CN104185383A - 电子零部件安装头种类识别装置及识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电子零部件安装头种类识别装置及识别方法，包括固定在机架上的元件图像采集装置，电子零部件安装头，X方向移动装置，Y方向移动装置，图像采集装置，相机通过支架安装到X方向移动装置上，电子零部件安装头可拆卸地安装在X方向移动装置上，Y方向移动装置与机架的上部连接，X方向移动装置包括伺服马达、丝杆、滑动导轨，伺服马达驱动丝杆轴旋转，电子零部件安装头与丝杆螺母固定连接，电子零部件安装头与滑动导轨的滑块固定连接，Y方向移动装置包括直线马达、直线导轨，直线马达由动子与定子组成，直线导轨由导轨与滑块组成，X方向移动装置通过支架与Y方向移动装置上的直线电机动子、直线导轨滑块固定连接。本发明结构紧凑、生产效率高，保证了产品质量。

Description

电子零部件安装头种类识别装置及识别方法

技术领域

本发明涉及电路基板生产技术领域，尤其涉及一种电子零部件安装头种类识别装置及识别方法。

背景技术

电路基板生产线包括印刷设备、施胶设备、电路基板安装设备以及检查设备，电路基板安装设备包括：电子零部件安装头、X-Y平面移动机械手、电子零部件供给装置、图像处理装置等，其中元件安装设备中的电子零部件安装头是最主要的执行机构。电子零部件安装头上的吸嘴从元器件供给装置中获得元器件并将元器件放置到电路基板上，不同的电子零部件安装头安装不同规格的吸嘴，电子零部件安装头可拆卸地安装在电路基板安装设备上，能够大大提高电路基板安装设备的灵活性、品种适应性。电子零部件安装头更换后，机器能够识别电子零部件安装头的种类，根据相应的种类选择相应的驱动程序。

现有技术中的电路基板生产装置中，电子零部件安装头更换后电路基板生产装置无法自动感知贴装头是否更换，也无法识别出贴装头更换的种类，设备的操作使用较繁琐，生产率低容易出现识别错误，导致安装的电子零部件型号、规格错误，影响产品质量。增加电子零部件安装头自动识别功能后，大大增加了设备的易用性。现有技术中电子零部件安装头的自动识别需要在电子零部件安装头设置记录电子零部件安装头信息的电子装置(例如：RAM或ROM)。现有技术需要在电子零部件安装头安装电子装置，电路基板安装设备的控制装置需要读取电子装置的信息。现有技术还有进一步改进的空间，可以省去电子零部件安装头内部的电子装置，通过简便的方法获取电子零部件安装头信息。

发明内容

本发明的目的就是为解决现有技术存在的上述问题，提供一种电子零部件安装头种类识别装置。本发明设备操作简便、省去电子零部件安装头内部的电子装置，结构紧凑、体积小，增加电子零部件安装头自动识别功能、适用性好，通过简便的结构获取电子零部件安装头信息，生产效率高，避免所装配的电子零部件型号、规格的识别和安装错误，保证了产品质量。

本发明还提供一种电子零部件安装头种类识别方法。

本发明解决技术问题的技术方案为：

一种电子零部件安装装置，包括固定在电子零部件安装装置机架的元件图像采集装置，MARK相机，电子零部件安装头，X方向移动装置，Y方向移动装置，所述MARK相机通过支架安装到X方向移动装置上，电子零部件安装头可拆卸地安装在X方向移动装置上，Y方向移动装置与机架的上部连接，所述X方向移动装置包括伺服马达、丝杆、滑动导轨，伺服马达驱动丝杆轴旋转，使丝杆螺母做直线移动，电子零部件安装头与丝杆螺母固定连接，电子零部件安装头与滑动导轨的滑块固定连接，实现了电子零部件安装头在X方向的移动；所述方向移动装置包括直线马达、直线导轨，所述直线马达由动子与定子组成，直线导轨由导轨与滑块组成，所述X方向移动装置通过支架与Y方向移动装置上的直线电机动子、直线导轨滑块固定连接，通过X方向移动装置与Y方向移动装置实现了电子零部件安装头在水平面内的移动。

所述元件图像采集装置包括相互连接的相机、镜头、光源，通过相机转换在图像采集卡中形成图像，传送给图像处理单元进行处理。

一种电子零部件安装头种类识别方法，包括以下步骤：

1)系统相关硬件的安装，电子元器件、电路基板等物料供应；

2)开机运行；

3)机器进行电子零部件安装头类型检测；

4)判断是否是生产需要的电子零部件安装头，如果不是，报告异常，提醒操作者进行更换；如果是需要的电子零部件安装头，选择相应的贴装头运行程序；

5)判断电子零部件是否需要校准，通过校准消除电子零部件加工组装的误差、电子零部件安装到机器的位置误差，如果误差超差、进行校准；如果不需要校准则准备生产；

6)电路板传送机构将电路板传送到相应的位置，在电路传送机构上还配置相应的电路板夹紧装置，当电路板传送机构上的电路板被传送到相应的位置，电路板夹紧装置夹紧电路板，电子元件安装设备实施电子元器件的安装；

7)X方向移动装置与Y方向移动装置将MARK相机移动到被电路板夹紧装置夹紧的电路板上，通过电路板上的MARK点精确确定电路板在电子元件安装设备中的位置；

8)X方向移动装置与Y方向移动装置移动电子零部件安装头到电子元件供给装置处的取料点吸取电子元器件，电子零部件安装头吸取元器件后，移动到元件相机的上方拍照，图像处理系统通过图像对元器件贴装位置进行校正；

9)电子元件供给装置将电子元器件供给到电子零部件安装头取料点处；

10)X-Y平面移动机械手将电子零部件安装头移动至电路基板板处，将元器件安装到电路基板相对应的准确位置上。

本发明的有益效果：

1.本发明设备操作简便、省去电子零部件安装头内部的电子装置，结构紧凑、体积小，生产效率高，避免所装配的电子零部件型号、规格的识别和安装错误，保证了产品质量。

2.本发明能够方便、快捷地识别电子零部件安装头，大大增加了设备的易用性、适用性，可以省去电子零部件安装头内部的电子装置，通过简便的方法获取电子零部件安装头信息。

附图说明

图1为电子元件安装设备的结构图；图中，1，机架，2，电子元件供给装置，3，吸嘴放置盒，4，元件图像采集装置，5，电路板传送机构，6，电子零部件安装头，7,X方向移动装置，8,MARK相机，9，Y方向移动装置

图2为现有技术中的电子零部件安装头结构图；图中，10,z轴马达，11，z轴驱动机构，12，吸嘴杆，13，吸嘴杆安装体，14，气路转换阀，15，θ轴传动机构，16，R轴传动机构，17，R轴马达，18，θ轴马达，19，支架；

图3为第一种电子零部件安装头结构图；

图4为第二种电子零部件安装头结构图；图中，20，吸嘴

图5为电子零部件安装头仰视图；图中，21，吸嘴安装座

图6为电子零部件安装头仰视图；

图7为图像采集与处理单元示意图；图中，22，相机，23，图像采集卡，24，图像处理单元；

图8为元件图像采集装置结构图；图中25,镜头，26，光源；

图9为电子零部件贴装头校准流程图；

图10为贴装头工作前的准备工作流程图；

图11为贴装头类型识别流程图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图来详细解释本发明的实施方式。

为了方便说明，规定在水平面内电路板传送方向为X方向，在水平面内垂直电路板搬运的方向为Y方向。

如图1至图4所示，一种电子零部件安装装置，包括固定在电子零部件安装装置机架1的元件图像采集装置4，MARK相机8，电子零部件安装头，X方向移动装置7，Y方向移动装置9，所述MARK相机8通过支架安装到X方向移动装置7上，电子零部件安装头6可拆卸地安装在X方向移动装置7上，Y方向移动装置9与机架1的上部连接，所述X方向移动装置包括伺服马达、丝杆、滑动导轨，伺服马达驱动丝杆轴旋转，使丝杆螺母做直线移动，电子零部件安装头6与丝杆螺母固定连接，电子零部件安装头6与滑动导轨的滑块固定连接，实现了电子零部件安装头6在X方向的移动；所述Y方向移动装置9包括直线马达、直线导轨，所述直线马达由动子与定子组成，直线导轨由导轨与滑块组成，所述X方向移动装置通过支架与Y方向移动装置9上的直线电机动子、直线导轨滑块固定连接。通过X方向移动装置7与Y方向移动装置9实现了电子零部件安装头6在水平面内的移动。如图7，图8，所述元件图像采集装置包括相互连接的相机22、镜头25、光源26，通过相机22转换在图像采集卡23中形成图像，传送给图像处理单元24进行处理。

结合图9至图11，一种电子零部件安装头种类识别方法，包括以下步骤：

1)系统相关硬件的安装，电子元器件、电路基板等物料供应；

2)开机运行；

3)机器进行电子零部件安装头类型检测；

4)判断是否是生产需要的电子零部件安装头，如果不是，报告异常，提醒操作者进行更换；如果是需要的电子零部件安装头，选择相应的贴装头运行程序；

5)判断电子零部件是否需要校准，通过校准消除电子零部件加工组装的误差、电子零部件安装到机器的位置误差，如果误差超差、进行校准；如果不需要校准则准备生产；

6)电路板传送机构5将电路板传送到相应的位置，在电路传送机构5上还配置相应的电路板夹紧装置，当电路板传送机构5上的电路板被传送到相应的位置，电路板夹紧装置夹紧电路板，电子元件安装设备实施电子元器件的安装；

7)X方向移动装置7与Y方向移动装置9将MARK相机移动到被电路板夹紧装置夹紧的电路板上，通过电路板上的MARK点(标志点)精确确定电路板在电子元件安装设备中的位置；

8)X方向移动装置7与Y方向移动装置9移动电子零部件安装头6到电子元件供给装置2处的取料点吸取电子元器件，电子零部件安装头6吸取元器件后，

移动到元件相机3的上方拍照，图像处理系统通过图像对元器件贴装位置进行校正；

9)电子元件供给装置2将电子元器件供给到电子零部件安装头6取料点处；

10)X-Y平面移动机械手将电子零部件安装头移动至电路基板板处，将元器件安装到电路基板相对应的准确位置上。

贴装头自动识别方法，结合图9，不同的电子零部件安装头结构形式不同，所需要的驱动程序也不同。电子元件安装设备能够识别电子安装头的类型进行程序的选择，使设备的操作更加智能化。

当更换了电子零部件安装头或需要识别电子零部件安装头的型号时，X-Y平面移动机械手将电子零部件安装头移动至元件图像采集装置处，使电子零部件安装头的几何形心与相机中心光轴对齐，吸嘴或吸嘴安装槽进入到元件图像采集装置的相机视野内。采集一张贴装头吸嘴或吸嘴安装槽图像。通过图像处理装置，计算出贴装头吸嘴及吸嘴安装槽的个数。

电子零部件安装头型号不同，其含有的吸嘴安装槽的个数不同。电子零部件安装头安装至电子元件安装设备时，其吸嘴安装槽有两种状态：有吸嘴与没有吸嘴。吸嘴的前端与吸嘴安装槽的前端设有高反光性的光滑平面，该光滑平面可以通过机械加工手段得到粗糙度好的平面从而实现好的反光性。通过图像采集后的图像该部分灰度值大。通过图像处理统计出吸嘴与吸嘴安装槽的个数n来判断贴装头的类型。

根据电子零部件安装头吸嘴安装槽的两中状态，在图像处理时有以下几种情况：

1，电子零部件安装头吸嘴安装槽中全部安装了吸嘴，通过图像采集、图像处理，计算出吸嘴的个数a，最终得出的电子零部件安装头的吸嘴安装槽的总数n＝a，从而判断出电子零部件安装头的类型。

2，电子零部件安装头任何一个安装槽中都没有安装吸嘴，通过图像采集、图像处理计算出吸嘴安装槽的个数为b，最终得出的电子零部件安装头的吸嘴安装槽的总数n＝b，从而判断出电子零部件安装头的类型。

3，电子零部件安装头部分吸嘴安装槽中有吸嘴，通过图像采集、图像处理计算出吸嘴个数a，无吸嘴的吸嘴安装槽个数c，最终得出的电子零部件安装头的吸嘴安装槽的总数n＝a+c，从而判断出电子零部件安装头的类型。

判断出贴装头类型后选择贴装头运行驱动程序，判断是否进行校准。

图5所示为电子零部件安装头的上视图，从图中可以看出吸嘴安装座21上没有安装吸嘴20。将该种类型的电子零部件安装头安装到电子元件安装设备中元件图像采集装置进行图像采集，图像处理单元进行计算，可以得出n＝12，从而判断出电子零部件安装头的类型。

图6中的电子零部件安装头上安装了一个吸嘴20。将该种类型的电子零部件安装头安装到电子元件安装设备中元件图像采集装置进行图像采集，图像处理单元进行计算，可以得出n＝11+1＝12，也能够判断出电子零部件安装头的类型。

上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种电子零部件安装头种类识别装置，其特征是，包括安装在电子零部件安装装置机架上的元件图像采集装置，MARK相机，电子零部件安装头，X方向移动装置，Y方向移动装置，所述MARK相机通过支架安装到X方向移动装置上，电子零部件安装头可拆卸地安装在X方向移动装置上，Y方向移动装置与机架的上部连接，所述X方向移动装置包括伺服马达、丝杆、滑动导轨，伺服马达驱动丝杆轴旋转，使丝杆螺母做直线移动，电子零部件安装头与丝杆螺母固定连接，电子零部件安装头与滑动导轨的滑块固定连接，实现了电子零部件安装头在X方向的移动；所述Y方向移动装置包括直线马达、直线导轨，所述直线马达由动子与定子组成，直线导轨由导轨与滑块组成，所述X方向移动装置通过支架与Y方向移动装置上的直线电机动子、直线导轨滑块固定连接，通过X方向移动装置与Y方向移动装置实现电子零部件安装头在水平面内的移动。

2.如权利要求1所述的电子零部件安装头种类识别装置，其特征是，所述元件图像采集装置包括相互连接的相机、镜头、光源，通过相机转换在图像采集卡中形成图像，传送给图像处理单元进行处理。

3.如权利要求1或者2所述任一项的电子零部件安装头种类的识别方法，其特征是，包括以下步骤：

1)安装系统硬件，以及电子元器件、电路基板等物料供应；

2)开机运行；

3)机器进行电子零部件安装头类型检测；

4)判断是否是生产需要的电子零部件安装头，如果不是，报告异常，提醒操作者进行更换；如果是需要的电子零部件安装头，选择相应的贴装头运行程序；

5)判断电子零部件是否需要校准，通过校准消除电子零部件加工组装的误差、电子零部件安装到机器的位置误差，如果误差超差、进行校准；如果不需要校准则准备生产；

6)电路板传送机构将电路板传送到相应的位置，在电路传送机构上还配置相应的电路板夹紧装置，当电路板传送机构上的电路板被传送到相应的位置，电路板夹紧装置夹紧电路板，电子元件安装设备实施电子元器件的安装；

7)X方向移动装置与Y方向移动装置将MARK相机移动到被电路板夹紧装置夹紧的电路板上，通过电路板上的MARK点精确确定电路板在电子元件安装设备中的位置；

8)X方向移动装置与Y方向移动装置移动电子零部件安装头到电子元件供给装置处的取料点吸取电子元器件，电子零部件安装头吸取元器件后，移动到元件相机的上方拍照，图像处理系统通过图像对元器件贴装位置进行校正；

9)电子元件供给装置将电子元器件供给到电子零部件安装头取料点处；

10)X-Y平面移动机械手将电子零部件安装头移动至电路基板板处，将元器件安装到电路基板相对应的准确位置上。

4.如权利要求3所述的电子零部件安装头种类识别方法，其特征是，所述步骤8)中在图像处理时，通过以下步骤判断出电子零部件安装头的类型：

a.电子零部件安装头吸嘴安装槽中全部安装了吸嘴，通过图像采集、图像处理，计算得到吸嘴的个数a，得到电子零部件安装头的吸嘴安装槽的总数n＝a，从而判断出电子零部件安装头的类型；

b.电子零部件安装头任何一个安装槽中都没有安装吸嘴，通过图像采集、图像处理计算出吸嘴安装槽的个数为b，得到电子零部件安装头的吸嘴安装槽的总数n＝b，从而判断出电子零部件安装头的类型；

c.电子零部件安装头部分吸嘴安装槽中有吸嘴，通过图像采集、图像处理计算出吸嘴个数a，无吸嘴的吸嘴安装槽个数c，得到电子零部件安装头的吸嘴安装槽的总数n＝a+c，从而判断出电子零部件安装头的类型。