CN103272739A - 基于视觉引导的三维定位装置和点胶设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于视觉引导的三维定位装置和点胶设备。三维定位装置，包括：X轴运动系统；Y轴运动系统，X轴运动系统活动地支撑在Y轴运动系统上，Y轴运动系统驱动X轴运动系统沿Y轴运动系统的轴向运动；Z轴运动系统，Z轴运动系统安装在Y轴运动系统上，X轴运动系统驱动Z轴运动系统沿X轴运动系统的轴向运动；图像获取单元，安装在Z轴运动系统的上方，用于获取目标位置的高度位置信息和目标位置的平面中心位置信息；控制器，与X轴运动系统、Y轴运动系统、Z轴运动系统及图像获取单元电连接，用于根据高度位置信息和平面中心位置信息驱动X轴运动系统、Y轴运动系统和Z轴运动系统运动。本发明提高了系统的定位效果。

Description

基于视觉引导的三维定位装置和点胶设备

技术领域

本发明涉及机械领域，特别是涉及一种基于视觉引导的三维定位装置和点胶设备。 

背景技术

目前，公知的三维点胶平台构造是由X轴运动系统、Y轴运动系统、Z轴运动系统以及点胶阀构成，通过固定位置的三维坐标给定，机械手进行电路板芯片位置重复定位，然后控制点胶阀进行点胶。 

但是，由于操作电路板的多样性与灵活性，固定给定XYZ坐标的三维点胶定位平台的适用性很差，而且当多次重复定位后机械丝杆有相应的磨损，导致定位精度达不到预设的指标。目前大多数点胶机系统在装配或操作过程中有重复性差、装配或操作精度不高，很多系统仍需要人来参与的半自动化装配而不能全自主装配或操作。 

现有的基于视觉点胶机仅仅根据XY轴二维视觉信息来控制三维定位平台，Z轴信息往往人为给定，在Z轴方向高度信息获取方面未有相应的解决方案。另外，视觉相机内外参数的标定通常采用标定块来进行，这样的标定的结果往往取决于人为标定的精度，因此常常造成系统的定位效果不佳，出现机械平台运动出现抖动及定位位置的整体偏移。 

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、成本低、可在Z轴方向获取高度信息、精度高的基于视觉引导的三维定位装置和点胶设备。 

为解决上述技术问题，作为本发明的第一个方面，提供了一种基于视觉引导的三维定位装置，包括：X轴运动系统；Y轴运动系统，X轴运动系统活动地支撑在Y轴运动系统上，Y轴运动系统驱动X轴运动系统沿Y轴运动系统的轴向运动；Z轴运动系统，Z轴运动系统安装在Y轴运动系统上，X轴运动系统驱动Z轴运动系统沿X轴运动系统的轴向运动；图像获取单元，安装在Z轴运动系统的上方，用于获取目标位置的高度位置信息和目标位置的平面 中心位置信息；控制器，与X轴运动系统、Y轴运动系统、Z轴运动系统及图像获取单元电连接，用于根据高度位置信息和平面中心位置信息驱动X轴运动系统、Y轴运动系统和Z轴运动系统运动。 

进一步地，X轴运动系统包括X轴丝杆机构和用于驱动X轴丝杆机构的X轴步进电机。 

进一步地，Y轴运动系统包括Y轴丝杆机构和用于驱动Y轴丝杆机构的Y轴步进电机。 

进一步地，Z轴运动系统包括Z轴丝杆机构和用于驱动Z轴丝杆机构的Z轴步进电机。 

进一步地，三维定位装置还包括：自动升降聚焦台，图像获取单元安装在自动升降聚焦台上，控制器与自动升降聚焦台电连接。 

进一步地，图像获取单元是工业相机。 

作为本发明的第二个方面，提供了一种点胶设备，包括胶阀末端执行器和三维定位装置，该三维定位装置是上述的三维定位装置，胶阀末端执行器安装在三维定位装置的Z轴运动系统上。 

本发明采用图像获取单元同时获取目标位置的高度位置信息(即Z轴的深度)和平面中心位置信息(即XY平面的位置)，因此，避免人采用人为的方式给定Z轴信息。同时，也避免了采用标定块的方式进行人为标定时，精度较低的问题。因而，提高了系统的定位效果，可防止系统在运动时发生抖动及定位位置整体偏移的问题。此外，本发明还具有结构简单、成本低的特点。 

附图说明

图1示意性示出了本发明的结构示意图。 

图中附图标记：1、X轴运动系统；2、Y轴运动系统；3、Z轴运动系统；4、自动升降聚焦台。 

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。 

作为本发明的第一方面，提供了一种基于视觉引导的三维定位装置。如图1所示，该三维定位装置包括：X轴运动系统1；Y轴运动系统2，X轴运 动系统1活动地支撑在Y轴运动系统2上，Y轴运动系统2驱动X轴运动系统1沿Y轴运动系统2的轴向运动；Z轴运动系统3，Z轴运动系统3安装在Y轴运动系统2上，X轴运动系统1驱动Z轴运动系统3沿X轴运动系统1的轴向运动；图像获取单元，安装在Z轴运动系统3的上方，用于获取目标位置的高度位置信息和目标位置的平面中心位置信息；控制器，与X轴运动系统1、Y轴运动系统2、Z轴运动系统3及图像获取单元电连接，用于根据高度位置信息和平面中心位置信息驱动X轴运动系统1、Y轴运动系统2和Z轴运动系统3运动。特别地，控制器可采用现有技术中常用的各种控制装置。优选地，图像获取单元是工业相机。 

本发明采用图像获取单元同时获取目标位置的高度位置信息(即Z轴的深度)和平面中心位置信息(即XY平面的位置)，因此，避免人采用人为的方式给定Z轴信息。同时，也避免了采用标定块的方式进行人为标定时，精度较低的问题。因而，提高了系统的定位效果，可防止系统在运动时发生抖动及定位位置整体偏移的问题。此外，本发明还具有结构简单、成本低的特点。 

优选地，X轴运动系统1包括X轴丝杆机构和用于驱动X轴丝杆机构的X轴步进电机。 

优选地，Y轴运动系统2包括Y轴丝杆机构和用于驱动Y轴丝杆机构的Y轴步进电机。 

优选地，Z轴运动系统3包括Z轴丝杆机构和用于驱动Z轴丝杆机构的Z轴步进电机。 

优选地，三维定位装置还包括：自动升降聚焦台4，图像获取单元安装在自动升降聚焦台4上，控制器与自动升降聚焦台4电连接。优选地，自动升降聚焦台4包括聚焦步进电机，其用于调节图像获取单元的高度，以使其聚焦。 

作为本发明的第二方面，提供了一种点胶设备，包括胶阀末端执行器和三维定位装置，该三维定位装置是上述的三维定位装置，胶阀末端执行器安装在三维定位装置的Z轴运动系统3上。 

下面，对本发明中的点胶设备的运动过程进行详细说明。 

首先，图像获取单元自动聚焦，获取高度位置信息(即Z轴运动位移)；然后实时采集待点胶位置(例如电路晶片等)的平面中心位置信息(即XY平面 信息)，然后就可通过这些信息得到关节变化量；最后由控制器的控制下，控制X轴运动系统1、Y轴运动系统2、Z轴运动系统3实时运动到点胶位置(例如电路晶片等)的中心位置，然后控制胶阀末端执行器进行点胶，完成相应的封胶固晶操作。 

本发明可适应多样化、灵活化等产品应用的要求，并且达到控制稳定的效果，通过视觉实时获取待点胶位置(例如电路晶片等)的三维位置，可实现高度信息的自动获取及图像获取单元的自标定控制，能方便地引导三维定位装置进行基于视觉伺服的灵活位置定位，并且达到控制稳定性和准确性的应用要求。 

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (7)

1.一种基于视觉引导的三维定位装置，其特征在于，包括：

X轴运动系统(1)；

Y轴运动系统(2)，所述X轴运动系统(1)活动地支撑在所述Y轴运动系统(2)上，所述Y轴运动系统(2)驱动所述X轴运动系统(1)沿所述Y轴运动系统(2)的轴向运动；

Z轴运动系统(3)，所述Z轴运动系统(3)安装在所述Y轴运动系统(2)上，所述X轴运动系统(1)驱动所述Z轴运动系统(3)沿所述X轴运动系统(1)的轴向运动；

图像获取单元，安装在所述Z轴运动系统(3)的上方，用于获取目标位置的高度位置信息和所述目标位置的平面中心位置信息；

控制器，与所述X轴运动系统(1)、所述Y轴运动系统(2)、所述Z轴运动系统(3)及所述图像获取单元电连接，用于根据所述高度位置信息和所述平面中心位置信息驱动所述X轴运动系统(1)、所述Y轴运动系统(2)和所述Z轴运动系统(3)运动。

2.根据权利要求1所述的三维定位装置，其特征在于，所述X轴运动系统(1)包括X轴丝杆机构和用于驱动所述X轴丝杆机构的X轴步进电机。

3.根据权利要求1所述的三维定位装置，其特征在于，所述Y轴运动系统(2)包括Y轴丝杆机构和用于驱动所述Y轴丝杆机构的Y轴步进电机。

4.根据权利要求1所述的三维定位装置，其特征在于，所述Z轴运动系统(3)包括Z轴丝杆机构和用于驱动所述Z轴丝杆机构的Z轴步进电机。

5.根据权利要求1所述的三维定位装置，其特征在于，所述三维定位装置还包括：自动升降聚焦台(4)，所述图像获取单元安装在所述自动升降聚焦台(4)上，所述控制器与所述自动升降聚焦台(4)电连接。

6.根据权利要求1所述的三维定位装置，其特征在于，所述图像获取单元是工业相机。

7.一种点胶设备，包括胶阀末端执行器和三维定位装置，其特征在于，所述三维定位装置是权利要求1至6中任一项所述的三维定位装置，所述胶阀末端执行器安装在所述三维定位装置的Z轴运动系统(3)上。

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