CN112312666B - 一种电路板打螺钉方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电路板打螺钉方法和系统，该电路板打螺钉方法包括：获取当前电路板的当前图像，并与电路板的预设图像对比得到相对于预设图像的坐标偏差值，预设图像中具有预设打螺钉坐标；根据坐标偏差值和预设打螺钉坐标得到目标打螺钉坐标，控制在当前电路板上对目标打螺钉坐标实施打螺钉操作。本发明提供的电路板打螺钉方法是一种基于视觉的位置补偿方法，配合工装载具的定位，通过获取一次图像，并与设定的预设螺钉孔位置比较，确定针对当前电路板的具体的螺钉孔位置，仅需要获取一次图像，就能够匹配出所有位置点，能够明显提高生产效率，并保证打螺钉位置的准确性。

Description

一种电路板打螺钉方法和系统

技术领域

本发明涉及电路板加工技术领域，更具体地说，涉及一种电路板打螺钉方法和系统。

背景技术

随着工厂中对产能不断提升的需求，提高生产品质、保障生产效率是势在必行的研究课题。

当前的电路板安装到机箱内部主要有两种：手动打螺钉方式和通用自动打螺钉。手动打螺钉方式首先效率低下，人力资源使用严重，并且手工打螺钉容易造成电路板损坏；而通用自动打螺钉方式无法快速精确查找到螺钉孔位置，从而效率缓慢，不够稳定，而且不能检测出所打螺钉是否满足要求。

综上所述，如何提供一种打螺钉效率高且不易损坏电路板的打螺钉方法，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种电路板打螺钉方法和系统，该方法能够提升打螺钉的效率，并对电路板的加工具有较高的准确性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电路板打螺钉方法，包括：

获取当前电路板的当前图像，并与电路板的预设图像对比得到相对于所述预设图像的坐标偏差值，所述预设图像中具有预设打螺钉坐标；

根据所述坐标偏差值和所述预设打螺钉坐标得到目标打螺钉坐标，控制在所述当前电路板上对所述目标打螺钉坐标实施打螺钉操作。

优选地，所述获取当前电路板的当前图像，并与电路板的预设图像对比得到相对于所述预设图像的坐标偏差值，包括：

获取当前电路板的当前图像中的两个特征点坐标，并与所述预设图像中的两个预设特征点坐标比较，得到所述当前图像相对于所述预设图像的角度偏差和位置偏差；

根据所述坐标偏差值和所述预设打螺钉坐标得到目标打螺钉坐标，包括：

根据所述角度偏差、所述位置偏差和所述预设打螺钉坐标得到所述目标打螺钉坐标。

优选地，根据所述角度偏差、所述位置偏差和所述预设打螺钉坐标得到所述目标打螺钉坐标，包括：

依次获取每个所述目标打螺钉坐标，计算公式为：

其中，Xn¹、Yn¹分别为第n个螺钉的目标打螺钉坐标，Xn、Yn分别为第n个螺钉的所述预设打螺钉坐标，φ为所述角度偏差，tx、ty分别为所述位置偏差的X值和Y值。

优选地，得到所述目标打螺钉坐标后，判断所述目标打螺钉坐标是否有误或者是否没有匹配出打螺钉位置，若为是，则返回所述获取当前电路板的当前图像的步骤。

优选地，依次获取每个所述目标打螺钉坐标之后，还包括：

获取每个所述目标打螺钉坐标(Xn¹，Yn¹)与对应的所述预设打螺钉坐标(Xn，Yn)的偏差值：

其中，△Xn为X方向的偏差值，△Yn为Y方向的偏差值；

当|△Xn|<k₁且|△Yn|<k₂时，以(Xn-△Xn,Yn-△Yn)作为修正坐标；

当|△Xn|≥k₁且|△Yn|≥k₂时，

以作为修正坐标；

以所述修正坐标作为所述目标打螺钉坐标，并控制在所述当前电路板上所述目标打螺钉坐标的位置实施打螺钉操作。

优选地，所述实施打螺钉操作包括：

在打螺钉的同时，对打螺钉操作进行反馈控制，所述反馈控制的对象为打螺钉过程的扭矩大小、平面内位置和打螺钉速度；

所述实施打螺钉操作之后，还包括：

视觉检测所述当前电路板的实际打螺钉的位置与所述预设图像的打螺钉的位置是否正确，若不正确，则进行报警提醒。

优选地，所述获取当前电路板的当前图像之前，控制所述当前电路板与获取所述当前电路板的当前图像的装置之间的距离等于拍摄所述预设图像时所述电路板与获取所述电路板的图像的装置之间的距离。

一种电路板打螺钉系统，包括：

图像获取装置，用于获取当前电路板的当前图像，并发送给中央主控制器；

打螺钉驱动装置，用于在当前电路板上打螺钉；

中央主控制器，用于将所述当前图像与电路板的预设图像对比得到相对于所述预设图像的坐标偏差值，所述预设图像中具有预设打螺钉坐标；根据所述坐标偏差值和所述预设图像中的预设打螺钉坐标得到目标打螺钉坐标，控制所述打螺钉驱动装置在所述当前电路板上对所述目标打螺钉坐标实施打螺钉操作。

优选地，所述中央主控制器包括：

特征获取模块，用于获取所述当前图像中两个特征点的坐标，两个所述特征点分别位于所述当前电路板的对角线上的两个点；

比较模块，用于将所述特征点的坐标与所述预设图像中的预设特征点坐标比较，并得到所述当前图像相对于所述预设图像的角度偏差和位置偏差；

计算模块，用于根据所述角度偏差、所述位置偏差和所述预设打螺钉坐标得到所述目标打螺钉坐标，所述比较模块连接所述特征获取模块、所述计算模块。

优选地，所述计算模块包括用于获取每个目标打螺钉坐标的计算单元，所述计算单元用于根据计算公式得到所述目标打螺钉坐标，所述计算公式为：

其中，Xn¹、Yn¹分别为第n个螺钉的目标打螺钉坐标，Xn、Yn分别为第n个螺钉的所述预设打螺钉坐标，φ为所述角度偏差，tx、ty分别为所述位置偏差的X值和Y值。

优选地，所述计算模块还包括修正单元，所述修正单元用于获取每个目标打螺钉坐标(Xn¹，Yn¹)与对应的所述预设打螺钉坐标(Xn，Yn)的偏差值：

其中，△Xn为X方向的偏差值，△Yn为Y方向的偏差值；

当|△Xn|<k₁且|△Yn|<k₂时，以(Xn-△Xn,Yn-△Yn)作为修正坐标；

当|△Xn|≥k₁且|△Yn|≥k₂时，

以作为修正坐标；

所述修正单元连接输出单元，所述输出单元用于向所述打螺钉驱动装置输出所述修正坐标，以便控制打螺钉驱动装置在所述当前电路板上对所述修正坐标的位置实施打螺钉操作。

优选地，所述中央主控制器连接三轴驱动装置和测距传感器，所述三轴驱动装置用于控制所述打螺钉驱动装置在空间内移动，所述测距传感器用于测量所述图像获取装置与所述当前电路板的距离，所述中央主控制器控制所述图像获取装置在远离或靠近所述当前电路板的方向移动，以使间距等于拍摄所述电路板时所述电路板与所述图像获取装置的间距。

本发明提供的电路板打螺钉方法是一种基于视觉的位置补偿方法，配合工装载具的定位，通过获取一次图像，并与设定的预设螺钉孔位置比较，确定针对当前电路板的具体的螺钉孔位置，仅需要获取一次图像，就能够匹配出所有位置点，能够明显提高生产效率，并保证打螺钉位置的准确性。

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，下面将对实施例或现有技术描述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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的用于打螺钉的机械系统结构示意图；

图2为本发明所提供的用于控制机械系统的控制系统的示意图；

图3为本发明所提供的坐标变换的示意图；

图4为本发明所提供的电路板打螺钉方法的具体实施例一的流程图；

图5为本发明所提供的电路板打螺钉方法的具体实施例二的流程图；

图6为本发明所提供的电路板打螺钉方法的具体实施例三的流程图；

图7为电路板打螺钉方法中位置补偿的流程图；

图8为电路板打螺钉系统的程序流程图。

图1-8中：

1为Z轴驱动电机、2为打螺钉驱动装置、3为Z轴滑台、4为连接板、5为激光测距传感器、6为图像获取装置、7为Y轴滑台、8为打螺钉套头装置、9为底座、10为X轴驱动电机、11为进钉气管、12为Y轴驱动电机；

13为中央主控制器、14为预设打螺钉坐标、15为目标打螺钉坐标。

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。

本发明的核心是提供一种电路板打螺钉方法和系统，该方法能够提升打螺钉的效率，并对电路板的加工具有较高的准确性。

请参考图1至图8，本申请提供了一种电路板打螺钉方法，该方法用于机械打螺钉设备对电路板的加工过程，该方法具体包括以下步骤：

步骤S1、获取当前电路板的当前图像，并与电路板的预设图像对比得到相对于预设图像的坐标偏差值，预设图像中具有预设打螺钉坐标；

步骤S2、根据坐标偏差值和预设打螺钉坐标得到目标打螺钉坐标，控制在当前电路板上对目标打螺钉坐标实施打螺钉操作。

需要说明的是，当前电路板为当前需要进行加工的工件，当前电路板的当前图像可以通过图像获取装置拍摄得到。本申请中的图像获取操作也称为视觉感应操作或视觉处理操作。

电路板的预设图像为预存的电路板的模板图像，即当前电路板的加工目标。可选的，预设图像也可以为当下获取的作为模板的电路板的图像。

考虑到当前电路板的载板工装的位置可能与预设的电路板不同，放置位置相对于机器坐标也会产生变化，而且生产过程中每个螺孔也会产生加工误差，为了减少调整打螺钉工具的时间，将当前电路板的当前图像与预设图像进行比较，得到二者的坐标偏差，其中坐标偏差值可以包括移动偏差值和/或角度偏差值，二者均可作为、并可以共同作为坐标偏差值。

二者角度或移动的偏差可以通过获取并比较电路板上的特征结构得到，例如电路板的边缘的中点位置或角点位置等，通过现有的图像获取装置即可以实现。

坐标偏差值表征的是当前图像与预设图像之间的变换方式，通过该变换可以将预设图像中的预设打螺钉坐标投射在当前图像中，得到当前图像中需要打螺钉的坐标，即目标打螺钉坐标。另外，由于坐标偏差值是当前图像整体相对于预设图像的变换，因此，可以通过上述方式统一得到所有当前图像的目标打螺钉坐标，能够保证各个坐标均满足与预设打螺钉坐标对应，能够节省操作的步骤，并以此对当前电路板的加工，能够能得到准确的打螺钉效果。

本申请提供的电路板打螺钉方法是一种基于视觉的位置补偿方法，配合工装载具的定位，通过获取一次图像，并与设定的预设螺钉孔位置比较，确定针对当前电路板的具体的螺钉孔位置，仅需要获取一次图像，就能够匹配出所有位置点，能够明显提高生产效率，并保证打螺钉位置的准确性。

在上述实施例的基础之上，在步骤S1中，获取当前电路板的当前图像，并与电路板的预设图像对比得到相对于预设图像的坐标偏差值的方法，具体包括以下步骤：

步骤S11、获取当前电路板的当前图像中的两个特征点坐标，并与预设图像中的两个预设特征点坐标比较，得到当前图像相对于预设图像的角度偏差和位置偏差。

可选的，在步骤S1中的根据坐标偏差值和预设打螺钉坐标得到目标打螺钉坐标的方法，具体包括以下步骤：

步骤S12、根据角度偏差、位置偏差和预设打螺钉坐标得到目标打螺钉坐标。

需要说明的是，特征点坐标是区别于打螺钉孔的坐标，可以为电路板的边缘、边缘的中点，或者为电路板上的两个特殊孔，在一个具体的实施例中，特征点为电路板上的Mark1点和Mark2点，两个点需要在视觉上具有显著性，以便图像获取装置能够检测到。

可选的，上述特征点坐标也可以为螺钉孔中的两个，需要保证这两个螺钉孔与其他螺钉孔具有结构上的区别，避免无法在众多的螺钉孔中提取出来。

在上述实施例的基础之上，步骤S12中根据角度偏差、位置偏差和预设打螺钉坐标得到目标打螺钉坐标的方法，具体包括以下步骤：

步骤S121、依次获取每个目标打螺钉坐标，计算公式为：

其中，Xn¹、Yn¹分别为第n个螺钉的目标打螺钉坐标，Xn、Yn分别为第n个螺钉的所述预设打螺钉坐标，φ为角度偏差，tx、ty分别为位置偏差的X值和Y值。

需要说明的是，由第一个打螺钉孔到第n个打螺钉孔均可以通过上述公式得到，计算结果虽为列向量形式，其表征的是两个方向上的坐标。当前电路板与获取当前电路板当前图像的装置之间的距离，等于拍摄预设图像时电路板与获取电路板当前图像的装置之间的距离，因此Z轴方向上没有变化。

tx、ty为实际拍照中Mark1点和模板中Mark1点的横纵坐标差值，公式的目的是将视野中标准转换为模板坐标，并将两个Mark1点对位，从而通过差值判段视野中孔坐标与模板中孔坐标的位置差。

在一个具体的实施例中，通过对预设图像的图像处理和模板匹配得到预设图像中每个螺孔坐标{X₁，Y₁}，{X₂，Y₂}…{X_n，Y_n}，以及特征点坐标，在本实施例中特征点坐标可以为左下边缘pcb封装时候的Mark1点坐标{X_m，Y_m}和右上角Mark2点坐标，利用两个特征点坐标可以得到Mark2点坐标相对于Mark1点角旋转值φ，以Mark1点坐标{X_m，Y_m}的改变量{tx，ty}以及旋转值φ为参考值，求取目标打螺钉坐标，求取方法为：

其中，Xn¹、Yn¹分别为第n个螺钉的目标打螺钉坐标，Xn、Yn分别为第n个螺钉的所述预设打螺钉坐标，φ为所述角度偏差，tx、ty分别为所述位置偏差的X值和Y值。

在上述实施例的基础之上，该方法还包括以下步骤：

步骤S122、得到目标打螺钉坐标后，判断目标打螺钉坐标是否有误或者是否没有匹配出打螺钉位置，若为是，则返回获取当前电路板的当前图像的步骤。

需要说明的是，通过计算得到的是视觉获取结合计算的理论值，而理论值可能存在偏差，或者无法得到符合当前电路板的有效位置，因此，在计算后需要进行判断，若没有合理的目标打螺钉位置，则需要返回获取当前图像的步骤，重新获取图像。

实际操作过程中，由于图像获取技术可能存在误差，因而并不能完全依赖图像获取技术，需要对计算结果进行验证。

在上述任意一个实施例的基础之上，依次获取每个目标打螺钉坐标之后，还包括以下步骤：

步骤S123、获取每个目标打螺钉坐标(Xn¹，Yn¹)与对应的所述预设打螺钉坐标(Xn，Yn)的偏差值：

其中，△Xn为X方向的偏差值，△Yn为Y方向的偏差值；

步骤S124、当|△Xn|<k₁且|△Yn|<k₂时，以(Xn-△Xn,Yn-△Yn)作为修正坐标；

当|△Xn|≥k₁且|△Yn|≥k₂时，

以作为修正坐标；

步骤S125、以修正坐标作为目标打螺钉坐标，并控制在当前电路板上目标打螺钉坐标的位置实施打螺钉操作。

需要说明的是，步骤S123中得到的△Xn为当前图像相比于预设图像中第n个螺钉孔在X方向上坐标的偏差值，△Yn为当前图像相比于预设图像中第n个螺钉孔在Y方向上坐标的偏差值。

在步骤S124中，若偏差值小于对应的预设阈值(k₁或k₂)，则图像获取过程的偏差较小，可以采用上述计算得到的目标打螺钉坐标，即(Xn-△Xn,Yn-△Yn)作为修正坐标。

若偏差值小于对应的预设阈值(k₁或k₂)，则图像获取过程的偏差较小，以作为修正坐标；

可选的，上述k₁和k₂的取值可以根据经验取值，或者根部不同情况进行选择。

可选的，上述偏差值等于对应的预设阈值的情况，也可以选择以预设打螺钉坐标增减预设阈值的值作为修正坐标。

在步骤S125中，确定修正坐标后，以修正坐标代替目标打螺钉坐标，作为实际打螺钉的坐标，并实施打螺钉操作，由于步骤S124中进行了修正操作，因而得到的打螺钉更加准确，避免出现大误差情况。

本实施例所提供的方法中，设定了螺钉孔的允许的偏差范围，防止图像获取过程中出现视觉误判，避免造成打螺钉位置的较大偏差，避免造成主板损坏。

在上述实施例的基础之上，步骤S2中实施打螺钉操作具体包括以下步骤：

步骤S21、在打螺钉的同时，对打螺钉操作进行反馈控制，反馈控制的对象为打螺钉过程的扭矩大小、平面内位置和打螺钉速度；

步骤S2实施打螺钉操作之后，还包括以下步骤：

步骤S22、视觉检测当前电路板的实际打螺钉的位置与预设图像的打螺钉的位置是否正确，若不正确，则进行报警提醒。

需要说明的是，上述反馈控制需要对应通过检测技术、传感器技术和控制系统实现。在打螺钉的过程之中，对打螺钉设备(钻头等)的扭矩、打螺钉的速度等进行检测，将检测结果与预设值进行比较，然后通过调整打螺钉设备的打孔位置、打孔速度等实现打螺钉操作的反馈调节。

本实施例中，提供了三个闭环的反馈控制：扭矩环(通过检测并实时调整打螺钉设备的扭矩的闭环控制方式)、位置环(通过检测并实时调整打螺钉位置的闭环控制方式)和速度环(通过检测并实时调整打螺钉速度的闭环控制方式)，以实现打螺钉的准确、快速控制。

需要说明的是，由于采用图像获取技术和视觉补偿技术，因此获取图像的位置需要保证准确，对于角度偏差和位置偏差形成过程，需要保证在拍摄距离上维持稳定。

在一个具体的实施例中，步骤S1中获取当前电路板的当前图像之前，还包括以下步骤：

步骤S10、调整当前电路板与获取当前电路板当前图像的装置之间的距离，使之等于拍摄预设图像时电路板与获取电路板的图像的装置之间的距离。

具体地，在操作时首先将图像获取装置移动到拍照位置，拍照位置的x,y轴坐标为固定值，并保持相机到载板工装的距离为固定值，可以通过距离传感器实时检测电路板与图像获取装置的距离值，可以通过移动机械装置实现电路板与图像获取装置的拍摄距离的改变，使距离值等于设定高度值。设定高度即为拍摄预设图像时电路板与获取电路板当前图像的装置之间的距离。

在本申请提供的一个具体实施例中，首先，调整图像获取装置与当前电路板之间的距离，使图像获取装置移动到离当前电路板指定高度上方，进行拍照，拍完照后针对于图像进行处理，匹配并计算出当前图像的位置坐标，如果匹配失败，重新进行拍照，然后再次计算，匹配成功后并通过位置补偿方法计算后得到在当前电路板上需要打螺钉的位置，并按照上述实施例中提供的方式得到修正坐标，依次控制对修正坐标进行打螺钉操作。

优选地，还包括检测过程，在完成打螺钉操作后，再次将图像获取装置运动到用于拍摄的预定位置，进行移动并拍照，然后通过视觉检测(即图像获取方式)当前电路板的实际打螺钉与预设图像的打螺钉的位置是否正确，若不正确，则进行报警提醒，如果异常报警器响起，并通过显示器等显示装置显示当前异常螺钉位置，操作人员进行手动处理，如果正常设备继续运行。

除了上述各个实施例中所提供的电路板打螺钉方法，本申请还提供了一种电路板打螺钉系统，该系统主要用于实现上述电路板打螺钉方法，电路板打螺钉系统在结构组成上，主要包括：机械系统和电气控制系统，具体地，包括图像获取装置6、打螺钉驱动装置2、中央主控制器13以及工作台。

图像获取装置6用于获取当前电路板的当前图像，并发送给中央主控制器13；

打螺钉驱动装置2用于在当前电路板上打螺钉；

中央主控制器13用于将当前图像与电路板的预设图像对比得到相对于预设图像的坐标偏差值，预设图像中具有预设打螺钉坐标14；根据坐标偏差值和预设图像中的预设打螺钉坐标14得到目标打螺钉坐标15，控制打螺钉驱动装置2在当前电路板上对目标打螺钉坐标15实施打螺钉操作。

图像获取装置6、打螺钉驱动装置2和中央主控制器13均安装于工作台，工作台上设置有驱动装置，驱动装置连接图像获取装置6、打螺钉驱动装置2和中央主控制器13，实现打螺钉的过程中图像获取装置6的移动和打螺钉驱动装置2的控制。

具体地，机械系统中包括驱动装置、图像获取装置6、测距模块、打螺钉驱动装置2、打螺钉套头装置8、底座9和进钉气管11。

驱动装置可以为三轴驱动装置，具体包括Z轴驱动电机1、X轴驱动电机10和Y轴驱动电机12，三者之一连接工作台，其余二者相对于前者移动，Z轴驱动电机1、X轴驱动电机10和Y轴驱动电机12用于形成空间内任意方向的移动，若将电路板设置在工作台上，图像获取装置6设置在三轴驱动装置的移动端上，则能够形成图像获取装置6相对于电路板的移动，同时将打螺钉套头装置8和进钉气管11设置在移动端上，能够形成打螺钉位置相对于电路板的移动。

在一个具体的实施例中，三轴驱动装置为运动主体，在工作台上设置有Z轴滑台3和Y轴滑台7，工作台上安装打螺钉驱动装置2，打螺钉驱动装置2下方安装有进钉气管11和打螺钉套头装置8。连接板4为测距模块和视觉模块的连接体，连接板4连接于Z轴滑台3上，可以沿Z轴移动。测距模块和视觉模块安装要保持水平。视觉模块可以为图像获取装置6，测距模块可以为激光测距传感器5，用于测量电路板与图像获取装置6之间的距离。

中央主控制器13可以安装于工作台上，或者通过电连接、通信连接等方式连接机械系统。

本实施例中所提供的电路板打螺钉系统的操作方式可以参考本申请电路板打螺钉方法中的第一个实施例，该系统能够通过自动化的方式打螺钉操作，并能够实现打螺钉的位置的准确，且效率较高，节省时间。

在一个具体的实施例中，电控系统的硬件部分采用ARM9嵌入式控制系统作为中央主控制器13，相对于plc结合上位机的方式，采用ARM9嵌入式的控制器具有成本低、系统占空间小的优势，最重要一点是可以方便运算控制算法的添加，例如视觉转换、扭矩控制算法、位置补偿算法等。模块控制灵活多样，系统包括中央主控制器13、激光测距传感器5，光电传感器、图像获取装置6、图像处理模块、扭矩处理系统、打螺钉驱动装置2、和LCD显示系统。

其中，中央主控制器13按照逻辑划分，主要包括：特征获取模块、比较模块和计算模块。

特征获取模块，用于获取当前图像中两个特征点的坐标，两个特征点分别位于当前电路板的对角线上的两个点。

比较模块，用于对比特征点的坐标与预设图像中的预设特征点坐标，并得到当前图像相对于预设图像的角度偏差和位置偏差。

计算模块，用于根据角度偏差、位置偏差和预设打螺钉坐标得到目标打螺钉坐标，比较模块连接特征获取模块、计算模块。

中央主控制器13按照硬件划分，主要包括ARM9微处理芯片、复位电路、晶振电路、存储等单元，用来进行数据接收处理和逻辑控制。

激光测距传感器5主要用来检测激光测距传感器5与工作台之间的距离高度，激光测距传感器5可以设置在拍照位置，与图像获取装置6连接，从而固定每次拍照位置的高度值(定高、定景深、定焦距)，测得的高度数据通过IIC通信传送给中央主控制器13。

图像获取装置6和图像处理模块主要进行图像拍摄并进行图像处理后，将图像信息(包括坐标信息等)通过IIC通信传送给中央主控制器13。可选的，图像处理过程可以通过图像处理模块完成，或者通过中央主控制器13中的模块完成，其中，图像处理主要进行预设坐标的匹配以及进行位置补偿；

可选的，上述系统中包括扭矩处理模块，用于采集当前电路板或者打螺钉孔设备的扭矩信息值，并通过串口通信将数据传送给中央主控制器13。

可选的，打螺钉驱动装置2的编码器采集的位置信息通过IIC通信接口传送给中央主控制器13，扭矩数据和编码器位置数据是实现打螺钉扭矩控制的主要数据来源，通过编写的控制算法，实现螺钉的准确扭矩打入。

可选的，LCD显示器主要用来显示当前设备的运行状态，更好的进行人机交互。

在上述实施例的基础之上，计算模块包括用于获取每个目标打螺钉坐标的计算单元，计算单元用于根据计算公式得到目标打螺钉坐标，计算公式为：

其中，Xn¹、Yn¹分别为第n个螺钉的目标打螺钉坐标，Xn、Yn分别为第n个螺钉的所述预设打螺钉坐标，φ为所述角度偏差，tx、ty分别为所述位置偏差的X值和Y值。

在上述实施例的基础之上，计算模块还包括修正单元，修正单元用于获取每个螺孔的目标打螺钉坐标(Xn¹、Yn¹)与对应的预设打螺钉坐标(Xn，Yn)的偏差值：

其中，△Xn为X方向的偏差值，△Yn为Y方向的偏差值；

当|△Xn|<k₁且|△Yn|<k₂时，以(Xn-△Xn,Yn-△Yn)作为修正坐标；

当|△Xn|≥k₁且|△Yn|≥k₂时，

以作为修正坐标；

修正单元连接输出单元，输出单元用于向打螺钉驱动装置2输出修正坐标，以便控制打螺钉驱动装置2在电路板上对修正坐标的位置实施打螺钉操作。

在上述实施例的基础之上，中央主控制器13连接三轴驱动装置和激光测距传感器5，三轴驱动装置用于控制打螺钉驱动装置2在空间内移动，激光测距传感器5用于测量图像获取装置6与电路板的距离，中央主控制器13控制图像获取装置6在远离或靠近当前电路板的方向移动，以使间距等于拍摄电路板时电路板与图像获取装置6的间距。

本发明提供了一种的电路板打螺钉系统和基于图像识别、位置补偿的电路板打螺钉方法，利用机械装置、电气控制系统以及软件控制算法实现了电路板专用打螺钉设备的高效、自动、智能准确的打入，并且能智能检测螺钉锁紧情况，运行稳定可靠，效率高。

除了上述各个实施例中所提供的电路板打螺钉系统，其中包括了打螺钉的机械设备、电控系统等，其中其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

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。

以上对本发明所提供的电路板打螺钉方法和系统进行了详细介绍。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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种电路板打螺钉方法，其特征在于，包括：

S1、获取当前电路板的当前图像，并与电路板的预设图像对比得到相对于所述预设图像的坐标偏差值，所述预设图像中具有预设打螺钉坐标；

S2、根据所述坐标偏差值和所述预设打螺钉坐标得到目标打螺钉坐标，控制在所述当前电路板上对所述目标打螺钉坐标实施打螺钉操作；所述得到目标打螺钉坐标为统一得到所有当前图像的目标打螺钉坐标，能够保证各个坐标均满足与预设打螺钉坐标对应，节省操作步骤，并使得对当前电路板的加工，得到准确的打螺钉效果；

S1中所述获取当前电路板的当前图像，并与电路板的预设图像对比得到相对于所述预设图像的坐标偏差值，包括：

获取所述当前电路板的当前图像中的两个特征点坐标，并与所述预设图像中的两个预设特征点坐标比较，得到所述当前图像相对于所述预设图像的角度偏差和位置偏差；两个所述特征点坐标分别位于所述当前电路板的对角线上；

S2中根据所述坐标偏差值和所述预设打螺钉坐标得到目标打螺钉坐标，包括：

根据所述角度偏差、所述位置偏差和所述预设打螺钉坐标得到所述目标打螺钉坐标；

根据所述角度偏差、所述位置偏差和所述预设打螺钉坐标得到所述目标打螺钉坐标，包括：

获取每个所述目标打螺钉坐标，计算公式为：

其中，Xn¹、Yn¹分别为第n个螺钉的所述目标打螺钉坐标，Xn、Yn分别为第n个螺钉的所述预设打螺钉坐标，φ为所述角度偏差，tx、ty分别为所述位置偏差的X值和Y值；

S2中得到所述目标打螺钉坐标后，实施打螺钉操作之前，还包括：判断所述目标打螺钉坐标是否有误或者是否没有匹配出打螺钉位置；

若为是，则返回所述获取当前电路板的当前图像的步骤；

若为否，还包括：

S123、获取每个所述目标打螺钉坐标(Xn¹，Yn¹)与对应的所述预设打螺钉坐标(Xn，Yn)的偏差值：

其中，△Xn为X方向的偏差值，△Yn为Y方向的偏差值；

S124、当|△Xn|<k₁且|△Yn|<k₂时，以(Xn-△Xn,Yn-△Yn)作为修正坐标；

当|△Xn|≥k₁且|△Yn|≥k₂时，

以作为修正坐标；其中，k₁为根据经验取值的第一预设阈值和k₂为根据经验取值的第二预设阈值；

S125、以所述修正坐标作为所述目标打螺钉坐标，并控制在所述当前电路板上所述目标打螺钉坐标的位置实施打螺钉操作；

S2中所述实施打螺钉操作包括：

S21、在打螺钉的同时，对打螺钉操作进行反馈控制，所述反馈控制的对象为打螺钉过程的扭矩大小、平面内位置和打螺钉速度；

S2中所述实施打螺钉操作之后，还包括：

S22、视觉检测所述当前电路板的实际打螺钉的位置与所述预设图像的打螺钉的位置是否正确，若不正确，则进行报警提醒；

S1中所述获取当前电路板的当前图像之前，控制所述当前电路板与获取所述当前电路板的当前图像的装置之间的距离等于拍摄所述预设图像时所述电路板与获取所述电路板的图像的装置之间的距离；

S1中所述获取当前电路板的当前图像包括对于当前电路板的视觉感应操作或视觉处理操作；所述电路板的预设图像为预设的电路板的模板图像。

2.一种电路板打螺钉系统，其特征在于，用于执行权利要求1所述的电路板打螺钉方法，所述电路板打螺钉系统包括：

图像获取装置，用于获取当前电路板的当前图像，并发送给中央主控制器；

打螺钉驱动装置，用于在当前电路板上打螺钉；

中央主控制器，用于将所述当前图像与电路板的预设图像对比得到相对于所述预设图像的坐标偏差值，所述预设图像中具有预设打螺钉坐标；根据所述坐标偏差值和所述预设图像中的预设打螺钉坐标得到目标打螺钉坐标，控制所述打螺钉驱动装置在所述当前电路板上对所述目标打螺钉坐标实施打螺钉操作；所述得到目标打螺钉坐标为统一得到所有当前图像的目标打螺钉坐标，能够保证各个坐标均满足与预设打螺钉坐标对应，节省操作步骤，并使得对当前电路板的加工，得到准确的打螺钉效果；

所述中央主控制器包括：

特征获取模块，用于获取所述当前图像中两个特征点的坐标，两个所述特征点分别位于所述当前电路板的对角线上的两个点；

比较模块，用于将所述特征点的坐标与所述预设图像中的预设特征点坐标比较，并得到所述当前图像相对于所述预设图像的角度偏差和位置偏差；

计算模块，用于根据所述角度偏差、所述位置偏差和所述预设打螺钉坐标得到所述目标打螺钉坐标，所述比较模块连接所述特征获取模块、所述计算模块；

所述计算模块包括用于获取每个目标打螺钉坐标的计算单元，所述计算单元用于根据计算公式得到所述目标打螺钉坐标，所述计算公式为：

其中，Xn¹、Yn¹分别为第n个螺钉的所述目标打螺钉坐标，Xn、Yn分别为第n个螺钉的所述预设打螺钉坐标，φ为所述角度偏差，tx、ty分别为所述位置偏差的X值和Y值；

所述计算模块还包括修正单元；得到所述目标打螺钉坐标后，实施打螺钉操作之前，还包括：判断所述目标打螺钉坐标是否有误或者是否没有匹配出打螺钉位置；

若为是，则返回所述获取当前电路板的当前图像的步骤；

若为否，所述修正单元用于获取每个目标打螺钉坐标(Xn¹，Yn¹)与对应的所述预设打螺钉坐标(Xn，Yn)的偏差值：

其中，△Xn为X方向的偏差值，△Yn为Y方向的偏差值；

当|△Xn|<k₁且|△Yn|<k₂时，以(Xn-△Xn,Yn-△Yn)作为修正坐标；

当|△Xn|≥k₁且|△Yn|≥k₂时，

以作为修正坐标；其中，k₁为根据经验取值的第一预设阈值和k₂为根据经验取值的第二预设阈值；

所述修正单元连接输出单元，所述输出单元用于向所述打螺钉驱动装置输出所述修正坐标，以便控制打螺钉驱动装置在所述当前电路板上对所述修正坐标的位置实施打螺钉操作；

所述实施打螺钉操作包括：

在打螺钉的同时，对打螺钉操作进行反馈控制，所述反馈控制的对象为打螺钉过程的扭矩大小、平面内位置和打螺钉速度；

所述实施打螺钉操作之后，还包括：

视觉检测所述当前电路板的实际打螺钉的位置与所述预设图像的打螺钉的位置是否正确，若不正确，则进行报警提醒；

所述获取当前电路板的当前图像之前，控制所述当前电路板与获取所述当前电路板的当前图像的装置之间的距离等于拍摄所述预设图像时所述电路板与获取所述电路板的图像的装置之间的距离；

所述获取当前电路板的当前图像包括对于当前电路板的视觉感应操作或视觉处理操作；所述预设图像为预设的电路板的模板图像。

3.根据权利要求2所述的电路板打螺钉系统，其特征在于，所述中央主控制器连接三轴驱动装置和测距传感器，所述三轴驱动装置用于控制所述打螺钉驱动装置在空间内移动，所述测距传感器用于测量所述图像获取装置与所述当前电路板的距离，所述中央主控制器控制所述图像获取装置在远离或靠近所述当前电路板的方向移动，以使间距等于拍摄所述电路板时所述电路板与所述图像获取装置的间距。