CN103047933A

CN103047933A - 电子器件高度识别方法及系统

Info

Publication number: CN103047933A
Application number: CN 201110306377
Authority: CN
Inventors: 吴文伍; 王光建; 刘梦洲
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2013-04-17
Also published as: TW201315963A

Abstract

一种电子器件高度识别方法，包括：控制摄像设备拍摄位于摄像设备正下方的被测主板，得到一张平移前图像，并控制平移设备将被测主板平移一段距离，再次拍摄被测主板，得到一张平移后图像；分别取出平移前图像、平移后图像中包含电子器件宽度的区域图像，经处理分别找出各区域图像中表示电子器件长度的两条线段，计算各区域图像中两条线段之间的最小距离，得到各区域图像中电子器件的宽度；根据图像成像原理及三角形相似关系求得电子器件高度；当电子器件高度在预设高度范围内时，判定电子器件正确；当电子器件高度不在预设高度范围内时，判定电子器件错误。本发明还提供一种电子器件高度识别系统。利用本发明可以实现主板中电子器件的高度识别。

Description

电子器件高度识别方法及系统

技术领域

本发明涉及一种电子器件高度识别方法及系统，尤其涉及一种主板中电子器件的高度识别方法及系统。

背景技术

主板在生产过程要对很多电子器件进行封装，而在封装过程中经常发生由于上错电子器件而影响其它组件安装的情况。这些电子器件当中有些有一定高度，这些有一定高度的电子器件如电容、散热片及BGA等。对这些有高度的电子器件，可以通过测量某一位置上电子器件的高度来判断电子器件安装是否正确。

现有的高度测量方法有干涉测量法、共焦和激光测距法及其它非接触测量方法，这些高度测量方法需要使用多台摄像设备及精密光学设计来实现高测量分辨率，成本高且测量速度低。在生产过程中，基于成本及时间利用率的考虑，需寻求一种识别电子器件高度的成本低且测量速度高的方法。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种电子器件高度识别方法，以实现主板中电子器件的高度识别。

鉴于以上内容，还有必要提供一种电子器件高度识别系统，以实现主板中电子器件的高度识别。

所述电子器件高度识别方法，该方法包括以下步骤：拍摄步骤：在已知摄像设备的焦距的情况下，控制摄像设备拍摄位于摄像设备正下方的被测主板，得到一张平移前图像，并控制平移设备将被测主板平移一段距离，再次控制摄像设备拍摄被测主板，得到一张平移后图像；处理步骤：分别取出平移前图像、平移后图像中包含需确定高度的电子器件宽度的区域图像，经处理分别找出各区域图像中表示所述电子器件长度的两条线段，并分别计算各区域图像中该两条线段之间的最小距离，从而得到各区域图像中的电子器件的宽度；高度计算步骤：根据图像成像原理及三角形相似关系求得所述电子器件高度；正确判定步骤：当电子器件高度在预设高度范围内时，判定电子器件正确，显示电子器件正确判定结果于显示设备上；错误判定步骤：当电子器件高度不在预设高度范围内时，判定电子器件错误，显示电子器件错误判定结果于显示设备上。

所述电子器件高度识别系统，该系统包括：拍摄模块，用于在已知摄像设备的焦距的情况下，控制摄像设备拍摄位于摄像设备正下方的被测主板，得到一张平移前图像，并控制平移设备将被测主板平移一段距离，再次控制摄像设备拍摄被测主板，得到一张平移后图像；处理模块，用于分别取出平移前图像、平移后图像中包含需确定高度的电子器件宽度的区域图像，经处理分别找出各区域图像中表示所述电子器件长度的两条线段，并分别计算各区域图像中该两条线段之间的最小距离，从而得到各区域图像中的电子器件的宽度；高度计算模块，用于根据图像成像原理及三角形相似关系求得所述电子器件高度；正确判定模块，用于当电子器件高度在预设高度范围内时，判定电子器件正确，显示电子器件正确判定结果于显示设备上；错误判定模块，用于当电子器件高度不在预设高度范围内时，判定电子器件错误，显示电子器件错误判定结果于显示设备上。

相较于现有技术，所述的电子器件高度识别方法及系统，利用一台摄像设备对被测主板进行拍摄及一个平移设备来精确平移被测主板，通过对平移前摄像设备拍摄所得图像及平移后摄像设备拍摄所得图像进行处理，可计算出电子器件的高度，对电子器件的高度进行判断，以达到判定某位置上电子器件是否正确的目的。

附图说明

图1是本发明电子器件高度识别系统较佳实施例的架构图。

图2是本发明电子器件高度识别方法较佳实施例的流程图。

图3是本发明较佳实施例中一副示例棋盘。

图4是本发明较佳实施例的被测主板的成像示意图。

图5是本发明较佳实施例的多边形取包围集的示意图。

图6是本发明较佳实施例的电子器件的形态示意图。

图7是本发明较佳实施例的区域图像形成图。

主要元件符号说明

计算机	1
		电子器件高度识别系统	10
焦距计算模块	100
		拍摄模块	101
处理模块	102
		高度计算模块	103
判断模块	104
		正确判定模块	105
错误判定模块	106
		摄像设备	2
平移设备	3
		显示设备	4

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

如图1所示，是本发明电子器件高度识别系统较佳实施例的架构图。

电子器件高度识别系统10运行于计算机1中。所述计算机1还与摄像设备2、平移设备3及显示设备4连接。所述摄像设备2用于对被测主板进行拍摄。所述摄像设备2可为数码相机、摄像机等。所述平移设备3用于平移被测主板。所述平移设备3可为机械手等精确平移设备。所述显示设备4用于显示被测主板上的电子器件的高度判定结果，所述显示设备4既可是外接于计算机1的显示器，也可以是计算机1的显示屏幕，本较佳实施例以显示设备4外接于计算机1为例进行介绍。

所述电子器件高度识别系统10包括焦距计算模块100、拍摄模块101、处理模块102、高度计算模块103、判断模块104、正确判定模块105及错误判定模块106。各模块的功能将结合图2的流程图进行详细介绍。

如图2所示，是本发明电子器件高度识别方法较佳实施例的流程图。

在摄像设备2的焦距f未知的情况下，步骤S100，所述焦距计算模块100通过棋盘视场像进行摄像机标定，获得摄像设备2的焦距f，然后执行步骤S101。

假设摄像设备2拍摄的图像与三维空间中的被测物体存在以下一种简单的线性关系：[像]＝M[物]。此时矩阵M可以看成是摄像设备2成像的几何模型。M中的参数就是摄像设备2的参数。通常，摄像设备2的参数是要通过计算来得到。这个求解参数的过程称为摄像机标定。

所述棋盘视场像指针对不同的棋盘视场，摄像设备2拍摄所得图像。如图3所示为一副

Figure 2011103063776100002DEST_PATH_IMAGE001

的棋盘，摄像设备2针对此

的棋盘的不同的棋盘视场拍摄所得图像，称为棋盘视场像。对应所述摄像机标定中应求的参数不同，则所述棋盘视场像中对应包括的摄像设备2拍摄所得图像的数量不同。

在摄像设备2的焦距f已知的情况下，步骤S101，所述拍摄模块101控制摄像设备2拍摄位于摄像设备2正下方的被测主板，得到一张平移前图像，之后控制平移设备3将被测主板平移一段距离m，再次控制摄像设备2拍摄被测主板，得到一张平移后图像。

所述拍摄模块101拍摄位于摄像设备2正下方的被测主板时，被测主板上需确定高度的电子器件位于摄像设备2的正下方。所述平移设备3将被测主板沿着该被测主板中电子器件的上平面中的宽度所在方向平移，但应保证被测主板平移后在摄像设备2的拍摄范围内。所述电子器件的上平面指电子器件中与摄像设备2之间的距离最小的平面。

所述电子器件的上平面可能为长方形、正方形、或者多边形的形态，当电子器件的上平面为不规则的多边形时，所述拍摄模块101对上平面取一个长方形的最小包围集，该最小包围集能包围该多边形。如图5所示，图5的(1)为一个多边形的电子器件的上平面，图5的(2)为对该多边形的上平面取一个长方形的最小包围集，图5的(3)为得到的该多边形的上平面的长方形的最小包围集。

所述电子器件的上平面的长度及宽度由用户自由定义，但一旦确定，长度及宽度的定义在本实施例的整个流程中将不能被修改。当上平面为正方形或长方形时，所述长度及宽度的定义针对电子器件的上平面进行选取；当上平面为多边形时，所述长度及宽度的定义针对电子器件的上平面的长方形的最小包围集进行选取。

如图6所示是本发明需确定高度的电子器件的形态示意图。假设被测主板中电子器件为如图6的(1)中的长方体形态，所述L平面为电子器件的上平面。如图6的(2)中为图6的(1)中的L平面，所述L平面有AB、BC、CD及DA四条边，用户定义AB及CD为L平面的长度、BC及DA为L平面的宽度。所述平移设备3将被测主板沿着宽度BC及DA直线延伸所在的平面进行平移。

步骤S102，所述处理模块102分别取出平移前图像、平移后图像中包含电子器件宽度的区域图像，经处理分别找出各区域图像中表示电子器件长度的两条线段，并分别计算各区域图像中该两条线段之间的最小距离，从而得到各区域图像中的电子器件的宽度。所述表示器件长度的两条线段，如图6中的长度AB、CD在区域图像中的成像线段。所述电子器件的实际宽度是已知的，为w。具体而言：

所述处理模块102取出平移前图像中包含电子器件宽度的区域图像A，对所取得的区域图像A依次进行灰度处理、边缘检测、霍夫直线检测，找出区域图像A中表示电子器件长度的两条线段，计算该两条线段之间的最小距离，所述最小距离由像素点表示，从而得到区域图像A中的电子器件的宽度k。所述选取的区域图像A的宽度比平移前图像中电子器件的宽度宽约4mm至5mm。

在计算表示长度的两条线段之间的最小距离时，所述处理模块102将由像素点表示的最小距离，经单位换算，转化为与电子器件实际宽度的单位相同的长度单位表示的最小距离。例如，电子器件实际宽度的单位为mm，则所述处理模块102将所述最小距离由像素点表示，经单位换算，转化成以mm为单位表示。

根据图像成像原理及三角形相似关系，可得到被测主板的平移距离m在图像B中的成像距离n。如图4所示，为被测主板的成像示意图。由

Figure 2011103063776100002DEST_PATH_IMAGE002

及可求出n，其中d为物距，指摄像设备2的镜头孔至被测主板平面的距离。

所述处理模块102根据被测主板的平移距离m在平移后图像中的成像距离n，可定位平移后图像中电子器件的位置。所述处理模块102根据确定的平移后图像中的电子器件的位置，取出平移后图像中包含电子器件宽度的区域图像B，对所取得的区域图像B依次进行灰度处理、边缘检测、霍夫直线检测，找出区域图像B中表示电子器件长度的两条线段，计算该两条线段之间的最小距离，从而得到区域图像B中的电子器件的宽度t。所述选取的区域图像B的宽度比平移后图像中电子器件的宽度宽约4mm至5mm。

如图7所示，图7(a1)为与图6中相同的，平移前的电子器件的上平面，图7(a2)为被测主板沿着宽度BC及DA直线延伸所在的平面进行平移后，得到的平移后的电子器件的上平面；图7(b1)为平移前图像中的电子器件的上平面，图7(b2)为平移后得到的平移后图像中的电子器件的上平面；图7(c1)为对图7(b1)取区域图像A，图7(c2)为对图7(b2)取区域图像B；图7(d1)为得到的区域图像A，图7(d2)为得到的区域图像B。图7(d1)的A2B2C2D2为区域图像A，所述处理模块102经灰度处理、边缘检测、霍夫直线检测，找出的区域图像A中表示电子器件长度的两条线段，为A3B3及C3D3，所述处理模块102计算区域图像A中A3B3及C3D3两条线段之间的最小距离，从而得到区域图像A中的电子器件的宽度k，该电子器件的宽度近似等于B3C3或D3A3；图7(d2)的A2’B2’C2’D2’为区域图像B，所述处理模块102经灰度处理、边缘检测、霍夫直线检测，找出的区域图像B中表示电子器件长度的两条线段，为A3’B3’及C3’D3’，所述处理模块102计算区域图像B中A3’B3’及C3’D3’两条线段之间的最小距离，从而得到区域图像B中的电子器件的宽度t，该电子器件的宽度近似等于B3’C3’或D3’A3’。

步骤S103，所述高度计算模块103根据图像成像原理及三角形相似关系求得电子器件高度h。

如图4所示，由

Figure 2011103063776100002DEST_PATH_IMAGE004

、

Figure 2011103063776100002DEST_PATH_IMAGE005

及

Figure 2011103063776100002DEST_PATH_IMAGE006

，可得到

Figure 2011103063776100002DEST_PATH_IMAGE007

。其中，s及p为中间变量。

步骤S104，所述判断模块104判断电子器件高度h是否在预设高度范围内。当电子器件高度h在预设高度范围时，执行步骤S105，否则执行步骤S106。所述预设高度范围的最大值在电子器件已知的实际高度基础上加上一个固定值而得到，所述预设高度范围的最小值在电子器件已知的实际高度基础上减去该固定值而得到。所述固定值根据用户经验值进行设置。

例如，所述固定值为1mm，则所述预设高度范围最大值为电子器件已知的实际高度加1mm，所述预设高度范围最小值为电子器件已知的实际高度减1mm。假如，电子器件已知的实际高度为10mm，则预设高度范围为9mm(电子器件已知的实际高度减1mm)至11mm(电子器件已知的实际高度加1mm)。

步骤S105，所述正确判定模块105判定电子器件正确，并显示电子器件正确判定结果于显示设备4上。

步骤S106，所述错误判定模块106判定电子器件错误，并显示电子器件错误判定结果于显示设备4上。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种电子器件高度识别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

拍摄步骤：在已知摄像设备的焦距的情况下，控制摄像设备拍摄位于摄像设备正下方的被测主板，得到一张平移前图像，并控制平移设备将被测主板平移一段距离，再次控制摄像设备拍摄被测主板，得到一张平移后图像；

处理步骤：分别取出平移前图像、平移后图像中包含需确定高度的电子器件宽度的区域图像，经处理分别找出各区域图像中表示所述电子器件长度的两条线段，并分别计算各区域图像中该两条线段之间的最小距离，从而得到各区域图像中的电子器件的宽度；

高度计算步骤：根据图像成像原理及三角形相似关系求得所述电子器件高度；

正确判定步骤：当电子器件高度在预设高度范围内时，判定电子器件正确，显示电子器件正确判定结果于显示设备上；

错误判定步骤：当电子器件高度不在预设高度范围内时，判定电子器件错误，显示电子器件错误判定结果于显示设备上。

2.如权利要求1所述的电子器件高度识别方法，其特征在于，该方法还包括：

焦距计算步骤：在摄像设备的焦距未知的情况下，通过棋盘视场像进行摄像机标定，获得摄像设备的焦距，所述棋盘视场像指针对不同的棋盘视场，摄像设备拍摄所得图像。

3.如权利要求1所述的电子器件高度识别方法，其特征在于，所述拍摄步骤中拍摄平移前图像时，被测主板上的需确定高度的电子器件位于摄像设备的正下方。

4.如权利要求1所述的电子器件高度识别方法，其特征在于，所述处理步骤包括：

取出平移前图像中包含电子器件宽度的区域图像，对所取得的区域图像依次进行灰度处理、边缘检测、霍夫直线检测，找出该区域图像中表示电子器件长度的两条线段，计算该两条线段之间的最小距离，从而得到该区域图像中的电子器件的宽度；

根据图像成像原理及三角形相似关系，得到被测主板的平移距离在平移后图像中的成像距离；

根据被测主板的平移距离在平移后图像中的成像距离，定位平移后图像中电子器件的位置；

根据确定的平移后图像中的电子器件的位置，取出平移后图像中包含电子器件宽度的区域图像，对所取得的区域图像依次进行灰度处理、边缘检测、霍夫直线检测，找出该区域图像中表示电子器件长度的两条线段，计算该两条线段之间的垂直距离，从而得到该区域图像中的电子器件的宽度。

5.如权利要求1所述的电子器件高度识别方法，其特征在于，所述预设高度范围的最大值在电子器件已知的实际高度基础上加上一个固定值而得到，所述预设高度范围的最小值在电子器件已知的实际高度基础上减去一个固定值而得到。

6.一种电子器件高度识别系统，其特征在于，该系统包括：

拍摄模块，用于在已知摄像设备的焦距的情况下，控制摄像设备拍摄位于摄像设备正下方的被测主板，得到一张平移前图像，并控制平移设备将被测主板平移一段距离，再次控制摄像设备拍摄被测主板，得到一张平移后图像；

处理模块，用于分别取出平移前图像、平移后图像中包含需确定高度的电子器件宽度的区域图像，经处理分别找出各区域图像中表示所述电子器件长度的两条线段，并分别计算各区域图像中该两条线段之间的最小距离，从而得到各区域图像中的电子器件的宽度；

高度计算模块，用于根据图像成像原理及三角形相似关系求得所述电子器件高度；

正确判定模块，用于当电子器件高度在预设高度范围内时，判定电子器件正确，显示电子器件正确判定结果于显示设备上；

错误判定模块，用于当电子器件高度不在预设高度范围内时，判定电子器件错误，显示电子器件错误判定结果于显示设备上。

7.如权利要求6所述的电子器件高度识别系统，其特征在于，该系统还包括：

焦距计算模块，用于在摄像设备的焦距未知的情况下，通过棋盘视场像进行摄像机标定，获得摄像设备的焦距，所述棋盘视场像指针对不同的棋盘视场，摄像设备拍摄所得图像。

8.如权利要求6所述的电子器件高度识别系统，其特征在于，所述拍摄模块中拍摄平移前图像时，被测主板上的需确定高度的电子器件位于摄像设备的正下方。

9.如权利要求6所述的电子器件高度识别系统，其特征在于，所述处理模块通过以下步骤计算出各区域图像中的电子器件的宽度：

根据确定的平移后图像中的电子器件的位置，取出平移后图像中包含电子器件宽度的区域图像，对所取得的区域图像依次进行灰度处理、边缘检测、霍夫直线检测，找出该区域图像中表示电子器件长度的两条线段，计算该两条线段之间的最小距离，从而得到该区域图像中的电子器件的宽度。

10.如权利要求6所述的电子器件高度识别系统，其特征在于，所述预设高度范围的最大值在电子器件已知的实际高度基础上加上一个固定值而得到，所述预设高度范围的最小值在电子器件已知的实际高度基础上减去一个固定值而得到。