CN102990180A - 一种提高自动焊锡机器人阵列焊点精度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够提高自动焊锡机器人阵列焊点精度的方法，包括了在编程过程中在缩略图上获取起始焊点和终点焊点坐标的步骤，以及确定行、列数和阵列方式的步骤，其特征在于：还包括了获取阵列拐点坐标的步骤，通过拐点，计算出中间各阵列焊点的物理坐标，并在焊板发生偏移时予以补偿。本发明通过采取以上方法，能够防止阵列点全部偏位的现象；操作更简单、方便和快速；提高了焊接精度。

Description

一种提高自动焊锡机器人阵列焊点精度的方法

技术领域

本发明涉及自动焊锡机器人技术领域，特别是指一种在进行焊点阵列操作时，能够有效提高阵列精度的方法。

背景技术

自动焊锡机器人是当前国内各大工厂企业广泛应用的一款自动化系统，它具有性能稳定、工作空间大、运动速度快和负荷能力强等特点，焊接质量明显优于人工焊接，大大提高了焊接作业的生产效率。它的出现将大大降低生产成本，将人工工作转化为机器自动操作。用户还可以根据焊接工艺的不同，调节机器人的各项参数，使焊接效果更好。

而对于焊点较多的PCB电路板，如何提高编程速度，是摆在各大厂商面前的一个难题。实际应用中，有许多类似手机PCB这样由多块相同的小PCB板按照特定规律拼接而成的大板。对于这类大板的编程，常常使用的一种方法是，先手动做完一块小板上的所有焊点，然后通过类似复制粘贴这样的操作，设定一个起点、一个终点，还有行列数，完成一块小板上所有焊点的阵列化操作，从而一次性完成整块大板的编程动作。这种看似简单完美的阵列操作，却有着一个致命的缺陷，那就是软件程序在对焊点进行阵列时，只能根据起点坐标、终点坐标和行列数，通过理论计算的方式算出中间复制出来的这些阵列点的坐标，但是当实际PCB放置位置不能与阵列坐标系完全重合时，就会出现阵列点全部偏位的情况(比如PCB板放置时有些倾斜或旋转)，这样就会造成焊点错误的现象。

发明内容

因此，本发明是针对由于板偏位造成的焊点位置不精确的问题，提供一种能够提高自动焊锡机器人阵列焊点精度的方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种提高自动焊锡机器人阵列焊点精度的方法，包括了在编程过程中在缩略图上获取起始焊点和终点焊点坐标的步骤，以及确定行、列数和阵列方式的步骤，其特征在于：还包括了获取阵列拐点坐标的步骤，通过拐点，计算出中间各阵列焊点的物理坐标，并在焊板发生偏移时予以补偿。

选取的所述拐点，是与起点、终点构成一个直角三角形的阵列点。

通过拐点，计算中间各阵列焊点的物理坐标并予以偏移补偿的方法是：设

起点坐标S(X1，Y1)，拐点坐标M(X1，Y2)，终点坐标E(X3，Y3)，当前焊点坐标A(X4，Y4)；

阵列总行数：M；

阵列总列数：N；

起点、拐点连线与水平方向夹角：α；

起点、终点连线与水平方向夹角：β；

X方向旋转α角度阵列中每一段偏移量为ΔX；

Y方向旋转α角度阵列中每一段偏移为ΔY；

当前阵列点的X方向旋转偏移量为RX；

当前阵列点的Y方向旋转偏移量为RY；

当前阵列点的X方向偏移量为OX；

当前阵列点的Y方向偏移量为OY；

1)将拐点的X方向旋转负α角度，新旋转的X方向偏移即等于SM旋转半径R，即旋转偏移DX：

$R=\mathrm{DX}=\sqrt[2]{{(X2-X1)}^2+{(Y2-Y1)}^2}$

2)将拐点Y方向偏移旋转负α角度，即为旋转偏移DY：

拐点相对于起点的极值坐标表达式为(RCosα，RSinα)；

终点相对于起点的极值坐标表达式为(RCosβ，RSinβ)；

将终点的Y方向旋转负α角度，DY＝RSin(β-α)；

DY×R＝RSinβ×RCosα-RCosβ×RSinα；

DY＝[(Y3-Y1)×(X2-X1)-(X3-X1)×(Y2-Y1)]/R；

3)求出阵列每一段偏移：

ΔX＝DX/N；

ΔY＝DY/M；

4)根据当前阵列焊点列CC和行CR求出偏移：

RX＝ΔX×CC；

RY＝ΔY×CR；

5)将新求出来的偏移旋转正α角度，即是物理的实际偏移量：

OX＝RX×Sinα-RY×Cosα；

OY＝RY×Cosα-RX×Sinα；

6)将阵列出来的点的坐标系转换为机器坐标系：

X4＝X1+OX；

Y4＝Y1+OY。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、能够防止阵列点全部偏位的现象。

2、操作更简单、方便和快速。

3、提高了焊接精度。

附图说明

图1是阵列前选择焊点的图形；

图2是阵列后的图形，表示的是四行三列的阵列图形；

图3是PCB板放斜时，阵列时只设置起点坐标和终点坐标阵列出来的图形与理论图形的对比，有一定的偏差；

图4是PCB板放斜时，阵列时设置了起点坐标、终点坐标和拐点坐标阵列出来的图形与理论图形的对比，几乎完全重合；

图5是PCB板放斜时，利用拐点坐标，补偿阵列点的方法图例。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

自动焊锡机器人已有一个成熟的功能：就是在编程过程中，在缩略图上双击做好的焊点时，电烙铁的焊嘴就会自动移到该焊点的精确位置，点击编程界面上“获取坐标”选项，就能获取该焊点坐标；当双击没有做好的焊点时，电烙铁的焊嘴就会自动移到该焊点的大概位置，当焊嘴停在焊点的位置时，点击“获取坐标”选项，也能获取焊点坐标。

根据这一功能，本发明提供的方法是，在阵列焊点的过程中，除了指定起点坐标、终点坐标和阵列行、列数之外，还引入一个中间的拐点坐标，运用三点确定一个平面的基本原理，就可以精确计算出中间各阵列焊点的物理坐标，从而避免了阵列坐标系和真实物理坐标系不能完全重合的缺陷。引入拐点坐标的原因是：由于在放PCB板时，会将PCB板放歪或者放斜。在这种情况下如果只设置起点坐标和终点坐标，则阵列后的焊点坐标位置与PCB板上对应的焊点坐标位置就会发生偏移(如图3所示)，偏移后的夹角为α。如果设置起点坐标、终点坐标和拐点坐标，则可以根据起点坐标和拐点坐标确定偏移角度，然后根据偏移角度通过算法计算出偏移补偿量，从而使阵列后的焊点坐标位置与PCB板上的焊点坐标位置对应起来(如图4所示)。

对于引用了拐点对偏移量进行补偿的算法如下：如图5所示，

设起点坐标S(X1，Y1)，拐点坐标M(X1，Y2)，终点坐标E(X3，Y3)，当前焊点坐标A(X4，Y4)；

阵列总行数：M；

阵列总列数：N；

起点、拐点连线与水平方向夹角：α；

起点、终点连线与水平方向夹角：β；

X方向旋转α角度阵列中每一段偏移量为ΔX；

Y方向旋转α角度阵列中每一段偏移为ΔY；

当前阵列点的X方向旋转偏移量为RX；

当前阵列点的Y方向旋转偏移量为RY；

当前阵列点的X方向偏移量为OX；

当前阵列点的Y方向偏移量为OY；

阵列算法步骤如下：

1)将拐点的X方向旋转负α角度，新旋转的X方向偏移即等于SM旋转半径R，即旋转偏移DX：

$R=\mathrm{DX}=\sqrt[2]{{(X2-X1)}^2+{(Y2-Y1)}^2}$

2)将拐点Y方向偏移旋转负α角度，即为旋转偏移DY：

拐点相对于起点的极值坐标表达式为(RCosα，RSinα)；

终点相对于起点的极值坐标表达式为(RCosβ，RSinβ)；

将终点的Y方向旋转负α角度，DY＝RSin(β-α)；

DY×R＝RSinβ×RCosα-RCosβ×RSinα；

DY＝[(Y3-Y1)×(X2-X1)-(X3-X1)×(Y2-Y1)]/R；

3)求出阵列每一段偏移：

ΔX＝DX/N；

ΔY＝DY/M；

4)根据当前阵列点列CC和行CR求出偏移：

RX＝ΔX×CC；

RY＝Δy×CR；

5)将新求出来的偏移旋转正α角度，即是物理的实际偏移量：

OX＝RX×Sinα-RY×Cosα；

OY＝RY×Cosα-RX×Sinα；

6)将阵列出来的点的坐标系转换为机器坐标系：

X4＝X1+0X；

Y4＝Y1+OY；

如果板子有偏移的话，按照上述步骤可以求出所有需要阵列的点物理坐标。

有了上述的补偿方法，即可以进行阵列操作了：

1、首先在机器所显示的缩略图上找到起始焊点，找到之后，双击该焊点，使焊嘴自动移到该焊点的大概位置处。

2、在编程窗体中，点击“获取起点坐标”，获取起点焊点的坐标。

3、在缩略图上找到阵列焊点的一个拐点，找到之后，双击该焊点，使焊嘴自动移到该焊点的大概位置处。需要说明的是，拐点只能设置一个，且起点、拐点和终点必须构成一个直角三角形。

4、在编程窗体中，点击“获取拐点坐标”，获取该拐点焊点的坐标。

5、在缩略图上找到终点焊点，找到之后，双击该焊点，使焊嘴自动移到该焊点的大概位置处。

6、在编程窗体中，点击“获取终点坐标”，获取终点焊点的坐标。

注：上述1、3、5步中，焊嘴移到该焊点的大概位置处后，可以微调“X轴”、“Y轴”和“Z轴”，使焊嘴完全对准某个焊点，然后再获取坐标。

7、在编程窗体中，选择阵列的方式，包括：阵列所有点还是阵列选中点、先行后列还是先列后行、几行几列，软件内部就会自动根据前述的补偿算法，进行补正阵列点的坐标。

通过拐点坐标到终点坐标的距离，然后再除以行数，就可以得到行间距，通过起点坐标到拐点坐标的距离，然后再除以列数，就可以得到列间距。假设起点坐标为(X1，Y1)，拐点坐标为(X2，Y2)，终点坐标为(X3，Y3)；阵列M行N列，则

Claims (3)

1.一种提高自动焊锡机器人阵列焊点精度的方法，包括了在编程过程中在缩略图上获取起始焊点和终点焊点坐标的步骤，以及确定行、列数和阵列方式的步骤，其特征在于：还包括了获取阵列拐点坐标的步骤，通过拐点，计算出中间各阵列焊点的物理坐标，并在焊板发生偏移时予以补偿。

2.根据权利要求1所述的提高自动焊锡机器人阵列焊点精度的方法，其特征在于：选取的所述拐点，是与起点、终点构成一个直角三角形的阵列点。

3.根据权利要求1或2所述的提高自动焊锡机器人阵列焊点精度的方法，其特征在于：通过拐点，计算中间各阵列焊点的物理坐标并予以偏移补偿的方法是：设

起点坐标S(X1，Y1)，拐点坐标M(X1，Y2)，终点坐标E(X3，Y3)，当前焊点坐标A(X4，Y4)；

阵列总行数：M；

阵列总列数：N；

起点、拐点连线与水平方向夹角：α；

起点、终点连线与水平方向夹角：β；

X方向旋转α角度阵列中每一段偏移量为ΔX；

Y方向旋转α角度阵列中每一段偏移为ΔY；

当前阵列点的X方向旋转偏移量为RX；

当前阵列点的Y方向旋转偏移量为RY；

当前阵列点的X方向偏移量为OX；

当前阵列点的Y方向偏移量为OY；

1)将拐点的X方向旋转负α角度，新旋转的X方向偏移即等于SM旋转半径R，即旋转偏移DX：

$R=\mathrm{DX}=\sqrt[2]{{(X2-X1)}^2+{(Y2-Y1)}^2}$

2)将拐点Y方向偏移旋转负α角度，即为旋转偏移DY：

拐点相对于起点的极值坐标表达式为(RCosα，RSinα)；

终点相对于起点的极值坐标表达式为(RCosβ，RSinβ)；

将终点的Y方向旋转负α角度，DY＝RSin(β-α)；

DY×R＝RSinβ×RCosα-RCosβ×RSinα；

DY＝[(Y3-Y1)×(X2-X1)-(X3-X1)×(Y2-Y1)]/R；

3)求出阵列每一段偏移：

ΔX＝DX/N；

ΔY＝DY/M；

4)根据当前阵列焊点列CC和行CR求出偏移：

RX＝ΔX×CC；

RY＝ΔY×CR；

5)将新求出来的偏移旋转正α角度，即是物理的实际偏移量：

OX＝RX×Sinα-RY×Cosα；

OY＝RY×Cosα-RX×Sinα；

6)将阵列出来的点的坐标系转换为机器坐标系：

X4＝X1+OX；

Y4＝Y1+OY。

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