CN105467294B - 一种用于pcba自动测试的定位系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于PCBA自动测试的定位系统和方法，该系统包含工作台；设置在工作台上的机器人，用于执行PCBA产品的转移动作；若干个测试夹具，其分布在机器人的周边，且位于机器人的作业范围内；移动相机，其固定于机器人末端，随机器人动态移动，用于采集PCBA产品上表面的标记点图像和测试夹具的标记点图像；固定相机，其固定在工作台上且拍摄方向垂直于工作台上表面，用于采集PCBA产品底面的标记点图像；视觉处理系统，用于根据PCBA产品上表面、底面的标记点图像及测试夹具的标记点图像得到机器人及所有测试夹具的位姿信息。本发明能够消除由真空吸盘引起的偏差，定位精度高，而且实现了对测试夹具的快速标定。

Description

一种用于PCBA自动测试的定位系统和方法

技术领域

本发明涉及机器视觉定位技术，特别涉及一种用于PCBA自动测试的定位系统和方法。

背景技术

对电子产品PCBA的测试，现有人工操作和自动测试两种方式。由于人工操作方式存在操作不规范引、人工成本不断增加等原因，越来越多的厂家倾向于采用技术成熟的自动化测试设备以完成PCBA的全自动测试。

实现PCBA自动测试需要解决两个难点：PCBA的自动定位，产品换型后测试夹具的快速标定。现有的PCBA自动测试设备，多数采用机器人示教或单相机定位方式以实现产品自动定位，机器人示教方式的缺点是示教工作量大、操作烦琐，单相机定位方式无法消除真空吸盘引起的偏差，导致最终的定位精度差；现有的PCBA自动测试设备，在更换测试夹具后，需要通过手动调整或机器人示教进行夹具标定，调整时间或标定时间长，无法满足不停产、快速换型的需求。

因此，突破高精度自动定位和测试夹具快速标定，对提升PCBA自动测试设备的性能显得十分关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于PCBA自动测试的定位系统和方法，消除由真空吸盘引起的偏差，定位精度高，而且实现了对测试夹具的快速标定。

为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于PCBA自动测试的定位系统，其特点是，包含：

工作台；

设置在工作台上的机器人，用于执行PCBA产品的转移动作；

若干个测试夹具，其分布在机器人的周边，且位于机器人的作业范围内；

移动相机，其固定于机器人末端，随机器人动态移动，用于采集PCBA产品上表面的标记点图像和测试夹具的标记点图像；

固定相机，其固定在工作台上且拍摄方向垂直于工作台上表面，用于采集PCBA产品底面的标记点图像；

视觉处理系统，用于根据PCBA产品上表面、底面的标记点图像及测试夹具的标记点图像得到所述机器人及所有测试夹具的位姿信息。

该定位系统还包含：

真空吸盘，其与所述的机器人相衔接；

上料托盘，其设置在工作台上，用于PCBA产品的供料。

所述的视觉处理系统包含：

图像处理模块，用于对图像的特征提取，将所述图像的特征与标准模板进行几何匹配，输出像素坐标；

坐标运算模块，其输入端连接图像处理模块，用于根据像素坐标得出机器人动作的位姿信息及所有测试夹具的位姿信息。

一种用于PCBA自动测试的定位方法，其特点是，该定位方法包含如下步骤：

S1，机器人带动移动相机至上料托盘的其中一个存料位置的上方，由移动相机获取PCBA产品上表面的标记点图像；

S2，视觉处理系统根据PCBA产品上表面的标记点图像得到所述机器人取料点的位姿信息；

S3，根据所述机器人取料点的位姿信息，机器人运动至取料点，真空吸盘吸取PCBA产品；

S4，机器人将PCBA产品移动至固定相机上方，由固定相机2获取PCBA产品底面的标记点图像；

S5，视觉处理系统根据PCBA产品上表面的标记点图像得到机器人放置PCBA产品至测试夹具时机器人的应有位姿信息；

S6，机器人运动至放置点，真空吸盘关闭，完成PCBA产品自动取放任务。

所述的步骤S1之前还包含：

S0，采集图像模板和对机器人特定点示教。

所述的步骤S0具体包含：

S0.1，托盘的存料位置放置一取料标定用PCBA，机器人带动移动相机至该存料位置上方，由移动相机采集取料标定用PCBA上表面的标记点图像，并将图像信息发送至视觉处理系统，作为首次定位的标准模板；

S0.2，示教机器人带动真空吸盘吸取取料标定用PCBA，保存此示教点机器人的位姿信息；

S0.3，取料标定用PCBA后，机器人带动取料标定用PCBA至固定相机的上方，由固定相机获取PCBA底面的标记点图像，并将图像信息发送至视觉处理系统，作为再次定位的标准模板；

S0.4，示教机器人将取料标定用PCB放入其中一个测试夹具，保存此示教点机器人的位姿信息；

S0.5，示教机器人将移动相机分别置于各个测试夹具的上方，由移动相机获取各测试夹具的标记点图像，视觉处理系统根据测试夹具的标记点图像得到各测试夹具位姿信息。

所述的步骤S6后还包含：

步骤S7，对所有测试夹具的位姿进行标定。

所述的步骤S7具体包含：

S7.1，机器人带动移动相机至其中一个测试夹具，由移动相机获取所述测试夹具的标记点图像，并将图像信息发送至视觉处理系统，作为测试夹具标定的标准模板；

S7.2，机器人带动移动相机至其它测试夹具，由移动相机依次获取测试夹具的标记点图像，并将图像信息发送至视觉处理系统；

S7.3，视觉处理系统根据测试夹具的标记点图像得到各测试夹具位姿信息。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明由于采用了双CCD相机，对吸取后的PCBA进行了再次定位，消除了由真空吸盘引起的偏差，提高了最终定位精度；利用工业机器人和移动相机实现了测试夹具的快速自动标定，减少了机器人示教工作量，缩短了标定时间。

附图说明

图1为本发明一种用于PCBA自动测试的定位系统的结构示意图；

图2为本发明视觉处理系统的框图；

图3为本发明一种用于PCBA自动测试的定位方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，一种用于PCBA自动测试的定位系统，包含：工作台7；设置在工作台7上的机器人3，用于执行PCBA产品的转移动作；若干个测试夹具5，其分布在机器人3的周边，且位于机器人3的作业范围内；移动相机1，其固定于机器人3末端，随机器人3动态移动，用于采集PCBA产品上表面的标记点图像和测试夹具的标记点图像；固定相机2，其固定在工作台7上且拍摄方向垂直于工作台上表面，用于采集PCBA产品底面的标记点图像；视觉处理系统8，用于根据PCBA产品上表面、底面的标记点图像及测试夹具的标记点图像得到所述机器人及所有测试夹具的位姿信息（位置和姿态信息）；真空吸盘6，其与所述的机器人3相衔接；上料托盘4，其设置在工作台7上，用于PCBA产品的供料。本实施例中，机器人3为平面多关节4轴机器人或关节型6轴机器人。

如图2所示，上述的视觉处理系统8包含：图像处理模块81，用于对图像的特征提取，将所述图像的特征与标准模板进行几何匹配，输出像素坐标；坐标运算模块82，其输入端连接图像处理模块81，用于根据像素坐标得出机器人动作的位姿信息及所有测试夹具的位姿信息。坐标运算模块82根据像素坐标，依次进行相机坐标计算、机器人坐标计算，最终得到世界坐标（即物体的位置和姿态信息）。

如图3所示，一种用于PCBA自动测试的定位方法，该定位方法包含如下步骤：

S1，机器人3带动移动相机1至上料托盘4的其中一个存料位置的上方，由移动相机1获取PCBA产品上表面的标记点图像；

S2，视觉处理系统8根据PCBA产品上表面的标记点图像得到所述机器人3取料点的位姿信息，实现PCBA产品的首次定位；

S3，根据所述机器人3取料点的位姿信息，机器人3运动至取料点，真空吸盘吸取PCBA产品；

S4，机器人3将PCBA产品移动至固定相机2上方，由固定相机2获取PCBA产品底面的标记点图像；

S5，视觉处理系统8根据PCBA产品上表面的标记点图像得到机器人3放置PCBA产品至测试夹具时机器人的应有位姿信息，实现PCBA产品的再次定位；

S6，机器人3运动至放置点，真空吸盘6关闭，完成PCBA产品自动取放任务。

在具体实施例中，上述的步骤S1之前还包含：

S0，采集图像模板和对机器人特定点示教，具体包含：

S0.1，托盘4的存料位置放置一取料标定用PCBA，机器人带动移动相机至该存料位置上方，由移动相机采集取料标定用PCBA上表面的标记点图像，并将图像信息发送至视觉处理系统，作为首次定位的标准模板；

S0.2，示教机器人3带动真空吸盘吸取取料标定用PCBA，保存此示教点机器人的位姿信息；

S0.3，取料标定用PCBA后，机器人带动取料标定用PCBA至固定相机2的上方，由固定相机2获取PCBA底面的标记点图像，并将图像信息发送至视觉处理系统，作为再次定位的标准模板；

S0.4，示教机器人3将取料标定用PCB放入其中一个测试夹具，保存此示教点机器人3的位姿信息；

S0.5，示教机器人3将移动相机1分别置于各个测试夹具5的上方，由移动相机1获取各测试夹具5的标记点图像，视觉处理系统8根据测试夹具的标记点图像得到各测试夹具位姿信息。

在具体实施例中，上述的步骤S6后还包含：

步骤S7，对所有测试夹具5的位姿进行标定，具体包含：

S7.1，机器人3带动移动相机1至其中一个测试夹具5，由移动相机1获取测试夹具5的标记点图像，并将图像信息发送至视觉处理系统8，作为测试夹具标定的标准模板；

S7.2，机器人3带动移动相机1至其它测试夹具5，由移动相机1依次获取测试夹具5的标记点图像，并将图像信息发送至视觉处理系统；

S7.3，视觉处理系统8根据测试夹具5的标记点图像得到各测试夹具位姿信息。

综上所述，本发明一种用于PCBA自动测试的定位系统和方法，消除由真空吸盘引起的偏差，定位精度高，而且实现了对测试夹具的快速标定。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种用于PCBA自动测试的定位系统，其特征在于，包含：

工作台；

设置在工作台上的机器人，用于执行PCBA产品的转移动作；

若干个测试夹具，其分布在机器人的周边，且位于机器人的作业范围内；

移动相机，其固定于机器人末端，随机器人动态移动，用于采集PCBA产品上表面的标记点图像和测试夹具的标记点图像；

固定相机，其固定在工作台上且拍摄方向垂直于工作台上表面，用于采集PCBA产品底面的标记点图像；

视觉处理系统，用于根据PCBA产品上表面、底面的标记点图像及测试夹具的标记点图像得到所述机器人及所有测试夹具的位姿信息；

真空吸盘，其与所述的机器人相衔接；

上料托盘，其设置在工作台上，用于PCBA产品的供料。

2.如权利要求1所述的用于PCBA自动测试的定位系统，其特征在于，所述的视觉处理系统包含：

图像处理模块，用于对图像的特征提取，将所述图像的特征与标准模板进行几何匹配，输出像素坐标；

坐标运算模块，其输入端连接图像处理模块，用于根据像素坐标得出机器人动作的位姿信息及所有测试夹具的位姿信息。

3.一种用于PCBA自动测试的定位方法，其特征在于，该定位方法包含如下步骤：

S1，机器人带动移动相机至上料托盘的其中一个存料位置的上方，由移动相机获取PCBA产品上表面的标记点图像；

S2，视觉处理系统根据PCBA产品上表面的标记点图像得到所述机器人取料点的位姿信息；

S3，根据所述机器人取料点的位姿信息，机器人运动至取料点，真空吸盘吸取PCBA产品；

S4，机器人将PCBA产品移动至固定相机上方，由固定相机获取PCBA产品底面的标记点图像；

S5，视觉处理系统根据PCBA产品上表面的标记点图像得到机器人放置PCBA产品至测试夹具时机器人的应有位姿信息；

S6，机器人运动至放置点，真空吸盘关闭，完成PCBA产品自动取放任务。

4.如权利要求3所述的用于PCBA自动测试的定位方法，其特征在于，所述的步骤S1之前还包含：

S0，采集图像模板和对机器人特定点示教。

5.如权利要求4所述的用于PCBA自动测试的定位方法，其特征在于，所述的步骤S0具体包含：

S0.1，托盘的存料位置放置一取料标定用PCBA，机器人带动移动相机至该存料位置上方，由移动相机采集取料标定用PCBA上表面的标记点图像，并将图像信息发送至视觉处理系统，作为首次定位的标准模板；

S0.2，示教机器人带动真空吸盘吸取取料标定用PCBA，保存此示教点机器人的位姿信息；

S0.3，真空吸盘吸取取料标定用PCBA后，机器人带动取料标定用PCBA至固定相机的上方，由固定相机获取PCBA底面的标记点图像，并将图像信息发送至视觉处理系统，作为再次定位的标准模板；

S0.4，示教机器人将取料标定用PCBA放入其中一个测试夹具，保存此示教点机器人的位姿信息；

S0.5，示教机器人将移动相机分别置于各个测试夹具的上方，由移动相机获取各测试夹具的标记点图像，视觉处理系统根据测试夹具的标记点图像得到各测试夹具位姿信息。

6.如权利要求3所述的用于PCBA自动测试的定位方法，其特征在于，所述的步骤S6后还包含：

步骤S7，对所有测试夹具的位姿进行标定。

7.如权利要求6所述的用于PCBA自动测试的定位方法，其特征在于，所述的步骤S7具体包含：

S7.1，机器人带动移动相机至其中一个测试夹具，由移动相机获取所述测试夹具的标记点图像，并将图像信息发送至视觉处理系统，作为测试夹具标定的标准模板；

S7.2，机器人带动移动相机至其它测试夹具，由移动相机依次获取测试夹具的标记点图像，并将图像信息发送至视觉处理系统；

S7.3，视觉处理系统根据测试夹具的标记点图像得到各测试夹具位姿信息。