CN111667484A - 一种片式零散元器件快速清点方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种片式零散元器件快速清点方法，该方法包含：在载物平台上放置多个片式零散元器件；打开载物平台上的底部光源；控制图像识别系统的工业相机拍照，获取载物平台上的片式零散元器件的原始图像；图像识别系统将原始图像发送至计算机并进行灰度化和二值化处理，得到处理后的图像；计算机根据处理后的图像和设定的单颗物料的面积特征范围信息，得到各个独立的片式零散元器件的平均面积和多个片式零散元器件的总面积，将总面积除以平均面积得出的数量作为片式零散电子元器件的计数结果。本发明不仅提高片式零散元器件的清点效率和清点质量，还兼具清点记录功能，大大减少人工清点成本及时间成本的浪费，对于生产制造产能提升大有益处。

Description

一种片式零散元器件快速清点方法
技术领域
本发明涉及电子装联领域，特别涉及一种片式零散元器件快速清点方法。
背景技术
元器件清点及计数是物料是生产前必备的步骤，尤其是对于协外任务而言，物料齐备和准确是生产有效实施的必要保障。结合生产实际，片式零散器件的清点是严重影响当下电装行业生产的的效率瓶颈，尤其是对于军工电子产品而言，其所用的片状器件必须经过指定机构进行二次筛选，原本的规范包装的片状器件全部呈现零散状态。在存储方面，物料无规范包装，无有序排列造成在入库过程中无法进行快速、有效的数量清点，必须进行人工反复查数，造成人工浪费的同时，也无法保证如入库的准确性。在生产方面，因电装生产过程中所有片状器件均限额发料，且细化到单板发放，零散物料状态造成核发过程常发生数量清点错误，导致电装人员在贴装时发现多料或少料后，需花费大量时间核发数量。结合片式零散器件本体实际，片状器件的单颗质量轻、生产数量少，在使用中无法满足相关编带机的使用要求，因此导致称重、编带计数、发料等操作无法有效获得实施。
据相关数据和调研了解，目前虽有一些发明用于物料计数和清点，但均不适用于散料。中国实用新型专利(CN 204191087 U，一种SMD点料机)：主要是利用支架、料盘装置、驱动计数装置、料盘导向装置等，在线性滑轨的作用下确保压紧滚轮和驱动轮之间的有效间隙利于料带夹持，同时利用局部凸齿进行料带通孔定位便于剪切，从而实现物料计数和料带剪切功能。此方法虽然规避了物料的点料计数问题和手工剪料问题；但是此方法用意主要在于对盘带物料的计数和分割，不能用于星上产品的散料片式器件的清点和计数。中国实用新型专利(CN 205500395 U，一种智能点料分料装置)：主要是利用自动机械方式进行盘带料的计数、分割并进行封口保护的装置；但是此设计仍是针对卷带方式，无法适用于全散料。中国实用新型专利(CN 206991364 U，一种用于电子元器件全自动点料的X射线设备)及中国实用新型专利(CN 205175934 U，一种用于电子元器件点料的X射线设备)：均主要是利用设备内置的X射线光管发出的一束锥形的具有穿透性的X射线进行器件清点，并进行数据自动存储。此方法借用X射线这种非接触的方式进行计数，具有投射性强，计数准确的优点；但是此方法仍适用于盘带料，且使用X射线具有人体辐射危害，占地面积大。中国实用新型专利(CN 206411710 U，一种SMD料盘余料全自动快速点料设备)：主要是利用工业相机拍照获悉料盘的规格信息及尺寸信息，通过图像测量分析获得数据，并通过计算获得料盘余料的数量清点。此方法利用了工业相机图像识别操作，科研实现计数和自动贴标签，但是此方法要剔除不符合计数的料盘，具有较大的约束条件，同时其目标定位于料盘的余料清点，不适用于散料操作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种片式零散元器件快速清点方法，其是针对电子元器件经筛选后散装元器件入库、发放需反复多次进行数量统计的需求，通过图像识别系统、载物平台模块、支架、软件开发等集成研发设计一种用于片式零散元器件快速清点的便捷设备；本发明改变了原片式元器件只能手工清点，清点效率的不足；不仅提高了片式零散元器件的清点效率和清点质量，还兼具清点记录功能，大大减少了人工清点成本及时间成本的浪费，对于生产制造产能提升大有益处。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种片式零散元器件快速清点方法，该方法包含以下过程：
在载物平台上放置多个片式零散元器件；
打开所述载物平台上的底部光源；
控制图像识别系统的工业相机拍照，获取所述载物平台上的片式零散元器件的原始图像，其中，所述工业相机位于所述底部光源上方；
所述图像识别系统将所述原始图像发送至计算机并进行灰度化和二值化处理，得到处理后的图像；
所述计算机根据处理后的图像和设定的单颗物料的面积特征范围信息，得到各个独立的片式零散元器件的平均面积和多个片式零散元器件的总面积，将所述总面积除以所述平均面积得出的数量作为片式零散电子元器件的计数结果。
优选地，所述片式零散元器件的尺寸为1.0mm×0.5mm。
优选地，所述载物平台设置的尺寸为100mm×100mm。
优选地，所述载物平台上端连接有一支架，所述支架为垂直立式结构，所述支架的上端与其上方的所述工业相机连接。
优选地，所述底部光源包含均匀分布的25颗LED灯。
优选地，所述计算机通过计算机网口向所述图像识别系统发送触发指令以控制图像识别系统，进而触发所述工业相机拍照。
优选地，所述底部光源与一光源控制器连接，所述计算机通过计算机网口向所述光源控制器发送打开或关闭底部光源命令以控制所述底部光源打开或关闭。
优选地，打开所述载物平台上的底部光源后，延迟0.1秒后再控制图像识别系统的工业相机拍照。
优选地，所述片式零散电子元器件的计数结果显示在所述计算机的界面；所述计算机的界面设置有用于开闭底部光源、启动工业相机拍照、启动计算片式零散电子元器件的数量的按钮。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明的组装结构清楚，模块功能明确，通过视觉识别和软件处理实现片式零散元器件的自动清点，确保清点过程高效；
(2)本发明可实现不同封装(0402、0603、0805及以上)、尺寸的片式零散器件的灵敏区别清点；
(3)本发明可实现1.0mm×0.5mm尺寸(0402封装)及以上的片式零散元器件(最小0402封装)的自动清点，清点封装类型覆盖广；
(4)本发明可实现清点结果量化记录，清点结果可追溯；
(5)本发明可实现片式零散元器件的无损清点，可有效避免零散元器件在清点过程中因放置不当导致的损伤；
(6)本发明设备采用桌面式结构，结构设计精巧、占地面积小、操作便捷、清点效率高，且无重复清点问题。
附图说明
图1为本发明的工业相机的工作示意图；
图2为本发明的片式零散元器件快速清点的设备的控制示意图；
图3为本发明的片式零散元器件快速清点方法的流程图；
图4为本发明的工业相机拍摄图像；
图5为本发明的图像经二值化处理后的结果；
图6为本发明的快速清点的计算结果。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
本发明提供了一种用于片式零散元器件快速清点的方法和设备，其是将图像识别系统和软件系统集成，通过实现精确计算、无损检测的整体组成，实现零散元器件的快速清点、计数，进而实现最小0402封装自动清点。
如图1-图6结合所示，本发明的用于片式零散元器件快速清点的设备，包含图像识别系统、计算机、载物平台1和支架2。其中。载物平台1是物料放置平台并由机械支架进行限位，用于放置待清点的片式零散电子元器件(也称物料4)，继而完成后续的片式散料器件的自动清点。图像识别系统包含工业相机3。
可选地，所述支架2采用垂直立式结构，支架2上下两端分别连接着图像识别系统的工业相机3和载物平台1，支架2用于支撑工业相机3；在操作过程中，支架2的工作高度可调，例如大于500mm，如图1所示。所述工业相机3与无畸形变焦镜头配合，用于对其下方的载物平台1内部的物料4进行拍照，获取得到载物平台1内部的物料的表面形貌信息的图像，如图4所示。
所述图像识别系统与计算机连接，将得到的物料的表面形貌信息的图像发送至所述计算机，所述计算机集成有软件，该集成软件主要通过HALCON视觉开发实现、分析图像处理语言、灰度阀值的运用等来实现正确计数。其中，所述计算机接收来自图像识别系统的物料的表面形貌信息的图像，并对该图像进行灰度化和二值化处理(例如进行阈值分割，随后用灰度直方图改善阈值后识别去除背景色)，得到处理后的物料(即指片式零散电子元器件)的图像，图像中仅显示物料的面积特征，如图5所示。
本实施例中，计算机根据所述处理后的物料的图像和设定的单颗物料的面积特征范围信息，计算得到各个独立的物料的平均面积、多个的物料的总面积，然后再用得到的总面积除以平均面积，最后显示出的数量作为片式零散电子元器件的计数结果，最终实现片式零散电子元器件的计数及快速清点，如图6所示。
本发明还可根据待清点的物料封装信息进行计算机的软件参数设置，并且计算机通过计算机网口向图像识别系统发送触发指令以控制图像识别系统，触发工业相机拍照并读取图像。
优选地，本实施例的载物平台1设置为100mm×100mm尺寸的平台模块，所述载物平台1上设置物料定位槽101和底部光源102，该物料定位槽用于物料4的放置或取用，底部光源102采用均匀分布的25颗LED灯。其中，本发明采用底部光源的操作来抑制物料表面的色差或字符带来的干扰，将物料和背景色进行有效区分，以便图像识别系统能更准确地将片状器件与背景分离开，来达到计数目的，进而实现片式零散元器件，尤其是最小尺寸1.0mm×0.5mm尺寸(0402封装)的自动清点。
一个示例中，手动点击计算机界面的图标，软件运行，软件自动连接图像识别系统和载物平台的底部光源对应的控制器，点击软件上的按钮，将打开底部光源命令发送载物平台的底部光源的控制器，用以控制底部光源打开，在延迟0.1秒后，软件自动发送拍照触发命令给图像识别系统(工业相机)，控制图像识别系统的工业相机拍照，图像识别系统将获取的图像反馈计算机软件，计算机软件经过计算分析后得出元器件数量并显示在界面上，并且计算机软件自动发送关闭底部光源命令给载物平台的底部光源的控制器，该控制器关闭该底部光源，如图2所示。
基于上述，本发明提供了一种用于片式零散元器件快速清点的设备，应用对象是电子装联中的片式零散电子器件，目的在于针对手工清点片式零散器件存在的效率低下、准确性低等问题，通过系统集成设计研发一套能实现片式零散元器件精确计数、快速清点的便携式设备，快速实现片式零散元器件(例如1.0mm×0.5mm尺寸及以上的片式零散元器件)的自动计数、清点的相关处理，确保计数准确，有效地解决现有片式零散元器件在现场和仓库无法计数的问题。
如图1-图6结合所示，以下示例以分拣0402封装(1.0mm×0.5mm尺寸)为例，对片式零散元器件快速清点的原理进行描述：
(1)根据清点需求及功能要求，开发集成软件，集成软件是联系各模块组成的纽带，也是命令传输纽带，实现分拣功能的关键在于软件逻辑的编写、命令的设定与功能扩展。本发明中计算机的软件采用halcon语言编写；集成软件中配置了不同封装的相应的清点参数。手动点击计算机界面的图标，软件运行，软件自动连接图像识别系统和载物平台的底部光源对应的控制器，点击软件上的按钮，将打开底部光源命令发送载物平台的底部光源的控制器，用以控制底部光源打开，延迟0.1秒后，软件自动发送拍照触发命令给图像识别系统(工业相机)，用以控制图像识别系统的工业相机拍照。
(2)图像识别系统接收到计算机发送的拍照触发命令后，立即触发工业相机拍照，该动作分别通过打开图像采集设备的函数、采集图像的函数、关闭图像采集设备的函数实现。其中，打开图像采集设备的函数运用open_framegrabber(::Name,HorizontalResolution,……)函数，并对图像采集设备(即工业相机)的名称、分辨率、图像尺寸、初始坐标、图像类型、图像通道等多项参数进行设定；采集图像在halcon软件中主要有两种，分别为循环采集图像和采集单幅图像，由于本发明中散料器件在运算过程中处于静止，因此采用采集单幅图像函数就可以实现图片分析功能，函数如下：
grab_image_start(AcqHandle,-1)；grab_image_async(Image,AcqHandle,-1)。最后利用函数close_framegrabber(AcqHandle)关闭采集设备(即工业相机)。
本实施例的图像识别系统还将获取的图像反馈给计算机，计算机可分析并计算图片中的片式零散元器件的面积，将面积信息反馈至计算机集成软件。
(3)阈值范围选择：所述计算机接收来自图像识别系统的物料的表面形貌信息的图像，并对该图像进行灰度化和二值化处理，得到处理后的物料的图像；其中，本实施例通过软件自动分析灰度直方图，横坐标灰度，纵坐标像素点，图片中的灰度主要分布在0-50阶段和100-220阶段，灰度值越大表示物体越亮，由于背景色为白色，因此0-50阶段为片状器件，100-220阶段为背景色。去除背景函数如下：threshold(Image,Region,0,50)。
(4)物料的识别：通过面积特征选择，软件自动分析面积特征后生成特征直方图。横坐标为面积，纵坐标为独立区域的数量。因此设定的像素点面积在100到130之间的都当做一个独立的片状器件，函数如下：select_shape(ConnectedRegions,RegionsIndependent,'area','and',100,130)。
(5)平均面积的计算，利用area_center(Regions:::Area,Row,Column)函数，输出符合面积在100到130之间的每个独立区域的面积，在输出每个独立区域的横纵坐标。在运用tuple_mean(::Tuple:Mean)，输出的独立面积自动反馈一个平均值，本发明反馈的平均值为116.148。
(6)利用上述计算出的总面积和平均面积，通过Count:＝round(Area/AreaIndependent Mean)函数计算出元器件数量。
(7)最后通过运用disp_message(::Window Handle,String,CoordSystem,Row,Column,Color,Box:)函数设置显示的内容、位置、颜色等，将物料数量显示在窗口中。
综上所述，本发明采用通过图像识别系统获得图像信息后，再利用计算机中的集成软件命令所述图像识别系统实现自动进行识别与帧判，将得到的图像发送给计算机，根据相关算法将数据分析后输出清点计数结果，进而实现精确计数，最小可实现0402封装的片式零散元器件的精确清点。本发明是电子装联领域生产制造的新突破。
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 (9)

1.一种片式零散元器件快速清点方法，其特征在于，该方法包含以下过程：在载物平台上放置多个片式零散元器件；
打开所述载物平台上的底部光源；
控制图像识别系统的工业相机拍照，获取所述载物平台上的片式零散元器件的原始图像，其中，所述工业相机位于所述底部光源上方；
所述图像识别系统将所述原始图像发送至计算机并进行灰度化和二值化处理，得到处理后的图像；
所述计算机根据处理后的图像和设定的单颗物料的面积特征范围信息，得到各个独立的片式零散元器件的平均面积和多个片式零散元器件的总面积，将所述总面积除以所述平均面积得出的数量作为片式零散电子元器件的计数结果。
2.如权利要求1所述的片式零散元器件快速清点方法，其特征在于，所述片式零散元器件的尺寸为1.0mm×0.5mm。
3.如权利要求1所述的片式零散元器件快速清点方法，其特征在于，所述载物平台设置的尺寸为100mm×100mm。
4.如权利要求1所述的片式零散元器件快速清点方法，其特征在于，所述载物平台上端连接有一支架，所述支架为垂直立式结构，所述支架的上端与其上方的所述工业相机连接。
5.如权利要求1所述的片式零散元器件快速清点方法，其特征在于，所述底部光源包含均匀分布的25颗LED灯。
6.如权利要求1所述的片式零散元器件快速清点方法，其特征在于，所述计算机通过计算机网口向所述图像识别系统发送触发指令以控制图像识别系统，进而触发所述工业相机拍照。
7.如权利要求1所述的片式零散元器件快速清点方法，其特征在于，所述底部光源与一光源控制器连接，所述计算机通过计算机网口向所述光源控制器发送打开或关闭底部光源命令以控制所述底部光源打开或关闭。
8.如权利要求1所述的片式零散元器件快速清点方法，其特征在于，打开所述载物平台上的底部光源后，延迟0.1秒后再控制图像识别系统的工业相机拍照。
9.如权利要求1所述的片式零散元器件快速清点方法，其特征在于，所述片式零散电子元器件的计数结果显示在所述计算机的界面；
所述计算机的界面设置有用于开闭底部光源、启动工业相机拍照、启动计算片式零散电子元器件的数量的按钮。
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