CN112232015A - 一种基于多点标记的pcb元件坐标精准导入算法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多点标记的PCB元件坐标精准导入算法，S1、首选设定四个标记点以及两个坐标系，PCB原始坐标系为一个平面直角坐标系(xOy)，其夹角为90度，SMT工作坐标系为一个平面斜角坐标系(x’O’y’)，其夹角为θ，任意点N从(xOy)坐标系到(x’O’y’)坐标系的转换空间系统可以描述为N'(x'，y')＝F(N(x，y))，本发明涉及SMT贴片机设备技术领域。该基于多点标记的PCB元件坐标精准导入算法，有效地对抗了贴片机系统和PCB板本身带来的线性误差，提高SMT工作坐标的生成精度，从而提高了贴装精度，由于自动生成高精度坐标，后期不需要人工手动修改校准，提高了生成效率，并降低了人力成本。

Description

一种基于多点标记的PCB元件坐标精准导入算法

技术领域

本发明涉及SMT贴片机设备技术领域，具体为一种基于多点标记的PCB元件坐标精准导入算法。

背景技术

贴片机，又称“贴装机”、“表面贴装系统”，在生产线中，它配置在点胶机或丝网印刷机之后，是通过移动贴装头把表面贴装元器件准确地放置PCB焊盘上的一种设备。分为手动和全自动两种。是用来实现高速、高精度地贴放元器件的设备，是整个SMI、生产中最关键、最复杂的设备。贴片机是SMT的生产中要用到贴片设备，现在，贴片机已从早期的低速机械贴片机是对中发展为高速光学对中贴片机是，并向多功能、柔性连接模块化发展。

贴片机贴装PCB元件的坐标，是元件在贴片机设备的坐标系里的坐标，称为SMT工作坐标，而不是PCB作图软件直接生成的坐标，称为PCB原始坐标。SMT的工作坐标是由PCB原始坐标生成的。具体的操作是，将一块实际的PCB板进到贴片机的贴装区域，夹板固定后，选中标记点元件，确定PCB原始坐标，再保存当前元件的SMT工作坐标，再由选中标记点的PCB原始坐标和SMT工作坐标生成所有元件的SMT工作坐标。

现有的方法，是选择2个标记点进行计算。这种方法会导致生成的SMT工作坐标误差较大，并且越大的PCB板，误差越大。这种误差来自于两方面的线性误差。第一是贴片机XY导轨的机械安装误差，贴片机在出厂的时候会尽可能保证XY轴垂直，但是由于机械安装无法保证绝对的垂直，因此在比较大的PCB板会有明显的体现。第二是PCB本身的线性误差，因为PCB的生产过程，尤其是印刷焊盘设备的XY轴不能保证绝对垂直，那生产出来的PCB焊盘位置也存在一定的线性误差。

PCB原始坐标是作图软件直接生成的，是存在于绝对的平面直角坐标系；而SMT工作坐标，实际上是存在于一个平面斜角坐标系的。而两个标记点无法形成真正的对应关系，也无法描述SMT工作坐标系的斜角。因此现有的方法无法对抗由贴片机XY轴线性畸变和PCB板线性畸变带来的误差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于多点标记的PCB元件坐标精准导入算法，解决了现有技术生成坐标误差大，需要后期人工手动修改校准，耗时长，效率低，容易漏检，造成损失的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于多点标记的PCB元件坐标精准导入算法，具体包括以下步骤：

S1、首选设定四个标记点以及两个坐标系，PCB原始坐标系为一个平面直角坐标系(xOy)，其夹角为90度，SMT工作坐标系为一个平面斜角坐标系(x’O’y’)，其夹角为θ，任意点N从(xOy)坐标系到(x’O’y’)坐标系的转换空间系统可以描述为N'(x'，y')＝F(N(x，y))；

S2、根据四点标记中的三个点计算出等效斜角坐标系的夹角θ和PCB板放置离x轴方向的偏角β，使用3个标记点∠ADC和∠A’D’C’的角度差可以计算出斜角坐标系的夹角差，进一步计算出来斜角坐标系的等效夹角θ，从边DC和D’C’的偏角差可以计算出PCB板实际放置的偏角β；

S3、根据第四个已知点M在PCB原始坐标系(xoy)里的坐标(x0，y0)和在SMT工作坐标系(x’O’y’)里的坐标(x0’，y0’)计算出PCB原始坐标系(xoy)里任意点N(xn，yn)和在SMT工作坐标系(x’O’y’)里的坐标(xn’，yn’)；

S4、根据步骤S2中计算出来的斜角坐标系夹角θ和PCB板放置离x轴方向的偏角β，设a＝xn-x0，b＝yn-y0，在三角形△PQN中应用正弦定理：PN/sin(π-θ)＝PQ/sin(θ-β)＝QN/sin(β)，最终计算结果为：xn'＝x0'+(xn-x0-(yn-y0)*ctg(θ-β))*sin(θ-β)/sin(π-θ)，yn'＝y0'+(xn-x0-(yn-y0)*ctg(θ-β))*sin(β)/sin(π-θ)+(yn-y0)/sin(θ-β)，使用4个标记点完整的描述了系统的线性误差系统N'(x'，y')＝F(N(x，y))，因此可以根据PCB原始坐标精准的生成SMT工作坐标。

优选的，所述算法输出的结果是所有导入元件的SMT工作坐标列表。

优选的，所述步骤S1中标记点至少选取四个及其以上。

优选的，所述本算法需要集成在贴片机上位机控制系统软件中使用。

优选的，所述在使用时需要贴片机控制系统上的软件人机交互界面打开一个PCB原始坐标文件，并放置一块实际PCB板到贴片机的贴装区域，并用夹板固定。

有益效果

本发明提供了一种基于多点标记的PCB元件坐标精准导入算法。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该基于多点标记的PCB元件坐标精准导入算法，有效地对抗了贴片机系统和PCB板本身带来的线性误差，提高SMT工作坐标的生成精度，从而提高了贴装精度。

(2)、该基于多点标记的PCB元件坐标精准导入算法，由于自动生成高精度坐标，后期不需要人工手动修改校准，提高了生成效率，并降低了人力成本。

附图说明

图1为本发明PCB原始坐标系和SMT工作坐标系的对应关系图；

图2为本发明算法主体计算附图。

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。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种基于多点标记的PCB元件坐标精准导入算法，具体包括以下步骤：

S1、首选设定四个标记点以及两个坐标系，PCB原始坐标系为一个平面直角坐标系(xOy)，其夹角为90度，SMT工作坐标系为一个平面斜角坐标系(x’O’y’)，其夹角为θ，任意点N从(xOy)坐标系到(x’O’y’)坐标系的转换空间系统可以描述为N'(x'，y')＝F(N(x，y))；

S2、根据四点标记中的三个点计算出等效斜角坐标系的夹角θ和PCB板放置离x轴方向的偏角β，使用3个标记点∠ADC和∠A’D’C’的角度差可以计算出斜角坐标系的夹角差，进一步计算出来斜角坐标系的等效夹角θ，从边DC和D’C’的偏角差可以计算出PCB板实际放置的偏角β；

S3、根据第四个已知点M在PCB原始坐标系(xoy)里的坐标(x0，y0)和在SMT工作坐标系(x’O’y’)里的坐标(x0’，y0’)计算出PCB原始坐标系(xoy)里任意点N(xn，yn)和在SMT工作坐标系(x’O’y’)里的坐标(xn’，yn’)；

S4、根据步骤S2中计算出来的斜角坐标系夹角θ和PCB板放置离x轴方向的偏角β，设a＝xn-x0，b＝yn-y0，在三角形△PQN中应用正弦定理：PN/sin(π-θ)＝PQ/sin(θ-β)＝QN/sin(β)，最终计算结果为：xn'＝x0'+(xn-x0-(yn-y0)*ctg(θ-β))*sin(θ-β)/sin(π-θ)，yn'＝y0'+(xn-x0-(yn-y0)*ctg(θ-β))*sin(β)/sin(π-θ)+(yn-y0)/sin(θ-β)，使用4个标记点完整的描述了系统的线性误差系统N'(x'，y')＝F(N(x，y))，因此可以根据PCB原始坐标精准的生成SMT工作坐标。

本发明中，算法输出的结果是所有导入元件的SMT工作坐标列表。

本发明中，步骤S1中标记点至少选取四个及其以上。

本发明中，本算法需要集成在贴片机上位机控制系统软件中使用。

本发明中，在使用时需要贴片机控制系统上的软件人机交互界面打开一个PCB原始坐标文件，并放置一块实际PCB板到贴片机的贴装区域，并用夹板固定。

使用时，本算法需要集成在贴片机上位机控制系统软件中使用，在贴片机控制系统软件人机交互界面打开一个PCB原始坐标文件，并放置一块实际PCB板到贴片机的贴装区域，并夹板固定，指定4个标记点，分别保存它们的PCB原始坐标，和在SMT工作坐标系中的坐标，然后运行上述算法，最终输出所有元件在SMT工作坐标系中的坐标列表。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于多点标记的PCB元件坐标精准导入算法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、首选设定四个标记点以及两个坐标系，PCB原始坐标系为一个平面直角坐标系(xOy)，其夹角为90度，SMT工作坐标系为一个平面斜角坐标系(x’O’y’)，其夹角为θ，任意点N从(xOy)坐标系到(x’O’y’)坐标系的转换空间系统可以描述为N'(x'，y')＝F(N(x，y))；

S2、根据四点标记中的三个点计算出等效斜角坐标系的夹角θ和PCB板放置离x轴方向的偏角β，使用3个标记点∠ADC和∠A’D’C’的角度差可以计算出斜角坐标系的夹角差，进一步计算出来斜角坐标系的等效夹角θ，从边DC和D’C’的偏角差可以计算出PCB板实际放置的偏角β；

S3、根据第四个已知点M在PCB原始坐标系(xoy)里的坐标(x0，y0)和在SMT工作坐标系(x’O’y’)里的坐标(x0’，y0’)计算出PCB原始坐标系(xoy)里任意点N(xn，yn)和在SMT工作坐标系(x’O’y’)里的坐标(xn’，yn’)；

S4、根据步骤S2中计算出来的斜角坐标系夹角θ和PCB板放置离x轴方向的偏角β，设a＝xn-x0，b＝yn-y0，在三角形△PQN中应用正弦定理：PN/sin(π-θ)＝PQ/sin(θ-β)＝QN/sin(β)，最终计算结果为：xn'＝x0'+(xn-x0-(yn-y0)*ctg(θ-β))*sin(θ-β)/sin(π-θ)，yn'＝y0'+(xn-x0-(yn-y0)*ctg(θ-β))*sin(β)/sin(π-θ)+(yn-y0)/sin(θ-β)，使用4个标记点完整的描述了系统的线性误差系统N'(x'，y')＝F(N(x，y))，因此可以根据PCB原始坐标精准的生成SMT工作坐标。

2.根据权利要求1所述的一种基于多点标记的PCB元件坐标精准导入算法，其特征在于：所述算法输出的结果是所有导入元件的SMT工作坐标列表。

3.根据权利要求1所述的一种基于多点标记的PCB元件坐标精准导入算法，其特征在于：所述步骤S1中标记点至少选取四个及其以上。

4.根据权利要求1所述的一种基于多点标记的PCB元件坐标精准导入算法，其特征在于：所述本算法需要集成在贴片机上位机控制系统软件中使用。

5.根据权利要求1所述的一种基于多点标记的PCB元件坐标精准导入算法，其特征在于：所述在使用时需要贴片机控制系统上的软件人机交互界面打开一个PCB原始坐标文件，并放置一块实际PCB板到贴片机的贴装区域，并用夹板固定。

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