位于图像的中心范围,识别出第n待打孔圆在图像坐标系(Mv)中的位置(),并记录当前X轴移动机构和Y轴移动机构运行的位置();
步骤(4)对柔性线路板进行自动打孔,具体包括以下步骤:
4-3 计算()与()在图像中的距离,及该距离在X轴移动机构运动方向和Y轴移动机构运动方向的像素投影(),根据()、()、比例系数K1和K2,计算使第1待打孔圆运行至打孔机视场中心,X轴和Y轴电机运行的脉冲数();
4-5 计算()与()在图像中的距离,及该距离在X轴移动机构运动方向和Y轴移动机构运动方向的像素投影(),根据()、()、比例系数K1和K2,计算使第n待打孔圆运行至打孔机视场中心,X轴和Y轴电机运行的脉冲数();
4-8 设第i个待打孔圆与第1待打孔圆的连线为,第1打孔圆与第n待打孔圆的连线为,与所形成的锐角,根据、和第2至第n-1待打孔圆圆心之间的位置关系,计算使第2至第n-1待打孔圆运行至打孔机的脉冲数();其中;
4-10 控制X轴移动机构和Y轴移动机构,使吸料装置带动待打孔柔性线路板自动运行至卸料点,将打完孔的柔性线路板完成卸料。
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