一种传送带上料过程中精确定位物料的方法
技术领域
本发明涉及LED涂覆机自动上料领域,特别涉及一种传送带上料过程中精确定位物料的方法。
背景技术
LED称为发光二极管,是采用固体半导体芯片为发光材料,与传统的照明技术相比较,LED具有节能,环保,响应速度快,可在高速开关状态工作等优点。其中节能是LED最突出的优点,相对于节能灯,LED又具有响应速度快的优点,开启后立刻就能达到较高的亮度,这使得LED灯的应用范围十分广泛。
荧光粉涂覆技术可以使得发蓝光的LED芯片转向白光LED。为使涂覆后晶圆上荧光粉较为均匀,采用喷涂法进行涂覆。而在涂覆过程中,为避免荧光粉胶随空气降落或溅撒到晶圆之外,需要制作遮盖晶圆间隙的治具,这样便同时需要使得治具只遮盖晶圆间隙,露出晶圆。所以精确,快速的定位对于涂覆品质和效率来说至关重要。在自动上料过程中,传统的使用激光传感器定位或者机械定位等方法,存在误差较大,上料速度过快容易发生过冲等问题。在现代定位技术中较为常见的是使用视觉定位,一般使用模板匹配的方法,使用此方法时当相机采集图像位置发生变化,相机感兴趣区域改变或者治具因为机械间隙发生偏移后需要再次截取模板,较为繁琐,且单一的使用图像处理方法定位存在对处理器和电机性能要求较高等问题,解决此问题则需要降低上料速度。工业上迫切的需要一种对物料进行精确,快速定位的方法。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种传送带上料过程中精确定位物料的方法。
本发明的目的通过以下的技术方案实现:
一种传送带上料过程中精确定位物料的方法,包括以下步骤:
S1、对相机工作高度下像素数量和实际距离进行标定;
S2、静态下拍摄治具和待涂覆模组的定位标记点,计算其相对像素数量差;
S3、高速上料过程中使用激光捕获停止运动,低速后退时使用相机捕获待涂覆模组上的定位标记点,进行沿传送带运动方向上的精确定位;
S4、使用小型双作用气缸配备磁控传感器驱动活塞弹出进行垂直于传送带方向上的定位。
步骤S1、S2是准备阶段,步骤S3、S4是运行阶段。
所述步骤S1具体为:
S1-1、设置横向内角点数,纵向内角点数,棋盘格上每个正方形黑白方格的宽度c,以及图像感兴趣区域大小,确保相机能够拍摄到设置角点数的图像;
S1-2、将相机在工作高度下移动到能够放置黑白棋盘格的位置,打开相机;
S1-3、在规定时间内,需将棋盘格移动到相机下采集图像,相机每隔一定时间采集一张图片,对图片进行灰度化,滤波,缩小图像预处理;
S1-4、对预处理的图像进行寻找角点,若找到设置的角点数量的角点,停止采集,保存角点坐标并在原图上显示出角点;若未在规定时间内找到规定数量的角点,停止采集,结束;
S1-5、假设第一个角点像素坐标为p
1(x
1,y
1),第二个角点像素坐标为p
2(x
2,y
2),则p
1和p
2的像素距离为
对步骤S1-4中保存的角点,提取同一行中的每两个相邻角点,计算每两个的像素距离后除以每个黑白方格的宽度c,得到单位长度下的像素数并保存;
S1-6、将所得的单位长度下的像素数按照从小到大的顺序进行排序,排序完成后去掉1/8偏小的数据和1/8偏大的数据,将剩下的3/4数据求取平均值得到最终单位长度下的像素数。
所述步骤S2具体为:
S2-1、移动相机并设置感兴趣区域,保证相机足够大,能够拍摄到治具和待涂覆模组的定位标记点,同时尽可能的小,加快图像处理速度;
S2-2、移动传送带,使得治具和待涂覆模组匹配;
S2-3、打开相机,拍摄包含治具和待涂覆模组定位标记点的静态图,对图像进行双边滤波保留边缘特征,同时降低背景噪声;
S2-4、使用可调参数的霍夫圆变换多次寻找并记录治具上的定位标记点(近似圆形)的半径和圆心在此感兴趣区域下的坐标;
S2-5、对步骤S2-4的圆心坐标和半径求取均值并记录,分别记为(p1,q1),1;
S2-6、在步骤S2-1的感兴趣区域下进一步截取感兴趣区域,消除寻找待涂覆模组上的定位标记点的过程中,治具定位标记点以外区域的干扰,此区域为S2-4捕获圆形的外接矩形,且左上角坐标为(p1-r1,q1-r1),宽度、高度均为2*r1;
S2-7、在步骤S2-6的感兴趣区域下再次使用可调参数的霍夫圆变换寻找待涂覆模组上的定位标记点(近似圆形),并记录其在此感兴趣区域下的圆心坐标和半径,分别记为(p2,q2),2;
S2-8、将步骤S2-7得到的坐标转化到步骤S2-4坐标系内,转化公式为p3=p2+p1-r1,q3=q2+q1-r1,其中(p3,q3),r2分别为步骤S2-7中的圆在步骤S2-4的图像坐标系中的圆心坐标和半径。
S2-9、此时治具和待涂覆模组上的定位标记点圆心相对像素距离通过如下公式得到:X方向上为p3-p1,Y方向上为q3-q1;
S2-10、显示标准像素数量差并在原图上绘制出治具和待涂覆模组捕获图片。
所述步骤S3具体为:
S3-1、相机到达拍摄治具和待涂覆模组的定位标记点位置,并打开相机盖挡板;
S3-2、传送带运送待涂覆模组高速上料并使用激光传感器捕获停止运动。
S3-3、待步骤S3-2停止,启动传送带相反方向低速运动,补偿惯性过冲,同时相机开始按照步骤S2-4、S2-5中同样的方法多次捕获治具上的定位标记点,求取均值后记录其半径和圆心坐标;
S3-4、每隔40ms采集一张图片,同步骤S2-6、S2-7,在原感兴趣区域基础上更进一步截取感兴趣区域,寻找待涂覆模组上的定位标记点,找到后立即停止传送带运动,并记录圆心坐标和半径;
S3-5、通过步骤S3-3和S3-4得到的圆心坐标和半径,按照步骤S2-8,S2-9中同样的方法计算当前停止位置治具和待涂覆模组的圆心坐标差;
S3-6、对S3-5测得的圆心横坐标差和S2-9中测得的标准圆心横坐标差求差,结果保留正负号;
S3-7、对S3-6求得的结果除以S1-6中得到的单位长度下标准像素数量,得到实际相差距离,转化为脉冲给传送带电机,驱动电机进行微小补偿,使得当前治具和待涂覆模组的相对位置与标准相对位置一致。
若对定位要求较高,则待步骤S3-4结束后再多加一次寻找待涂覆模组上的定位标记点,并记录圆心坐标和半径。
所述步骤S4具体为:
S4-1、气缸活塞弹出,将待涂覆模组顶向一侧,并通过磁控传感器检测是否完成动作;
S4-2、步骤S4-1磁控传感器检测到气缸顶出后开始回弹,完成垂直于传送带方向上的定位。
本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
当前,工业上使用较多的为机械定位或激光传感器定位,单一使用此种方法误差较大,且对电机性能要求较高,上料速度不能过快。使用相机可以提高精度,但是单一使用相机影响上料速度。对于需要每隔一段时间清洗治具的LED涂覆工艺来说,图像处理中使用模板匹配的方法时,每当相机位置,相机感兴趣区域或治具因为机械上的间隙发生变化时均需要重新截取模板,较为繁琐。使用本发明提出的方法可以在保证上料速度的同时提高上料的精度,且当治具因为机械上的间隙发生微小变化,或相机拍摄位置发生变化,不需要重复截取模板,仍可精确定位,可以有效提高LED模组的涂覆品质。
附图说明
图1是本发明所述一种传送带上料过程中精确定位物料的方法的流程图。
图2是图1中标定工作高度下单位距离内的像素数量的流程图。
图3是图1中检测标准位置时治具和待涂覆模组上的定位标记点并计算相对距离的流程图。
图4是适用于标定工作高度下单位距离内的像素数量的示意图。
图5是适用于LED涂覆机的上料过程中的定位流程图。
图6是LED涂覆机定位部分示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
一种传送带上料过程中精确定位物料的方法:准备阶段,通过棋盘格标定工作高度下单位距离内的像素数量,再通过两次运用霍夫圆变换捕获并记录治具和待涂覆模组上的定位标记点间的标准距离。运行阶段,先使用激光传感器捕获停止高速运动下的物料,再使传送带反向低速运动,并用相机捕获待涂覆模组上的定位标记点,捕获后立即停止运动,计算当前待涂覆模组和治具间的相对距离,和准备阶段的标准距离求差,驱动传送带微小补偿运动,完成沿传送带方向的定位。驱动气缸活塞接触待涂覆模组,并使用磁控传感器监测到位后回弹,完成垂直于传送带方向的定位。此方法可以应用于mini-LED,COB-LED及其相关模组的自动上料过程中,提高治具和待涂覆模组的匹配精度。
具体地,一种传送带上料过程中精确定位物料的方法,如图1到图6所示,包括以下步骤;
步骤1,在工作高度下调整相机2到能拍摄到棋盘格黑白方格的位置;
步骤2,设置水平方向,竖直方向角点数,设置棋盘格每个方格的长度(mm),设置感兴趣区域大小;
步骤3,打开相机,放置棋盘格到工作平面,调整步骤2中的参数,保证相机可拍摄到所设角点数的图像;
步骤4,采集一张图像,图像灰度化,中值滤波或均值滤波后寻找角点;
步骤5,若未找到角点则调整棋盘格放置位置,相机每隔一段时间自动重复步骤4,若超时仍未找到所需角点数,停止采集,可重新执行步骤2到步骤4;
步骤6,若找到所需角点的图像,则提取同一行中的每两个相邻角点,计算每两个相邻角点像素距离,除以棋盘格方块长度得到单位长度下的像素数。
步骤7,对数据进行从小到大排序后剔除偏小的1/8数据和偏大的1/8数据,对其他数据求取均值,得到最终结果。
步骤8,停止采集,在原图上显示角点,选择保存数据或重新测量。
步骤9,将治具6和待涂覆模组7调整到只露出晶圆的位置,将相机2移动到能拍摄到治具定位标记点3的位置,设置感兴趣区域并打开相机。
步骤10,采集图片进行双边滤波,使用霍夫圆变换多次寻找给定半径范围的治具定位标记点3,并求取半径和圆心坐标均值。
步骤11,待步骤10完成后,在原图上更进一步设置感兴趣区域大小为步骤10找到的圆形的外接矩形。
步骤12,在步骤11的矩形内再次使用给定半径范围的霍夫圆变换搜寻待涂覆模组的定位标记点4直至找到。
步骤13,对步骤12得到的圆的坐标转化到步骤10坐标系内,并计算步骤12和步骤10两个圆的圆心相对距离,得到标准相对位置差并保存。
步骤14,启动传送带8高速运动直至激光传感器1捕获并停止传送带8。
步骤15,启动传送带8反向低速运动,同时相机每隔一段时间进行采图。
步骤16,采集到的图像进行双边滤波,多次寻找治具上的标记定位点3,求取均值并记录圆心坐标和半径。
步骤17,根据步骤16得到的圆心坐标设置新的感兴趣区域为圆的外接矩形,在此范围内搜寻待涂覆模组7的定位标记点4,找到后立即停止传送带运动,并记录此时圆心坐标和半径。
步骤18,可选的,再次搜寻待涂覆模组7上的定位标记点4,得到圆心坐标和半径并保存。
步骤19,对步骤18得到的圆心坐标转化到步骤17坐标系内,并计算步骤18和步骤17的圆心坐标的相对位置差。
步骤20,将步骤19得到的当前相对位置差和步骤13得到的标准相对位置差求差运算并且保留正负号,得到的距离即为当前位置和标准位置的差。
步骤21,将步骤20得到的结果转化为脉冲输入给传送带电机,再次驱动传送带电机进行微小补偿运动。
步骤22,开启气缸5,使活塞接触待涂覆模组7,进行垂直于传送带方向的定位,并监测气缸上的磁控传感器。
步骤23,当磁控传感器感应后,驱动气缸反向动作,关闭相机,结束定位。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。