CN111386024B - 一种双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入方法及系统，通过判断两引脚末端之间的距离是否大于相邻两插件孔之间的距离，若是，逆时针旋转元器件至左引脚竖直向下，记录旋转角度，然后计算旋转后右引脚末端与右插件孔之间的第一水平距离，插入左引脚后，按第一水平距离水平向左移动机械手，最后按旋转角度顺时针旋转电子元器件插入右引脚；若否，逆时针旋转元器件至左引脚竖直向下，记录旋转角度，然后计算旋转后右引脚末端与右插件孔之间的第二水平距离，插入左引脚后，按第二水平距离水平向右移动机械手，最后按旋转角度顺时针旋转电子元器件插入右引脚。本发明使一些引脚间距误差较大的元器件能够正常用于贴片机和插件机器人作业。

Description

一种双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入方法及系统

技术领域

本发明涉及电子加工领域，特别是涉及一种双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入方法及系统。

背景技术

现今，大部分厂家都是单纯通过人工和插件机器人来对带引脚的电子元器件进行电路板置件，通过CCD摄像机得到元器件的二维图像，对二维图像进行二值化处理，使得所采集的特征点和特征点所在的基准面有明显的特征差异，从而利于对图像的快速处理和分析。图像特征点的像素坐标和机器人在特征点作业时的机器人坐标经过分析后得到两个点分别所在的坐标系之间的转换关系，使用机器视觉算法、圆拟合和线拟合以及特征匹配等步骤对所采集照片处理，每次新采集的图像与之前采集的标准图像经过处理后的差异用不同的变量进行表示，进而得到对图像的数字化描述，数字化描述后即可实时知道特征点的准确位置从而实现对物体的状态表达。但是有一部分的元器件在生产之前没有统一的引脚的标准，从而需要在插件之前对其进行统一的引脚的处理。例如截断统一长度的引脚。元器件引脚的间距也同样存在着较大误差，人工和插件机器人进行作业的精度要求很高，这样就给人工和插件机器人提出了更高的要求。但如今现有的插件模式仅仅只是机器通过相机捕捉引脚特征点获取元器件的引脚间距以及印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)孔位的间距进行比对，比对这两个间距的差距从而决定对这个元器件的丢弃与否，这样单一的检测模式对元器件和PCB孔位这两个间距的误差要求很高，导致插件过程中很多不符合自动化插件的元器件只能由手工进行插件，大大降低了生产效率。手工插件的步骤需要大量的劳动力的同时额外增加了生产成本。

现如今，很多电子元器件还是双列直插封装(Dual In-line Package，DIP)，也称为DIP封装，该封装方式的元器件是直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接。DIP封装的元器件对其进行插件作业时应特别小心，以免损坏元器件管脚。DIP插件是电子生产制造过程中的一个环节，有手工插件，也有插件机器人插件。把指定的元器件物料插入到电路板指定的位置，电路板插件后还要经过波峰焊，把电子元器件焊在电路板上。对于插装好的元器件，要进行检查，是否插错、漏插，检查后最终完成电路板的焊接工序。

在电路板的制作过程中，元器件引脚是否置于正确的位置决定了这一批电路板的品质。不良率越低，代表该批次的产品的品质越好。在电路板的制作过程中，人工和插件机器人对插件动作要求精度相对较高，在一些比较特殊的元器件中由于引脚的偏差偏大，即引脚间距并不等于电路板上插件孔间距，在这些特殊的元器件的插件作业中，继而可能发生的缺陷也相对较多。如果不能及时将缺陷发现和修复，将影响人工和插件机器人对元器件正常的插件作业。

发明内容

本发明的目的是提供一种双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入方法及系统，使一些引脚间距误差较大的元器件能够正常用于贴片机和插件机器人作业。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入方法，包括：

获取机械手的初始位置坐标；所述初始位置为机械手进行插件的位置以及对插件孔进行拍照的位置；

获取插件孔的初始图像，并根据所述初始图像计算插件孔在初始图像视野中的初始像素坐标；

获取插件孔的当前图像，并根据所述当前图像计算插件孔在当前图像视野中的当前像素坐标以及相邻两插件孔之间的距离；

根据所述当前像素坐标与所述初始像素坐标之间的差值计算机械手的移动量，并将所述移动量发送至机械手以控制所述机械手按照所述移动量移动；

实时获取电子元器件的引脚图像，根据所述引脚图像计算两引脚末端之间的距离；

判断所述两引脚末端之间的距离是否大于所述相邻两插件孔之间的距离，得到判断结果；

若所述判断结果为是，则发送逆时针旋转指令至机械手以控制所述机械手逆时针旋转电子元器件至左引脚竖直向下，记录机械手的旋转角度，然后计算旋转后右引脚末端与右插件孔之间的第一水平距离，并将所述第一水平距离发送至机械手以控制所述机械手将左引脚插入左插件孔后，按照所述第一水平距离水平向左移动，最后发送顺时针旋转指令至机械手以控制所述机械手按照所述旋转角度顺时针旋转电子元器件后，将右引脚插入右插件孔；

若所述判断结果为否，则发送逆时针旋转指令至机械手以控制所述机械手逆时针旋转电子元器件至左引脚竖直向下，记录机械手的旋转角度，然后计算旋转后右引脚末端与右插件孔之间的第二水平距离，并将所述第二水平距离发送至机械手以控制所述机械手将左引脚插入左插件孔后，按照所述第二水平距离水平向右移动，最后发送顺时针旋转指令至机械手以控制所述机械手按照所述旋转角度顺时针旋转电子元器件后，将右引脚插入右插件孔。

可选的，所述根据所述初始图像计算插件孔在初始图像视野中的初始像素坐标，具体包括：

基于机器视觉中的匹配ROI的方法对所述初始图像中的插件孔进行坐标点定位，得到插件孔在初始图像视野中的初始像素坐标。

可选的，所述根据所述当前图像计算插件孔在当前图像视野中的当前像素坐标以及相邻两插件孔之间的距离，具体包括：

基于机器视觉中的匹配ROI的方法对所述当前图像中的插件孔进行坐标点定位，得到插件孔在当前图像视野中的当前像素坐标；

根据所述插件孔在当前图像视野中的当前像素坐标计算相邻两插件孔之间的距离。

可选的，所述根据所述当前像素坐标与所述初始像素坐标之间的差值计算机械手的移动量，具体包括：

通过机械手与相机标定，计算出像素当量；

计算所述当前像素坐标与所述初始像素坐标之间的差值；

计算所述像素当量与所述差值的乘积，得到机械手的移动量。

可选的，所述发送逆时针旋转指令至机械手以控制所述机械手逆时针旋转电子元器件至左引脚竖直向下，具体包括：

发送逆时针旋转指令至机械手以控制所述机械手逆时针旋转电子元器件；

实时判断旋转过程中所述引脚图像中左引脚的投影面积是否达到最小投影面积，得到判断结果；

若所述判断结果为是，则确定左引脚竖直向下，发送停止旋转指令给机械手；

若所述判断结果为否，则继续判断所述引脚图像中左引脚的投影面积是否达到最小投影面积。

可选的，所述第一水平距离是根据公式

计算；式中，w₁为所述第一水平距离，x₁为所述两引脚末端之间的距离，x₂为所述相邻两插件孔之间的距离，d为旋转后右引脚末端与电路板之间的距离。

可选的，所述第二水平距离是根据公式

计算；式中，w₂为所述第二水平距离，x₁为所述两引脚末端之间的距离，x₂为所述相邻两插件孔之间的距离，d为旋转后右引脚末端与电路板之间的距离。

可选的，所述旋转后右引脚末端与电路板之间的距离是根据公式d＝sinα·x₁计算；式中，d为旋转后右引脚末端与电路板之间的距离，x₁为所述两引脚末端之间的距离，α为电子元器件与左引脚之间的角度，且α＜θ₃，其中，tanθ₃＝插件孔的直径/电路板的厚度。

为实现上述目的，本发明还提供了如下方案：

一种双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入系统，包括：

机械手位置获取模块，用于获取机械手的初始位置坐标；所述初始位置为机械手进行插件的位置以及对插件孔进行拍照的位置；

插件孔初始图像获取模块，用于获取插件孔的初始图像，并根据所述初始图像计算插件孔在初始图像视野中的初始像素坐标；

插件孔当前图像获取模块，用于获取插件孔的当前图像，并根据所述当前图像计算插件孔在当前图像视野中的当前像素坐标以及相邻两插件孔之间的距离；

机械手移动量计算模块，用于根据所述当前像素坐标与所述初始像素坐标之间的差值计算机械手的移动量，并将所述移动量发送至机械手以控制所述机械手按照所述移动量移动；

引脚图像获取模块，用于实时获取电子元器件的引脚图像，根据所述引脚图像计算两引脚末端之间的距离；

距离判断模块，用于判断所述两引脚末端之间的距离是否大于所述相邻两插件孔之间的距离，得到判断结果；

第一引脚插入模块，用于当距离判断模块的输出结果为所述两引脚末端之间的距离大于所述相邻两插件孔之间的距离时，发送逆时针旋转指令至机械手以控制所述机械手逆时针旋转电子元器件至左引脚竖直向下，记录机械手的旋转角度，然后计算旋转后右引脚末端与右插件孔之间的第一水平距离，并将所述第一水平距离发送至机械手以控制所述机械手将左引脚插入左插件孔后，按照所述第一水平距离水平向左移动，最后发送顺时针旋转指令至机械手以控制所述机械手按照所述旋转角度顺时针旋转电子元器件后，将右引脚插入右插件孔；

第二引脚插入模块，用于当距离判断模块的输出结果为所述两引脚末端之间的距离小于所述相邻两插件孔之间的距离时，发送逆时针旋转指令至机械手以控制所述机械手逆时针旋转电子元器件至左引脚竖直向下，记录机械手的旋转角度，然后计算旋转后右引脚末端与右插件孔之间的第二水平距离，并将所述第二水平距离发送至机械手以控制所述机械手将左引脚插入左插件孔后，按照所述第二水平距离水平向右移动，最后发送顺时针旋转指令至机械手以控制所述机械手按照所述旋转角度顺时针旋转电子元器件后，将右引脚插入右插件孔。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开的双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入方法及系统，通过对电路板的插件孔图像和电子元器件的引脚图像进行处理，得到相邻两插件孔之间的距离以及两引脚末端之间的距离，通过比较相邻两插件孔之间的距离以及两引脚末端之间的距离的大小，判断逆时针旋转电子元器件并成功插入左引脚后机械手的移动方向，以及根据相邻两插件孔之间的距离、两引脚末端之间的距离以及旋转后右引脚末端与电路板之间的距离计算机械手的移动量，根据移动量移动抓取有电子元器件的机械手，顺时针旋转电子元器件后即可成功插入右引脚，从而实现对一些引脚间距误差较大元器件插件作业的自我矫正功能，使一些引脚间距误差较大的元器件能够正常用于贴片机和插件机器人作业。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入方法实施例的流程图；

图2为本发明两引脚末端之间的距离大于相邻两插件孔之间的距离时的旋转示意图；

图3为本发明插件孔的示意图；

图4为本发明两引脚末端之间的距离小于相邻两插件孔之间的距离时的旋转示意图；

图5为本发明的算法流程图；

图6为本发明双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入系统实施例的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入方法及系统，使一些引脚间距误差较大的元器件能够正常用于贴片机和插件机器人作业。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入方法实施例的流程图。参见图1，该双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入方法包括：

步骤101：获取机械手的初始位置坐标；所述初始位置为机械手进行插件的位置以及对插件孔进行拍照的位置。

步骤102：获取插件孔的初始图像，并根据所述初始图像计算插件孔在初始图像视野中的初始像素坐标。

其中，根据所述初始图像计算插件孔在初始图像视野中的初始像素坐标具体包括：

基于机器视觉中的匹配ROI的方法对所述初始图像中的插件孔进行坐标点定位，得到插件孔在初始图像视野中的初始像素坐标。

步骤103：获取插件孔的当前图像，并根据所述当前图像计算插件孔在当前图像视野中的当前像素坐标以及相邻两插件孔之间的距离。

其中，根据所述当前图像计算插件孔在当前图像视野中的当前像素坐标以及相邻两插件孔之间的距离具体包括：

基于机器视觉中的匹配ROI的方法对所述当前图像中的插件孔进行坐标点定位，得到插件孔在当前图像视野中的当前像素坐标。

根据所述插件孔在当前图像视野中的当前像素坐标计算相邻两插件孔之间的距离。

步骤104：根据所述当前像素坐标与所述初始像素坐标之间的差值计算机械手的移动量，并将所述移动量发送至机械手以控制所述机械手按照所述移动量移动。

其中，根据所述当前像素坐标与所述初始像素坐标之间的差值计算机械手的移动量具体包括：

通过机械手与相机标定，计算出像素当量。

计算所述当前像素坐标与所述初始像素坐标之间的差值。

计算所述像素当量与所述差值的乘积，得到机械手的移动量。

步骤105：实时获取电子元器件的引脚图像，根据所述引脚图像计算两引脚末端之间的距离。

步骤106：判断所述两引脚末端之间的距离是否大于所述相邻两插件孔之间的距离，得到判断结果。

步骤107：若所述判断结果为是，则发送逆时针旋转指令至机械手以控制所述机械手逆时针旋转电子元器件至左引脚竖直向下，记录机械手的旋转角度，然后计算旋转后右引脚末端与右插件孔之间的第一水平距离，并将所述第一水平距离发送至机械手以控制所述机械手将左引脚插入左插件孔后，按照所述第一水平距离水平向左移动，最后发送顺时针旋转指令至机械手以控制所述机械手按照所述旋转角度顺时针旋转电子元器件后，将右引脚插入右插件孔。

其中，发送逆时针旋转指令至机械手以控制所述机械手逆时针旋转电子元器件至左引脚竖直向下具体包括：

发送逆时针旋转指令至机械手以控制所述机械手逆时针旋转电子元器件。

实时判断旋转过程中所述引脚图像中左引脚的投影面积是否达到最小投影面积，得到判断结果。

若所述判断结果为是，则确定左引脚竖直向下，发送停止旋转指令给机械手。

若所述判断结果为否，则继续判断所述引脚图像中左引脚的投影面积是否达到最小投影面积。

图2为本发明两引脚末端之间的距离大于相邻两插件孔之间的距离时的旋转示意图。参见图2，所述第一水平距离是根据公式

计算；式中，w₁为所述第一水平距离，x₁为所述两引脚末端之间的距离，x₂为所述相邻两插件孔之间的距离，d为旋转后右引脚末端与电路板之间的距离。

所述旋转后右引脚末端与电路板之间的距离是根据公式d＝sinα·x₁计算；式中，d为旋转后右引脚末端与电路板之间的距离，x₁为所述两引脚末端之间的距离，α为电子元器件与左引脚之间的角度，且α＜θ₃，其中，tanθ₃＝插件孔的直径/电路板的厚度。图3为本发明插件孔的示意图。参见图3，tanθ₃＝插件孔的直径R/电路板的厚度H。

步骤108：若所述判断结果为否，则发送逆时针旋转指令至机械手以控制所述机械手逆时针旋转电子元器件至左引脚竖直向下，记录机械手的旋转角度，然后计算旋转后右引脚末端与右插件孔之间的第二水平距离，并将所述第二水平距离发送至机械手以控制所述机械手将左引脚插入左插件孔后，按照所述第二水平距离水平向右移动，最后发送顺时针旋转指令至机械手以控制所述机械手按照所述旋转角度顺时针旋转电子元器件后，将右引脚插入右插件孔。

在该实施例中，判断两引脚末端之间的距离是否大于相邻两插件孔之间的距离，得到的判断结果只包括两种情况，一种情况是两引脚末端之间的距离大于相邻两插件孔之间的距离，另一种情况则是两引脚末端之间的距离小于相邻两插件孔之间的距离。当两引脚末端之间的距离等于相邻两插件孔之间的距离时，该元器件的引脚间距并不存在误差，能正常用于贴片机和插件机器人作业，因此并不需要利用本发明的方法进行调整和矫正。

图4为本发明两引脚末端之间的距离小于相邻两插件孔之间的距离时的旋转示意图。参见图4，所述第二水平距离是根据公式

计算；式中，w₂为所述第二水平距离，x₁为所述两引脚末端之间的距离，x₂为所述相邻两插件孔之间的距离，d为旋转后右引脚末端与电路板之间的距离。

本发明公开的双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入方法，为了解决一些引脚间距误差较大的元器件不能正常用于贴片机和插件机器人作业的问题，基于原有算法，即通过CCD摄像机得到元器件的二维图像，对二维图像进行二值化处理，使得所采集的特征点和特征点所在的基准面有明显的特征差异，从而利于对图像的快速处理和分析。图像特征点的像素坐标和机器人在特征点作业时的机器人坐标经过分析后得到两个点分别所在的坐标系之间的转换关系，使用机器视觉算法、圆拟合和线拟合以及特征匹配等步骤对所采集照片处理，每次新采集的图像与之前采集的标准图像经过处理后的差异用不同的变量进行表示，进而得到对图像的数字化描述，数字化描述后即可实时知道特征点的准确位置从而实现对物体的状态表达。在上述原有算法的基础上加入数学的三角函数，这种算法依赖于元器件的引脚和电路板孔位的相对位置和元器件引脚偏置方向。将依赖的数据使用机器视觉算法计算出来，之后采用数学中的三角函数计算出相对应的变量后，插件机器人利用已求出的变量进行相应的运动。通过旋转一个比较合适的角度，使得其中一个引脚垂直插入位孔后，然后利用之前计算好的距离进行位移，位移之后反方向旋转一样的角度后，另一个引脚即可自动插进对应的位孔，这些步骤之后即可实现双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入，从而实现对一些引脚间距误差较大元器件插件作业的自我矫正功能。

图5为本发明的算法流程图。参见图5，本发明提供了一种基于机器视觉的双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入算法，该基于机器视觉的双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入算法，其实施方法为：对采集的相应图像处理，然后进行相应的数学运算，并根据运算结果对插件机械手进行运动控制，最后使得元器件的引脚能正确插入对应的电路板插孔。其核心技术是基于机器视觉对采集到的图像在测量范围内的准确计算的算法，分为三个主要步骤：图像采集、后台数据运算、运动控制输出，进而达到对元器件进行正确插件作业的目的。

图像采集主要的目的是利用机器视觉进行坐标点定位以及角度测量等，让整个工作过程更加迅速有效率。机器视觉中的匹配ROI的方法用来对电路板插孔进行定位。通过对插孔区域的拍照，把ROI画在插孔上面。最终使得插孔的圆心与ROI的几何中心重合，这样达到对插孔建立坐标的目的。在机械手运动后，对电路板拍照，发现ROI的几何中心和插孔的中心没有重合在一起，这是因为误差叠加累计后存在的误差导致ROI中心和插孔中心没有绝对的重合在一起，因此这里需要对机械手进行运动补偿，其中也涉及到了大量的计算。紧接着是对元器件进行旋转，旋转的角度主要取决于插孔的直径以及电路板的厚度。旋转后机械手进行竖直运动，该步骤为左引脚插入的工序，随后机械手左右水平运动。至于水平运动多少则是由第一水平距离、第二水平距离决定的。最后的步骤是进行反方向的旋转，这个目的是使右引脚插入对应插孔。最终实现元器件引脚的自适应定位插入。

该基于机器视觉的双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入算法，在定位之前通过机器人示教获取插件孔位置的机器人坐标，确定机械手标准的插件位置、标准相机拍照位置时机械手的坐标(相机在机械手的Z轴上，拍照时通过机器人示教获取当前位置坐标)以及插件孔在图像视野中的标准像素坐标(相机在机器人的坐标系上的一个固定位置对插件孔进行拍照后，经过机器视觉定位从而确定插件孔的图像坐标)。

在整个元器件运动控制中，将机械手运行到标准相机拍照位置时的坐标后拍照，求出当前插件孔在图像视野中的像素坐标。在插件的工艺中精确度非常重要，因为制造工艺的误差，还有人为摆件的误差，机器人在固定拍照后，由于插件孔的直径为1mm，略微的偏差0.1mm，插件孔的位置也是不一样的，因此需要将当前像素坐标与上述标准像素坐标进行差值计算，再与系统已知的像素当量进行计算，进而求出机械手移动至插件位置的补偿量。其中，像素当量通过机械手与相机标定，计算出像素和机械手移动单位。这样之后机械手能精准的到达插件位置，等待电子元器件就绪。

根据引脚与插孔之间的关系，先处理左引脚，然后根据两引脚和插孔的距离关系进行角度调整。整个插件的流程是先对左引脚进行插入，然后再根据两引脚末端的间距和两插孔的距离差进行针对性的运动。

如两引脚末端间距比两插孔间距大，这种情况则使元器件逆时针旋转一定的角度θ₁，θ₁是由相机图像处理后判断出来的，其值并不固定，且该旋转为平行于纸面的旋转。机械手旋转角度的同时，相机实时在元器件底下拍照，直至元器件左引脚在相机拍照平面上的投影面积最小，即元器件左引脚竖直向下，当即记录当下机械手旋转的角度。保证左引脚竖直向下是因为插件孔的周围有一圈面积很小的铜箔，用于元器件引脚与焊锡的固定，同时也是电路连接点，元器件其中一个引脚竖直于圆孔下去插件，能尽量减少对PCB电路板的损伤。

当满足α＜θ₃时，同时也应满足d＝sinα·x₁。其中，d为元器件偏转后右引脚的末端与电路板的间距，α为元器件与左引脚的角度，x₁为两引脚末端的距离，x₂为两插孔的间距。当d＞0，右引脚不会刮到电路板。左引脚插入后，机械手向左水平运动w₁的距离，紧接着元器件顺时针旋转角度θ₁。右引脚则在旋转时候插进右插孔，w₁为元器件逆时针旋转角度θ₁后右引脚末端与右插孔的水平距离。w₁的公式为：

当两引脚末端间距比两插孔间距小的时候，同为逆时针偏转一定角度θ₁，满足以下条件α＜θ₃和d＝sinα·x₁时，左引脚插入左插孔后，机械手夹爪夹着元器件水平向右移动距离w₂，紧接着元器件顺时针旋转角度θ₁。右引脚则在旋转后插入右插孔，w₂为元器件逆时针旋转角度θ₁后右引脚末端与右插孔的水平距离。w₂的公式为：

图6为本发明双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入系统实施例的结构图。参见图6，该双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入系统包括：

机械手位置获取模块601，用于获取机械手的初始位置坐标；所述初始位置为机械手进行插件的位置以及对插件孔进行拍照的位置。

插件孔初始图像获取模块602，用于获取插件孔的初始图像，并根据所述初始图像计算插件孔在初始图像视野中的初始像素坐标。

插件孔当前图像获取模块603，用于获取插件孔的当前图像，并根据所述当前图像计算插件孔在当前图像视野中的当前像素坐标以及相邻两插件孔之间的距离。

机械手移动量计算模块604，用于根据所述当前像素坐标与所述初始像素坐标之间的差值计算机械手的移动量，并将所述移动量发送至机械手以控制所述机械手按照所述移动量移动。

引脚图像获取模块605，用于实时获取电子元器件的引脚图像，根据所述引脚图像计算两引脚末端之间的距离。

距离判断模块606，用于判断所述两引脚末端之间的距离是否大于所述相邻两插件孔之间的距离，得到判断结果。

第一引脚插入模块607，用于当距离判断模块的输出结果为所述两引脚末端之间的距离大于所述相邻两插件孔之间的距离时，发送逆时针旋转指令至机械手以控制所述机械手逆时针旋转电子元器件至左引脚竖直向下，记录机械手的旋转角度，然后计算旋转后右引脚末端与右插件孔之间的第一水平距离，并将所述第一水平距离发送至机械手以控制所述机械手将左引脚插入左插件孔后，按照所述第一水平距离水平向左移动，最后发送顺时针旋转指令至机械手以控制所述机械手按照所述旋转角度顺时针旋转电子元器件后，将右引脚插入右插件孔。

第二引脚插入模块608，用于当距离判断模块的输出结果为所述两引脚末端之间的距离小于所述相邻两插件孔之间的距离时，发送逆时针旋转指令至机械手以控制所述机械手逆时针旋转电子元器件至左引脚竖直向下，记录机械手的旋转角度，然后计算旋转后右引脚末端与右插件孔之间的第二水平距离，并将所述第二水平距离发送至机械手以控制所述机械手将左引脚插入左插件孔后，按照所述第二水平距离水平向右移动，最后发送顺时针旋转指令至机械手以控制所述机械手按照所述旋转角度顺时针旋转电子元器件后，将右引脚插入右插件孔。

本发明公开的双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入方法及系统，针对现有的人工和插件机器人对于某一些电子元器件引脚的规格参数的差异而不能进行快速插件的问题，基于角度算法，解决人工和插件机器人在工作中对于不合规格电子元器件的过多弃料从而导致插件效率低的问题。本发明的图像处理与运动控制主要应用于工业生产领域中对电路板上双引脚电子元器件的引脚坐标检测、引脚插入的运动控制以及生产线的自动化等，极大提高了元器件的使用合格率。随着SMT的迅速发展，各种电子元器件的体积也会越来越小，引脚插件的精度势必将成为亟待解决的问题。在这个精度未解决之前，不符合精度的元器件也被机械手机器插件，取代了传统的人工劳动力，大大增加了生产效率还降低了企业运营成本。将本发明公开的双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入方法及系统和工业生产的视觉定位系统结合起来，一起应用于电路板组装等电子加工行业，将给电子加工领域内最大化元器件使用率这一需求提供迅速有效的支持。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入方法，其特征在于，包括：

获取机械手的初始位置坐标；所述初始位置为机械手进行插件的位置以及对插件孔进行拍照的位置；

获取插件孔的初始图像，并根据所述初始图像计算插件孔在初始图像视野中的初始像素坐标；

获取插件孔的当前图像，并根据所述当前图像计算插件孔在当前图像视野中的当前像素坐标以及相邻两插件孔之间的距离；

根据所述当前像素坐标与所述初始像素坐标之间的差值计算机械手的移动量，并将所述移动量发送至机械手以控制所述机械手按照所述移动量移动；

实时获取电子元器件的引脚图像，根据所述引脚图像计算两引脚末端之间的距离；

判断所述两引脚末端之间的距离是否大于所述相邻两插件孔之间的距离，得到判断结果；

若所述判断结果为是，则发送逆时针旋转指令至机械手以控制所述机械手逆时针旋转电子元器件至左引脚竖直向下，记录机械手的旋转角度，然后计算旋转后右引脚末端与右插件孔之间的第一水平距离，并将所述第一水平距离发送至机械手以控制所述机械手将左引脚插入左插件孔后，按照所述第一水平距离水平向左移动，最后发送顺时针旋转指令至机械手以控制所述机械手按照所述旋转角度顺时针旋转电子元器件后，将右引脚插入右插件孔；所述第一水平距离是根据公式

计算；式中，w₁为所述第一水平距离，x₁为所述两引脚末端之间的距离，x₂为所述相邻两插件孔之间的距离，d为旋转后右引脚末端与电路板之间的距离；

若所述判断结果为否，则发送逆时针旋转指令至机械手以控制所述机械手逆时针旋转电子元器件至左引脚竖直向下，记录机械手的旋转角度，然后计算旋转后右引脚末端与右插件孔之间的第二水平距离，并将所述第二水平距离发送至机械手以控制所述机械手将左引脚插入左插件孔后，按照所述第二水平距离水平向右移动，最后发送顺时针旋转指令至机械手以控制所述机械手按照所述旋转角度顺时针旋转电子元器件后，将右引脚插入右插件孔；所述第二水平距离是根据公式

计算；式中，w₂为所述第二水平距离，x₁为所述两引脚末端之间的距离，x₂为所述相邻两插件孔之间的距离，d为旋转后右引脚末端与电路板之间的距离；所述旋转后右引脚末端与电路板之间的距离是根据公式d＝sinα·x₁计算；式中，d为旋转后右引脚末端与电路板之间的距离，x₁为所述两引脚末端之间的距离，α为电子元器件与左引脚之间的角度，且α＜θ₃，其中，tanθ₃＝插件孔的直径/电路板的厚度。

2.根据权利要求1所述的双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入方法，其特征在于，所述根据所述初始图像计算插件孔在初始图像视野中的初始像素坐标，具体包括：

基于机器视觉中的匹配ROI的方法对所述初始图像中的插件孔进行坐标点定位，得到插件孔在初始图像视野中的初始像素坐标。

3.根据权利要求1所述的双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入方法，其特征在于，所述根据所述当前图像计算插件孔在当前图像视野中的当前像素坐标以及相邻两插件孔之间的距离，具体包括：

基于机器视觉中的匹配ROI的方法对所述当前图像中的插件孔进行坐标点定位，得到插件孔在当前图像视野中的当前像素坐标；

根据所述插件孔在当前图像视野中的当前像素坐标计算相邻两插件孔之间的距离。

4.根据权利要求1所述的双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入方法，其特征在于，所述根据所述当前像素坐标与所述初始像素坐标之间的差值计算机械手的移动量，具体包括：

通过机械手与相机标定，计算出像素当量；

计算所述当前像素坐标与所述初始像素坐标之间的差值；

计算所述像素当量与所述差值的乘积，得到机械手的移动量。

5.根据权利要求1所述的双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入方法，其特征在于，所述发送逆时针旋转指令至机械手以控制所述机械手逆时针旋转电子元器件至左引脚竖直向下，具体包括：

发送逆时针旋转指令至机械手以控制所述机械手逆时针旋转电子元器件；

实时判断旋转过程中所述引脚图像中左引脚的投影面积是否达到最小投影面积，得到判断结果；

若所述判断结果为是，则确定左引脚竖直向下，发送停止旋转指令给机械手；

若所述判断结果为否，则继续判断所述引脚图像中左引脚的投影面积是否达到最小投影面积。

6.一种双引脚电子元器件的引脚自适应定位插入系统，其特征在于，包括：

机械手位置获取模块，用于获取机械手的初始位置坐标；所述初始位置为机械手进行插件的位置以及对插件孔进行拍照的位置；

插件孔初始图像获取模块，用于获取插件孔的初始图像，并根据所述初始图像计算插件孔在初始图像视野中的初始像素坐标；

插件孔当前图像获取模块，用于获取插件孔的当前图像，并根据所述当前图像计算插件孔在当前图像视野中的当前像素坐标以及相邻两插件孔之间的距离；

机械手移动量计算模块，用于根据所述当前像素坐标与所述初始像素坐标之间的差值计算机械手的移动量，并将所述移动量发送至机械手以控制所述机械手按照所述移动量移动；

引脚图像获取模块，用于实时获取电子元器件的引脚图像，根据所述引脚图像计算两引脚末端之间的距离；

距离判断模块，用于判断所述两引脚末端之间的距离是否大于所述相邻两插件孔之间的距离，得到判断结果；

第一引脚插入模块，用于当距离判断模块的输出结果为所述两引脚末端之间的距离大于所述相邻两插件孔之间的距离时，发送逆时针旋转指令至机械手以控制所述机械手逆时针旋转电子元器件至左引脚竖直向下，记录机械手的旋转角度，然后计算旋转后右引脚末端与右插件孔之间的第一水平距离，并将所述第一水平距离发送至机械手以控制所述机械手将左引脚插入左插件孔后，按照所述第一水平距离水平向左移动，最后发送顺时针旋转指令至机械手以控制所述机械手按照所述旋转角度顺时针旋转电子元器件后，将右引脚插入右插件孔；所述第一水平距离是根据公式

计算；式中，w₁为所述第一水平距离，x₁为所述两引脚末端之间的距离，x₂为所述相邻两插件孔之间的距离，d为旋转后右引脚末端与电路板之间的距离；

第二引脚插入模块，用于当距离判断模块的输出结果为所述两引脚末端之间的距离小于所述相邻两插件孔之间的距离时，发送逆时针旋转指令至机械手以控制所述机械手逆时针旋转电子元器件至左引脚竖直向下，记录机械手的旋转角度，然后计算旋转后右引脚末端与右插件孔之间的第二水平距离，并将所述第二水平距离发送至机械手以控制所述机械手将左引脚插入左插件孔后，按照所述第二水平距离水平向右移动，最后发送顺时针旋转指令至机械手以控制所述机械手按照所述旋转角度顺时针旋转电子元器件后，将右引脚插入右插件孔；所述第二水平距离是根据公式

计算；式中，w₂为所述第二水平距离，x₁为所述两引脚末端之间的距离，x₂为所述相邻两插件孔之间的距离，d为旋转后右引脚末端与电路板之间的距离；所述旋转后右引脚末端与电路板之间的距离是根据公式d＝sinα·x₁计算；式中，d为旋转后右引脚末端与电路板之间的距离，x₁为所述两引脚末端之间的距离，α为电子元器件与左引脚之间的角度，且α＜θ₃，其中，tanθ₃＝插件孔的直径/电路板的厚度。

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