CN111465188B - 异形电路板及元器件插件方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异形电路板及元器件插件方法，该方法包括：插件装置识别电路板和元器件，确定电路板上插接点和元器件的位置以及元器件在基准坐标系中的倾斜角度，之后，将插接点和元器件的坐标映射到基准坐标系，最后移动元器件到插接点，调整元器件的角度并插接。本发明还公开了一种异形电路板及元器件插件装置。本发明通过将电路板上的插件点和元器件坐标映射在一个基准坐标中，确定两者之间的位置关系，并且结合根据电路板在基准坐标之内的倾斜角度，确定元器件与基准坐标系之间的偏移量，最后将上述偏移量和插件点和插接点在基准坐标系内的位置关系叠加，确定元器件的移动参数并且完成插件，排除了电路板和元器件的异形对插件的影响。

Description

异形电路板及元器件插件方法及装置

技术领域

本发明设计电路板插件领域，具体涉及异形电路板及元器件插件方法及装置。

背景技术

电路板在加工过程中，需要在刻画好电路板之后，进行电子元器件的插接，完成最终的生产制造，现有的插件机通常是针对通用的电路板，以及通用的电子元器件进行插接，但是随着电子设备小型化，和微型智能设备井喷式的发展，现在的电路板因涉及需要通常采用异形结构，同时，为了差异化的电气需要，异形元器件被更多的使用，随着是能识别技术的进步，视觉拍摄，可以将产品的图像数字化，并根据数字图像上的特征进行对图像内容进行识别，和定位，所以根据现有的技术积累和需求，需要提供一种使用与异形电路板和元器件的插件方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种适用于异形电路板和元器件环境下的插件方法。

本发明提供的方法如下：

一种异形电路板及元器件插件方法，该方法包括：插件装置识别电路板和元器件，确定电路板上插接点和元器件的位置以及元器件在基准坐标系中的倾斜角度，之后，将插接点和元器件的坐标映射到基准坐标系，最后移动元器件到插接点，调整元器件的角度并插接。

进一步地，所述识别电路板，确定电路板上插接点的位置，具体包括：采集电路板的图像，根据预设的模板确定电路板在图像上的位置，确定至少两个插接点中心点，取插接点中心点连线的中点作为插接点，并且根据至少两个插接点中心点的连线，确定电路板在基准坐标系中的倾斜角度。

进一步地，所述确定电路板上插接点中心点的位置，具体包括：确定电路板的边缘和端点位置，根据边缘长度和端点的间距确定插接点中心点在电路板区域中的匹配参数，之后匹配插接点中心点并确定插接点中心坐标。

进一步地，电路板的图像的获取位置与基准坐标原点的位置相对应，将插接点的坐标映射到基准坐标系，具体包括：根据图像获取的位置和基准座标系的对应关系，转动并移动插接点的坐标。

进一步地，识别元器件，识别元器件的位置以及元器件在基准坐标系中的倾斜角度，具体包括：采集元器件的图像，根据预设模板，查找元器件的边缘，并且确定端点的位置，并且根据两条相对端点连线的交叉位置确定元器件的中心位置为元器件的位置，根据边缘在基准坐标系中的倾斜角度，确定元器件在基准坐标系中的倾斜角度。

进一步地，元器件的图像在固定位置获取，将元器件的坐标映射到基准坐标系，具体包括：根据基准坐标系原点所在位置，确定元器件所在位置，在基准坐标系中的位置。

进一步地，移动元器件到插接点，调整元器件的角度并插接，具体包括：根据插接点和插件装置在基准坐标系中的位置，确定插件装置的移动参数，并且根据元器件和插件装置之间的偏移量，确定插件装置补偿偏移量的移动参数，最后插接。

进一步地，所述元器件和插件装置之间的偏移量，具体获取方式包括：根据已知的插件装置和元器件在基准坐标系上的坐标确定二者距离以及插件装置与元器件连接线与基准坐标轴的夹角，并且结合已知的插件装置在基准坐标系中的倾斜角度，确定元器件相对插件装置的倾斜角度，最后，根据元器件与插件之间的距离和元器件相对于插件装置的倾斜角度，确定插件装置对元器件造成的偏移量。

本发明还提供了一种异形电路板及元器件插件装置，其特征在于：包括监测单元、插件单元和控制单元，所述监测单元，用于识别电路板和元器件，确定电路板上插接点和元器件的位置以及元器件在基准坐标系中的倾斜角度；所述控制单元，用于将插接点和元器件的坐标映射到基准坐标系，确定元器件的移动参数并驱动插件单元进行插接。

进一步地，所述监测单元包括固定监测单元和移动监测单元，所述固定监测单元，用于在固定位置上监测元器件；所述移动监测单元，用于跟随插件单元移动的状态下，监测电路板。

与现有技术相比，本发明通过确定电路板上的插件点和元器件，并且将电路板上的插件点和元器件坐标映射在一个基准坐标中，确定两者之间的位置关系，并且结合根据电路板在基准坐标之内的倾斜角度，确定元器件与基准坐标系之间的偏移量，最后将上述偏移量和插件点和插接点在基准坐标系内的位置关系叠加，确定元器件的移动参数并且完成插件，排除了电路板和元器件的异形对插件的影响。

附图说明

图1为本发明流程图。

图2为步骤S200流程图。

图3为步骤S500流程图。

图4为插件装置偏移量计算的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

步骤S100：插件装置识别电路板和元器件。

具体的，在插件装置上设置有至少两组摄像机以分别获取电路板和元器件的图像，所述元器件通过插件装置加持转运，在一种实施例中，通过固定的摄像机对元器件进行取像，通过移动摄像机，在步进转运的传送带上对电路板进行取像，对于电路板和元器件的取像，通过预设的电路板和元器件的图像模板，记录特征，并且通过电路板和元器件的特征来匹配电路板和元器件。

在一种实施例当中，通过电路板的轮廓和电路板上插接点的标识可以根据模板确定电路板的种类，并且通过元器件的轮廓，插脚的轮廓和尺寸，雀东元器件，同时还能够根据插脚的轮廓，确定元器件的插脚是否正常，有无发生弯折。

步骤S200：确定电路板上插接点的位置和电路板倾斜角度。

步骤S201：采集电路板图像根据模板确定电路板在图上上的位置。

步骤S202：确定电路板边缘和端点位置并且根据边缘长度和端点的间距确定插接点中心点的坐标。

步骤S203：将插接点坐标转移到基准坐标上。

步骤S204：根据至少两个插接点中心点坐标连线的中点确定插接点的坐标。

步骤S205：根据连线的角度确定电路板倾斜角度。

具体的，在插接的过程当中，需要确定电路板上的插接点的位置，以及元器件的位置，并且控制插件装置转运元器件到电路板上的插接点，完成插接，一方面二者的位置需要在同一个坐标系之下表示，才能明确移动参数，另一方面在插接过程当中，因为电路板和元器件相对于基准坐标的坐标系可能会有一定的倾斜，需要明确二者相对于基准坐标坐标系的倾斜角度，才能转动元器件，使其与插接点相对应。

在一组实施例当中，根据模板的匹配结果，确定电路板在图像当中的位置，根据电路板在图像当中边缘的长度，以及端点之间的间距，配合模板中的插接点和电路板边缘之间的比例关系，插接点中心点在图像上的坐标，基准坐标的位置固定，根据移动相机拍摄时相对于基准坐标的位置关系，将图像上的坐标通过视觉数据转换，映射转移到基准坐标系上，以确定各个插接点中心点在基准坐标系上的坐标。

根据至少两个插接点中心点在基准坐标系上的中点作为插接点，在一种实施例中，插接的元器件包括两个插脚，比如二极管或电容，则根据两个插接点对应的中间点，作为插接点确定其坐标；在另一种实施例当中，插接的元器件包括三个或三个以上的插脚，比如三极管、MOS管、集成芯片等，根据设定的两组插接点的中间点，比如以三极管集电极和发射极对应的插接点在基准坐标系中的坐标，取二者的中间点作为插接点的坐标。

最后，根据两组插接点在基准坐标系上的连线与基准坐标系上的坐标轴确定线路板的偏转角度，在一种实施例当中，通过与线路板平行的两个插接点的连线，与基准坐标系坐标轴之间的夹角，确定为线路板相对于基准坐标系的偏转角度，在另一种实施例当中，两组插接点之间的连线与线路板本身具有夹角，根据两组插接点之间的连线与基准坐标系坐标轴之间的夹角和两组插接点之间的连线与线路板本身的夹角的差值，确定线路板与基准坐标系坐标轴之间的夹角。

步骤S300：通过元器件的端点坐标，确定元器件的中心位置和元器件倾斜角度。

具体的，元器件在插件装置的驱动下进行转运和插接，在一组实施例中，插件装置拾取元器件，并驱动元器件到一个固定位置，由固定相机进行取像，固定相机根据预设的模板和图像当中，元器件的边缘和端点的特征确定元器件在图像当中，并且根据图像中元器件的插脚与模板匹配，确定插脚的状态正常，没有发生弯折或者是折断。因为固定相机和基准坐标系的相对位置固定，可通过固定的映射关系，将元器件端点的坐标映射转移到基准坐标系上。之后根据设定的若干端点的连线，确定一个交点作为元器件的中心位置，并且根据一个设定的元器件边缘与基准坐标坐标轴的夹角确定元器件基准坐标坐标轴的夹角。

步骤S400：根据插件装置和插接点在基准坐标系中的位置，确定插件装置的移动参数。

插件装置驱动元器件进行移动，插件装置的位置在基准坐标系当中实时获取，如果插接件与元器件的坐标一致，则直接插接件带动元器件转运到插接位上。

步骤S500：确定插件装置补偿偏移量并插接。

步骤S501：根据已知的插件装置和元器件在基准坐标系上的坐标确定二者距离以及插件装置与元器件连接线与基准坐标轴的夹角。

步骤S502：根据插件装置在基准坐标系中的倾斜角度和元器件与插件装置连线与基准坐标的夹角确定元器件相对于插件装置的倾斜角度。

步骤S503：根据元器件和插件装置之间的距离，和元器件和插件装置之间的倾斜角度，确定插件装置的偏移量。

步骤S504：根据插件装置的移动参数移动元器件，并且根据插件装置的偏移量调整元器件位置。

具体的，在控制插件装置驱动元器件转运的过程当中，通常直接控制插件装置根据移动参数移动，而插件装置通常和夹取的元器件的位置不一致，在一种实施例当中，插件装置为机械臂，机械臂的定位通常是通过机械臂上竖直向下的丝杆的位置为准，机械臂转运的元器件通过一个短臂与丝杆连接，以带动转运的元器件进行小范围内的转动或者移动，元器件相对于丝杆的位置有一个偏移量，在转运过程中，机械臂需要驱动元器件进行偏移与插接点相对。最后，根据线路板和元器件相对于基准坐标轴的倾斜角度，确定二者之间的角度差，通过插件装置转动元器件与插接点对其，并插接。

如图4所示，插件装置的偏移以插件装置所在的坐标轴为准，根据插件装置和元器件在基准坐标中的位置关系，确定二者连线相对于基准坐标x轴的倾斜角度，并且根据元器件和基准坐标x轴的倾斜角度确定在插件装置所在坐标轴中插件装置和元器件连线相对于坐标轴的倾斜角度(B-A)，并且根据插件装置和元器件之间的距离，确定在插件装置所在的坐标轴当中沿各坐标轴的偏移距离。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种异形电路板及元器件插件方法，其特征在于，该方法包括：插件装置识别电路板和元器件，确定电路板上插接点和元器件的位置以及元器件在基准坐标系中的倾斜角度，之后，将插接点和元器件的坐标映射到基准坐标系，最后移动元器件到插接点，调整元器件的角度并插接；所述移动元器件到插接点，调整元器件的角度并插接，具体包括：根据插接点和插件装置在基准坐标系中的位置，确定插件装置的移动参数，并且根据元器件和插件装置之间的偏移量，确定插件装置补偿偏移量的移动参数，最后插接；所述元器件和插件装置之间的偏移量，具体获取方式包括：根据已知的插件装置和元器件在基准坐标系上的坐标确定二者距离以及插件装置与元器件连接线与基准坐标轴的夹角，并且结合已知的插件装置在基准坐标系中的倾斜角度，确定元器件相对插件装置的倾斜角度，最后，根据元器件与插件之间的距离和元器件相对于插件装置的倾斜角度，确定插件装置对元器件造成的偏移量。

2.根据权利要求1所述的异形电路板及元器件插件方法，其特征在于：所述识别电路板，确定电路板上插接点的位置，具体包括：采集电路板的图像，根据预设的模板确定电路板在图像上的位置，确定至少两个插接点中心点，取插接点中心点连线的中点作为插接点，并且根据至少两个插接点中心点的连线，确定电路板在基准坐标系中的倾斜角度。

3.根据权利要求2所述的异形电路板及元器件插件方法，其特征在于：所述确定电路板上插接点中心点的位置，具体包括：确定电路板的边缘和端点位置，根据边缘长度和端点的间距确定插接点中心点在电路板区域中的匹配参数，之后匹配插接点中心点并确定插接点中心坐标。

4.根据权利要求3所述的异形电路板及元器件插件方法，其特征在于：电路板的图像的获取位置与基准坐标原点的位置相对应，将插接点的坐标映射到基准坐标系，具体包括：根据图像获取的位置和基准座标系的对应关系，转动并移动插接点的坐标。

5.根据权利要求1所述的异形电路板及元器件插件方法，其特征在于：识别元器件，识别元器件的位置以及元器件在基准坐标系中的倾斜角度，具体包括：采集元器件的图像，根据预设模板，查找元器件的边缘，并且确定端点的位置，并且根据两条相对端点连线的交叉位置确定元器件的中心位置为元器件的位置，根据边缘在基准坐标系中的倾斜角度，确定元器件在基准坐标系中的倾斜角度。

6.根据权利要求5所述的异形电路板及元器件插件方法，其特征在于：元器件的图像在固定位置获取，将元器件的坐标映射到基准坐标系，具体包括：根据基准坐标系原点所在位置，确定元器件所在位置，在基准坐标系中的位置。

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