CN104470350B - 采用小视场角相机且具图像采集辅助装置的多吸嘴贴片机 - Google Patents

Abstract

采用小视场角相机且具图像采集辅助装置的多吸嘴贴片机，包括元件取贴系统、视觉系统、送料系统和图像采集辅助装置，所述图像采集辅助装置设置于所述吸嘴与所述上视相机之间，且安装于所述视觉系统的上视相机的正上方，所述图像采集辅助装置内部具有反射结构；所述上视相机为小视场角面阵CCD相机；所述视觉系统包括条形光源，所述条形光源向所述元件打光，当所述吸嘴吸取元件后移动到所述图像采集辅助装置的正上方时，所述元件反射所述条形光源的光线投到所述反射结构，所述光线再由所述反射结构反射进入所述上视相机成像。本发明提供一种可屏蔽大部分背景、采用小视场角相机且具图像采集辅助装置的多吸嘴贴片机，成像效果佳、生产成本低。

Description

采用小视场角相机且具图像采集辅助装置的多吸嘴贴片机

技术领域

本发明涉及贴片机技术领域，尤其涉及采用小视场角相机且具图像采集辅助装置的多吸嘴贴片机。

背景技术

贴片机是通过移动贴装头把表面贴装元件准确地放置PCB焊盘上的一种设备，其工作流程如下：

第一步，PCB板固定；

第二步，下视相机寻找PCB板基准点；

第三步，吸嘴从料盘吸取元件；

第四步，吸嘴带着元件位移到上视相机上方；

第五步，上视相机拍照确定元件中心相对吸嘴中心位置偏差Δx,Δy,Δθ；

第六步，元件贴装在PCB上等操作。

其中第四步需要对拾取贴片元件进行视觉检测，借以纠正贴片元件拾取过程中发生的不可控偏差Δx,Δy,Δθ。一般此需求由贴片机控制系统配置的图像采集与处理系统完成，也称视觉系统。在多吸嘴贴片机中，一个贴装头成线性布置十几个吸嘴，吸嘴从料盘拾取元件后，经过上视相机上方，上视相机对其进行图像采集。由于吸嘴数目太多，且成线性布置，怎样在有限空间内清晰的将所有吸嘴拾取的元件进行采集成为一个问题，目前此问题解决方法有如下两种：

(1)采用大视场角面阵CCD相机。面阵相机采集的图像，除全局曝光外，图片会显现中间曝光足而亮四周曝光不足而暗，这对吸嘴线性布局的拱架式贴片机来说，意味着处于中间吸嘴拾取的元件将较亮而处于边缘吸嘴拾取的元件将较暗，而且大视场角对像素数量要求也必然然会高，图像背景也将较为复杂，这些因素都会对后续图像处理带来诸多麻烦。

(2)采用线阵CCD相机，需要吸嘴拾取元件后以恒定的速度在线阵CCD相机上方经过。该方法需要严格控制贴装头的运动速度，提高了控制成本，同时线阵CCD相机本身比较昂贵。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种可屏蔽大部分背景、采用小视场角相机且具图像采集辅助装置的多吸嘴贴片机，成像效果佳、生产成本低。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

采用小视场角相机且具图像采集辅助装置的多吸嘴贴片机，包括元件取贴系统、视觉系统和送料系统，所述元件取贴装系统包括呈线性排布的吸嘴和移动装置，所述吸嘴通过所述移动装置活动移动于所述视觉系统的上视相机的上方；

还包括图像采集辅助装置，所述图像采集辅助装置设置于所述吸嘴与所述上视相机之间，且安装于所述视觉系统的上视相机的正上方，所述图像采集辅助装置内部具有反射结构；

所述上视相机为小视场角面阵CCD相机；

所述视觉系统包括条形光源，所述条形光源设置于所述吸嘴与所述图像采集辅助装置之间，并向所述元件打光，当所述吸嘴吸取元件后移动到所述图像采集辅助装置的正上方时，所述元件反射所述条形光源的光线投到所述反射结构，所述光线再由所述反射结构反射进入所述上视相机成像。

更进一步说明，所述反射结构包括支撑架和反射通道；所述反射通道设置有两条，每条所述反射通道由两块反射板组成，分别为第一反射板和第二反射板，所述第一反射板与所述第二反射板相互平行且均与水平面成45°角固定安装于所述支撑架，并由所述支撑架支撑形成所述反射通道；

所述第一反射板的反射面面向所述吸嘴，所述元件将光线反射于所述第一反射板，再由所述第一反射板反射到所述第二反射板，最后由所述第二反射板反射于所述上视相机成像；

两条所述反射通道，其中两块所述第一反射板的底边位于同一直线且具有一个相连点，所述直线位于所述支撑架的底面，且所述相连点为所述支撑架的底面的中心。

更优的，所述支撑架为黑色。

更优的，所述第一反射板和所述第二反射板通过胶水固定于所述支撑架。

更优的，所述支撑架为圆形支撑架，所述圆形支撑架的上下面设置有适用于安装所述反射通道的窗口。

更优的，所述图像采集辅助装置还包括圆形框结构，所述反射结构通过导轨安装于所述圆形框结构的内圈，并通过所述导轨的设置旋转活动于所述圆形框结构内。

更优的，所述圆形框结构由两个半圆外框通过螺钉相连形成的一个圆形框。

更优的，所述圆形框结构为黑色。

本发明的有益效果：1、缩小了多吸嘴贴片机对上视相机大视场角要求；2、可屏蔽大部分背景，简化了图像处理部分；3、反射板的支撑架可在圆形框结构内旋转，可调节相机视场角的缩小程度，可调整成像的效果。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的结构示意图；

图2是本发明的一个实施例的图像采集辅助装置的俯视结构示意图；

图3是本发明的一个实施例的图像采集辅助装置的结构示意图；

图4是本发明的一个实施例的图像采集辅助装置、吸嘴和上视相机使用状态中位置关系的示意图。

其中：元件10、PCB板01、元件取贴系统1、视觉系统2、送料系统3、图像采集辅助装置4、吸嘴11、移动装置12、上视相机21、条形光源22、反射结构41、圆形框结构42、导轨43、支撑架411、反射通道412、第一反射板401、第二反射板402、半圆外框421、螺钉422；

第一反射板底边与线性排布的吸嘴形成的角度α、视场原来长度L0、经反射通道缩小后的视场长度L1。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

采用小视场角相机且具图像采集辅助装置的多吸嘴贴片机，包括元件取贴系统1、视觉系统2和送料系统3，所述元件取贴装系统1包括呈线性排布的吸嘴11和移动装置12，所述吸嘴11通过所述移动装置12活动移动于所述视觉系统2的上视相机21的上方；

还包括图像采集辅助装置4，所述图像采集辅助装置4设置于所述吸嘴11与所述上视相机21之间，且安装于所述视觉系统2的上视相机21的正上方，所述图像采集辅助装置4内部具有反射结构41；

所述上视相机21为小视场角面阵CCD相机；

所述视觉系统2包括条形光源22，所述条形光源22设置于贴片机并向所述元件10打光，当所述吸嘴11吸取元件10后移动到所述图像采集辅助装置4的正上方时，所述元件10反射所述条形光源22的光线投到所述反射结构41，所述光线再由所述反射结构41反射进入所述上视相机21成像。

如图1所示，本发明安装于拱架式贴片机上视相机21上方，首先PCB板01到位固定后元件取贴系统1带着下视相机22运动到PCB板01上方寻找到基准点，然后元件取贴装置1运动到送料系统3上方指定位置，吸嘴11迅速向下运动吸取元件10后返回。当所述吸嘴11吸取元件10后移动到所述图像采集辅助装置4的正上方时，如图4所示，由条形光源22向元件10打光，元件10反射光线投到所述图像采集辅助装置4，最后进入所述上视相机21成像。由于本发明的作用，相当于在上视相机21与元件10间开了个狭长的窗口，利用图像采集辅助装置4内部的反射结构41，只有元件10及部分背景反射光线会进入上视相机21，成像图片不会出现曝光不一致的效果，后续图像处理简单。此外，本发明中的上视相机21能用小视场角面阵CCD相机采集大视场图像，缩小了多吸嘴贴片机对上视相机大视场角要求，省去了使用线阵CCD相机的高成本，结构简单，生产成本低。

更进一步的说明，所述反射结构41包括支撑架411和反射通道412；

所述反射通道412设置有两条，每条所述反射通道412由两块反射板组成，分别为第一反射板401和第二反射板402，所述第一反射板401与所述第二反射板402相互平行且均与水平面成45°角固定安装于所述支撑架411，并由所述支撑架411支撑形成所述反射通道412；

所述第一反射板401的反射面面向所述吸嘴11，所述元件10将光线反射于所述第一反射板401，再由所述第一反射板401反射到所述第二反射板402，最后由所述第二反射板402反射于所述上视相机21成像；

两条所述反射通道412，其中两块所述第一反射板401的底边位于同一直线且具有一个相连点，所述直线位于所述支撑架411的底面，且所述相连点为所述支撑架411的底面的中心。

如图2或图3所示，由第一反射板401和第二反射板402形成的反射通道412需要支撑架411的支撑固定安装，支撑架411的设置可确保反射通道412的正确安装。

反射通道412的设置是用于光线的传播，当吸嘴11运动到图像采集辅助装置4上方后，条形光源10触发打光到所有元件10上，元件10反射光线投影到第一反射板401，如图2所示，长方形反射板通过支撑架411底面的中心的边与这排吸嘴11形成的角度α，由于夹角α的存在，反射光线经分别经第一反射板401投影到第二反射板402，这一段光线也会与x轴形成一夹角α，因此第二反射板402中元件10的像相对于相机中心平移了，最后缩小了对相机视场角的要求，两条反射通道412的设置使原来需要视场长度为L0缩小到只需长度L1，并且缩小量随着夹角α的增大而增大，实现了只要用一小视场角相机就能将元件10的像采集到。所述反射通道412的侧视观察中，如图3所示，两块第一反射板401呈V字形结构，在俯视观察中，如图2所示，两块第一反射板401的底边位于同一直线上。

更优的，所述支撑架411为黑色。黑色不会反射光线，屏蔽大部分背景，图像背景不复杂，使后续图像处理部分变得简单。

更优的，所述第一反射板401和所述第二反射板402通过胶水固定于所述支撑架411。生产制备简单，无需另设用于固定安装的部件。

更优的，所述支撑架411为圆形支撑架，所述圆形支撑架的上下面设置有适用于安装所述反射通道412的窗口。在圆形支撑架上开设有适用于安装所述反射通道412的窗口，圆形支撑架开设的窗口以其圆心对准参照设置即可，制备操作简便。

更优的，所述图像采集辅助装置4还包括圆形框结构42，所述反射结构41通过导轨43安装于所述圆形框结构42的内圈，并通过所述导轨43的设置旋转活动于所述圆形框结构42内。支撑架411安装于圆形框结构42的内圈内且通过导轨43连接，可在圆形框结构42内旋转，圆形框结构42固定在贴片机上并使支撑架411的中心对准上视相机镜头中心。如图2所示，当一排吸嘴11拾取元件10经过图像采集辅助装置4上方时，长方形反射板通过支撑架411底面的中心的边与这排吸嘴11形成的角度α，通过圆形框结构42的设计，使角度α可变，当α越大图片成像效果越好，前提是所有元件10在第一反射板401内成像，这样在相对的第二反射板402内也会有元件10的像，由于α的存在，最后这排吸嘴拾取的元件10被分成两组成像于上视相机21采集到的图片中，两组都往图片中心平移且平行错开，实现小视场角相机拍摄大视场要求。

更优的，所述圆形框结构42由两个半圆外框421通过螺钉422相连形成的一个圆形框。结构简单，安装拆卸方便。

更优的，所述圆形框结构42为黑色。黑色不会反射光线，图像背景不复杂，使后续图像处理部分变得简单。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.采用小视场角相机且具图像采集辅助装置的多吸嘴贴片机，包括元件取贴系统、视觉系统和送料系统，所述元件取贴装系统包括呈线性排布的吸嘴和移动装置，所述吸嘴通过所述移动装置活动移动于所述视觉系统的上视相机的上方，其特征在于：

还包括图像采集辅助装置，所述图像采集辅助装置设置于所述吸嘴与所述上视相机之间，且安装于所述视觉系统的上视相机的正上方，所述图像采集辅助装置内部具有反射结构；

所述上视相机为小视场角面阵CCD相机；

所述视觉系统包括条形光源，所述条形光源设置于所述吸嘴与所述图像采集辅助装置之间，并向所述元件打光，当所述吸嘴吸取元件后移动到所述图像采集辅助装置的正上方时，所述元件反射所述条形光源的光线投到所述反射结构，所述光线再由所述反射结构反射进入所述上视相机成像；

所述反射结构包括支撑架和反射通道；

所述反射通道设置有两条，每条所述反射通道由两块反射板组成，分别为第一反射板和第二反射板，所述第一反射板与所述第二反射板相互平行且均与水平面成45°角固定安装于所述支撑架，并由所述支撑架支撑形成所述反射通道；

所述第一反射板的反射面面向所述吸嘴，所述元件将光线反射于所述第一反射板，再由所述第一反射板反射到所述第二反射板，最后由所述第二反射板反射于所述上视相机成像；

两条所述反射通道，其中两块所述第一反射板的底边位于同一直线且具有一个相连点，所述直线位于所述支撑架的底面，且所述相连点为所述支撑架的底面的中心。

2.根据权利要求1所述的采用小视场角相机且具图像采集辅助装置的多吸嘴贴片机，其特征在于：所述支撑架为黑色。

3.根据权利要求1所述的采用小视场角相机且具图像采集辅助装置的多吸嘴贴片机，其特征在于：所述第一反射板和所述第二反射板通过胶水固定于所述支撑架。

4.根据权利要求1所述的采用小视场角相机且具图像采集辅助装置的多吸嘴贴片机，其特征在于：所述支撑架为圆形支撑架，所述圆形支撑架的上下面设置有适用于安装所述反射通道的窗口。

5.根据权利要求1所述的采用小视场角相机且具图像采集辅助装置的多吸嘴贴片机，其特征在于：所述图像采集辅助装置还包括圆形框结构，所述反射结构通过导轨安装于所述圆形框结构的内圈，并通过所述导轨的设置旋转活动于所述圆形框结构内。

6.根据权利要求5所述的采用小视场角相机且具图像采集辅助装置的多吸嘴贴片机，其特征在于：所述圆形框结构由两个半圆外框通过螺钉相连形成的一个圆形框。

7.根据权利要求5或6所述的采用小视场角相机且具图像采集辅助装置的多吸嘴贴片机，其特征在于：所述圆形框结构为黑色。