CN105345194B - 一种基于机器视觉的pcb焊点定位方法 - Google Patents

一种基于机器视觉的pcb焊点定位方法 Download PDF

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    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/42—Printed circuits

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的PCB焊点定位方法，本发明通过相机获取待定位PCB板上mark点的图像，根据基准件上mark点和任意待定位点的位置关系，确定待定位PCB板上任意待定位点的位置。本发明模型简单、数据采集方便、精确度高，自动化程度高以及可以应用在各种复杂多变的情况中，基于机器视觉的定位方法被广泛应用在工业检测、自动打孔、自动校正等领域。

Description

一种基于机器视觉的PCB焊点定位方法
技术领域
本发明属于机器视觉技术领域，是一种基于机器视觉的PCB焊点定位方法。
背景技术
随着工业自动化的发展，PCB板上电子原件分布密集，而尺寸不断减小，因此在PCB板上单独焊点的难度也越来越大。工业自动化焊点时出现漏焊和脱焊的情况，而焊枪很难定位需要加焊的点，导致PCB板失效，因此需要采用高精度的定位方法定位焊点。普通的定位方法不准确主要是由于卡座固定PCB板的精度不高。
发明内容
本发明针对PCB板焊点精度要求高、两台电机及卡座安装时具有微小偏差等问题，根据机器视觉测量的特点，提出了一种基于机器视觉的PCB焊点定位方法。
一种基于机器视觉的PCB焊点定位方法，包括如下步骤：
步骤1：搭建面向PCB板的自动焊接装置，并将基准PCB板固定在卡座上；
步骤2：系统参数标定阶段：
通过电机移动确定基准PCB板上两个mark点的位置，以及x、y电机运动脉冲与x轴和y轴像素的比值；
步骤3：待定位PCB板参数标定阶段：
通过相机确定待定位PCB板上mark点像素坐标。
步骤4：待定位PCB板定位阶段
通过算法求出待定位点的脉冲偏移量。
本发明的有益效果：本发明通过相机获取待定位PCB板上mark点的图像，根据基准件上mark点和任意待定位点的位置关系，确定待定位PCB板上任意待定位点的位置。本发明模型简单、数据采集方便、精确度高，自动化程度高以及可以应用在各种复杂多变的情况中，基于机器视觉的定位方法被广泛应用在工业检测、自动打孔、自动校正等领域。
附图说明
图1为装置整体示意图；
图2为电机理想运动路径与实际运动路径示意图；
图3为PCB板上各点偏移示意图。
具体实施方式：
如图1所示，PCB板上的两个mark点分别位于两个观测点处，工业相机通过电机运动分别获取两个观测点处的图像，将PCB板固定在卡座内。X轴、Y轴电机与理想的垂直方向有一定的偏差，建立以电机原点为原点，理论的X轴、Y轴电机为X轴和Y轴、像素为单位的坐标系。
步骤1所搭建的面向PCB板的自动焊接装置，包括底座、运动执行机构、固定PCB板的卡座和一台工业相机；
自动焊接装置上设置有两个相机观测点，分别为观测点1和观测点2；运动执行机构包括电机X和电机Y，运动执行机构固定在底座上，同时与固定PCB板的卡座相连，用于控制卡座做平移运动。
步骤2所述的系统参数标定阶段，具体如下：
2-1.将基准PCB板安装固定在卡座内，通过两台电机的移动，分别使基准PCB板上两个mark点位于相机视野内。记录电机运动到观测点1和观测点2的脉冲分别为(PAX,PAY)、(PBX,PBY)，两个mark点在相机中的像素坐标分别是(CAX,CAY)、(CBX,CBY)。同时精确定位基准PCB板上的待定位点，记录电机运动的脉冲为(PCX,PCY)。
2-2.当基准PCB板上mark点位于相机视野内时，通过电机的运动确定电机及卡座安装时的微小偏差：X轴电机运动P1脉冲，运动前后mark点的像素坐标分别为(C1X,C1Y)，(C2X,C2Y)；Y轴电机运动P2脉冲，运动前后mark点的像素坐标分别为(C3X,C3Y)，(C4X,C4Y)。
由此可得X轴、Y轴电机运动时，图像在水平、竖直方向上像素变化与平移脉冲的比值分别为:
2-3.由此可得基准PCB板上两个mark点和待定位点的坐标(XA,YA)、(XB,YB)、(XC，YC)分别为：
步骤3所述的待定位PCB板参数标定阶段，具体如下：
3-1.将待定位PCB板安装固定在卡座内，由于卡座缝隙和固定误差，待定位板与基准板之间存在位置偏差。通过电机分别移动到观测点1和观测点2，此时两个mark点在相机中的像素坐标分别是(CAX',CAY')、(CBX',CBY')。
3-2.由此可得待定位PCB板上两个mark点的坐标(XA',YA')、(XB',YB')分别为：
步骤4所述的待定位PCB板定位阶段，具体如下：
4-1.根据旋转平移原理列出方程：
(x,y)为基准板上的点，(x',y')为待定位板上相应的点，α为旋转角，tx、ty为平移量。由此求得旋转角度和平移量分别为：
当x2'＜x1'时α＝α+180°；x2＜x1当时α＝α-180°；(x1,y1)，(x2,y2)基准板上两个mark点的坐标，(x1',y1')，(x2',y2')待定位板上两个mark点的坐标；
4-2.将(6)得到的参数和待定位点坐标(XC,YC)带入(4)可得焊点实际坐标：
4-3.如图2、图3所示，将焊点坐标转换为两台电机的脉冲量，根据如下坐标与脉冲关系式：
可得电机X、Y的实际偏移脉冲为：
4-4.可得待定位点与基准件上点的脉冲偏移量为：

Claims (1)

1.一种基于机器视觉的PCB焊点定位方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1所搭建的面向PCB板的自动焊接装置，包括底座、运动执行机构、固定PCB板的卡座和一台工业相机；
自动焊接装置上设置有两个相机观测点，分别为观测点1和观测点2；运动执行机构包括电机X和电机Y，运动执行机构固定在底座上，同时与固定PCB板的卡座相连，用于控制卡座做平移运动；
步骤2系统参数标定阶段，具体如下：
2-1.将基准PCB板安装固定在卡座内，通过两台电机的移动，分别使基准PCB板上两个mark点位于相机视野内；记录电机运动到观测点1和观测点2的脉冲分别为(PAX,PAY)、(PBX,PBY)，两个mark点在相机中的像素坐标分别是(CAX,CAY)、(CBX,CBY)；同时精确定位基准PCB板上的待定位点，记录电机运动的脉冲为(PCX,PCY)；
2-2.当基准PCB板上mark点位于相机视野内时，通过电机的运动确定电机及卡座安装时的微小偏差：X轴电机运动P1脉冲，运动前后mark点的像素坐标分别为(C1X,C1Y)，(C2X,C2Y)；Y轴电机运动P2脉冲，运动前后mark点的像素坐标分别为(C3X,C3Y)，(C4X,C4Y)；
由此可得X轴、Y轴电机运动时，图像在水平、竖直方向上像素变化与平移脉冲的比值分别为:
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2-3.由此可得基准PCB板上两个mark点和待定位点的坐标(XA,YA)、(XB,YB)、(XC,YC)分别为：
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步骤3待定位PCB板参数标定阶段，具体如下：
3-1.将待定位PCB板安装固定在卡座内，由于卡座缝隙和固定误差，待定位板与基准板之间存在位置偏差；通过电机分别移动到观测点1和观测点2，此时两个mark点在相机中的像素坐标分别是(CAX',CAY')、(CBX',CBY')；
3-2.由此可得待定位PCB板上两个mark点的坐标(XA',YA')、(XB',YB')分别为：
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(x,y)为基准板上的点，(x',y')为待定位板上相应的点，α为旋转角，tx、ty为平移量；由此求得旋转角度和平移量分别为：
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4-3.将焊点坐标转换为两台电机的脉冲量，根据如下坐标与脉冲关系式：
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可得电机X、Y的实际偏移脉冲为：
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4-4.可得待定位点与基准件上点的脉冲偏移量为：
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