CN113329613B - 一种贴片机吸嘴检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种贴片机吸嘴检测系统及方法，其中贴片机吸嘴检测系统包括工控机、图像采集系统及调节系统；贴片机吸嘴检测方法利用该系统，并结合工控机中储存的吸嘴模板数据及多类算法，完成贴片机吸嘴的准确检测。本发明提供的贴片机吸嘴检测系统及方法，能够拍摄清晰的吸嘴的图像，并结合多类算法，大幅提高了吸嘴检测的准确性；能够适应多种吸嘴的检测，检测的精度灵活可调，可以适应在不同的应用场景；相对于传统的人工检测的方式，大大减轻了工作人员的工作量。

Description

一种贴片机吸嘴检测系统及方法

技术领域

本发明涉及贴片机技术领域，尤其是涉及一种贴片机吸嘴检测系统及方法。

背景技术

吸嘴对于贴片机而言是一个至关重要重要的部件，贴片机吸嘴是贴片机对吸取的元件进行贴、放动作的关键零件，它主要是利用真空的吸附作用来对元件进行吸取，而运用吹气把吸附在吸嘴的元件放到电路板的坐标位置上。但是在贴片机的使用过程中，如果吸嘴存在堵塞的情况，那必然会影响贴片机的贴装质量以及工作效率，因此对贴片机吸嘴孔内是否有堵塞进行检测极为重要。目前，并没有对贴片机吸嘴进行检测的专用设备，只能采用人工检测的方式，这样的方式费时费力，且贴片机吸嘴尺寸很小，肉眼难以看清，容易出现漏检、误检的情况。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题，本发明的目的在于提供一种贴片机吸嘴检测系统。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种贴片机吸嘴检测系统，包括工控机、图像采集系统及调节系统；

所述工控机与图像采集系统电连接，所述工控机用于控制图像采集系统拍取待测吸嘴的图像；

所述图像采集系统包括第一相机和第二相机；

所述第一相机、第二相机及待测吸嘴均安装在所述调节系统上，且第一相机和第二相机分别位于待测吸嘴的上下两侧；

所述调节系统用于调节并固定第一相机、第二相机及待测吸嘴的位置；

所述第一相机用于摄取待测吸嘴的二维码图像，所述第二相机用于摄取待测吸嘴的孔内图像。

在一些实施例中，还包括集线器，所述工控机及图像采集系统均与所述集线器有线连接，所述集线器用于实现工控机和图像采集系统之间的通信。

在一些实施例中，所述第一相机具有0.5倍率远心镜头以及装配在0.5倍率远心镜头上的第一LED点光源；所述第二相机具有4倍率远心镜头以及装配在4倍率远心镜头上的第二LED点光源。

在一些实施例中，所述调节系统包括第一夹具、第二夹具、载具及滑杆；

所述第一夹具、第二夹具及载具的一端均可调节地固定在滑杆上，另一端分别用于安装第一相机、第二相机和待测吸嘴；

所述第一夹具、第二夹具及载具上均设置有若干个调节旋钮，使得第一夹具、第二夹具及载具固定在滑杆上的位置可调；

所述第一夹具及第二夹具的调节旋钮还用于调节对应的相机，以实现待测吸嘴的清晰成像；

所述载具上的调节旋钮还用于调节载具的搭载尺寸，以适应不同孔型的吸嘴的图像摄取。

在一些实施例中，还包括底板，所述底板上设置有滑槽；

所述调节系统还包括滑块，所述滑杆的底端固定在所述滑块上，所述滑块可滑动地安装在所述滑槽上。

本发明另一方面提供了一种贴片机吸嘴检测方法，采用上述的贴片机吸嘴检测系统，且包含如下步骤：

S1、对工控机和图像采集系统进行初始化调节；

S2、在工控机中选定与待测吸嘴相匹配的吸嘴模板，并设置相关参数；

S3、将待测吸嘴放置在载具上，调节第一夹具及第二夹具直到待测吸嘴成像清晰；

S4a、第一相机拍取待测吸嘴背面的二维码图像，并将拍取的图像传输至工控机；

S4b、与步骤S4a同时，第二相机拍取待测吸嘴的正面图像，并将拍取的图像传输至工控机；

S5a、工控机根据拍取的待测吸嘴背面的二维码图像，完成待测吸嘴的二维码识别；

S5b、与步骤S5a同时，工控机将拍取的待测吸嘴的正面图像与预存的吸嘴模板的图像进行对比，根据对比结果来判断待测吸嘴是否合格；

S6、检测完成，将吸嘴的编码识别结果和是否合格的判定结果存入数据库，并标记不合格的吸嘴；

S7，对下一个待测吸嘴进行检测，若需要更换吸嘴模板，则返回步骤S1，若不需要更换吸嘴模板，则返回步骤S3，直至完成所有待测吸嘴的检测。

在一些实施例中，在步骤S4a中，先对二维码图像进行对比度拉伸处理，然后利用灰度形态学闭运算去除细小的干扰区域，再进行二维码识别。

在一些实施例中，在步骤S4b中，具体根据如下步骤，对待测吸嘴的通孔进行检测：

首先，对待测吸嘴正面图像中的通孔图像与吸嘴模板的通孔图像进行形状匹配，若相似度小于预设阈值时，则直接判定为不合格；

若相似度不小于预设阈值时，再计算待测吸嘴的通孔面积与吸嘴模板的通孔面积的百分比，若百分比的值小于预设阈值时，则判定为不合格，当百分比不小于预设阈值时，则判定为合格。

在一些实施例中，在步骤S4b中，还根据如下步骤，对待测吸嘴的管壁进行检测：

首先，利用动态阈值分割方法提取待测吸嘴正面图像中的管壁区域，再对管壁区域进行形态学填充处理，然后计算填充前后差分区域的面积，若差分区域的面积不小于设定阈值时，则说明待测吸嘴的管壁不封闭，存在缺口，判定为不合格，当差分区域的面积小于预设阈值时，则判定为合格；

当待测吸嘴的通孔及管壁的检测结果均判定为合格时，最终判定该待测吸嘴合格。

在一些实施例中，在步骤S2前，还包括如下步骤：

S1a、判断工控机是否储存有与待测吸嘴同类型的吸嘴模板数据，若是则进入步骤S2，否则进入步骤S1b；

S1b、将待测吸嘴放置在载具上，调节第一夹具及第二夹具直到待测吸嘴成像清晰；

S1c、第一相机拍取待测吸嘴二维码的图像，第二相机拍取待测吸嘴的正面图像，且第一相机及第二相机均将拍取的图像传输至工控机；

S1d、工控机记录待测吸嘴的二维码数据，并对拍取的待测吸嘴的正面图像进行处理；

S1e、工作人员根据处理后的待测吸嘴的正面图像对待测吸嘴进行判断，若判断待测吸嘴合格，则工控机储存该待测吸嘴的相关数据并依此建立新的吸嘴模板，再进入步骤S5，若判断待测吸嘴不合格，则直接进入步骤S5。

与现有技术相比，本发明提供的贴片机吸嘴检测系统及方法具有如下优点：能够拍摄清晰的吸嘴的图像，并结合多类算法，大幅提高了吸嘴检测的准确性；能够适应多种吸嘴的检测，检测的精度灵活可调，可以适应在不同的应用场景；相对于传统的人工检测的方式，大大减轻了工作人员的工作量。

附图说明

图1为本发明提供的贴片机吸嘴检测系统的示意图；

图2为本发明提供的贴片机吸嘴检测方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本发明是如何实施的。

参照图1所示，本发明提供了一种贴片机吸嘴检测系统，包括工控机1、图像采集系统3及调节系统4；工控机1与图像采集系统3电连接，工控机1用于控制图像采集系统3拍取待测吸嘴的图像；图像采集系统3包括第一相机3.1和第二相机3.6；第一相机3.1、第二相机3.6及待测吸嘴均安装在调节系统4上，且第一相机3.1和第二相机3.6分别位于待测吸嘴的上下两侧；调节系统4用于调节并固定第一相机3.1、第二相机3.6及待测吸嘴的位置；第一相机3.1用于摄取待测吸嘴的二维码图像，第二相机3.6用于摄取待测吸嘴的孔内图像。

进一步地，该贴片机吸嘴检测系统，还包括集线器2，工控机1及图像采集系统3均与集线器2有线连接，集线器2用于实现工控机1和图像采集系统3之间的通信。

优选地，第一相机3.1具有0.5倍率远心镜头3.3以及装配在0.5倍率远心镜头3.3上的第一LED点光源3.2；第二相机3.6具有4倍率远心镜头3.4以及装配在4倍率远心镜头3.4上的第二LED点光源3.5。

优选地，调节系统4包括第一夹具4.1、第二夹具4.3、载具4.2及滑杆4.4；第一夹具4.1、第二夹具4.3及载具4.2的一端均可调节地固定在滑杆4.4上，另一端分别用于安装第一相机3.1、第二相机3.6和待测吸嘴；第一夹具4.1、第二夹具4.3及载具4.2上均设置有若干个调节旋钮，使得第一夹具4.1、第二夹具4.3及载具4.2固定在滑杆4.4上的位置可调；第一夹具4.1及第二夹具4.3的调节旋钮还用于调节对应的相机，以实现待测吸嘴的清晰成像；载具4.2上的调节旋钮还用于调节载具4.2的搭载尺寸，以适应不同孔型的吸嘴的图像摄取。

进一步地，该贴片机吸嘴检测系统，还包括底板5，底板5上设置有滑槽5.1；调节系统4还包括滑块4.5，滑杆4.4的底端固定在滑块4.5上，滑块4.5可滑动地安装在滑槽5.1上。

进一步参照图2，本发明另外提供了一种贴片机吸嘴检测方法，采用上述贴片机吸嘴检测系统，且包含如下步骤：

S1、对工控机1和图像采集系统2进行初始化调节；

S2、在工控机1中选定与待测吸嘴相匹配的吸嘴模板，并设置相关参数(参数可包括用于判断待测吸嘴是否合格的多种阈值)；

S3、将待测吸嘴放置在载具4.2上，调节第一夹具4.1及第二夹具4.3直到待测吸嘴成像清晰；

S4a、第一相机3.1拍取待测吸嘴背面的二维码图像，并将拍取的图像传输至工控机1；

S4b、与步骤S4a同时，第二相机3.6拍取待测吸嘴的正面图像，并将拍取的图像传输至工控机1；

S5a、工控机1根据拍取的待测吸嘴背面的二维码图像，完成待测吸嘴的二维码识别；

S5b、与步骤S5a同时，工控机1将拍取的待测吸嘴的正面图像与预存的吸嘴模板的图像进行对比，根据对比结果来判断待测吸嘴是否合格；

S6、检测完成，将吸嘴的编码识别结果和是否合格的判定结果存入数据库，并标记不合格的吸嘴；

S7，对下一个待测吸嘴进行检测，若需要更换吸嘴模板，则返回步骤S1，若不需要更换吸嘴模板，则返回步骤S3，直至完成所有待测吸嘴的检测。

具体地，在步骤S4a中，先对二维码图像进行对比度拉伸处理，使图像更加锐利，边缘轮廓更加清晰；然后利用灰度形态学闭运算去除细小的干扰区域，再进行二维码识别。本发明利用对比度增强与灰度闭运算相结合的算法进行二维码图像预处理，提升复杂背景下二维码识别效率。

在步骤S4b中，具体根据如下步骤，对待测吸嘴的通孔进行检测：

首先，对待测吸嘴正面图像中的通孔图像与吸嘴模板的通孔图像进行形状匹配，若相似度小于预设阈值时，则直接判定为不合格；

若相似度不小于预设阈值时，再计算待测吸嘴的通孔面积与吸嘴模板的通孔面积的百分比，若百分比的值小于预设阈值时，则判定为不合格，当百分比不小于预设阈值时，则判定为合格。

本发明利用形状匹配与面积百分比相结合的算法，来对待测吸嘴的通孔进行检测，能够判定孔内是否存在附着物。

进一步地，在步骤S4b中，还根据如下步骤，对待测吸嘴的管壁进行检测：

首先，利用动态阈值分割方法提取待测吸嘴正面图像中的管壁区域，再对管壁区域进行形态学填充处理，然后计算填充前后差分区域的面积，若差分区域的面积不小于设定阈值时，则说明待测吸嘴的管壁不封闭，存在缺口，判定为不合格，当差分区域的面积小于预设阈值时，则判定为合格；

当待测吸嘴的通孔及管壁的检测结果均判定为合格时，最终判定该待测吸嘴合格。

本发明利用封闭性与形态学相结合的算法，来对待测吸嘴的管壁进行检测，能够判定管壁是否存在缺口。

进一步地，在步骤S2前，还包括如下步骤：

S1a、判断工控机1是否储存有与待测吸嘴同类型的吸嘴模板数据，若是则进入步骤S2，否则进入步骤S1b；

S1b、将待测吸嘴放置在载具4.2上，调节第一夹具4.1及第二夹具4.3直到待测吸嘴成像清晰；

S1c、第一相机3.1拍取待测吸嘴二维码的图像，第二相机3.6拍取待测吸嘴的正面图像，且第一相机3.1及第二相机3.6均将拍取的图像传输至工控机1；

S1d、工控机1记录待测吸嘴的二维码数据，并对拍取的待测吸嘴的正面图像进行处理；

S1e、工作人员根据处理后的待测吸嘴的正面图像对待测吸嘴进行判断，若判断待测吸嘴合格，则工控机1储存该待测吸嘴的相关数据并依此建立新的吸嘴模板，再进入步骤S5，若判断待测吸嘴不合格，则直接进入步骤S5。

本发明能够根据实际情况，制作新的吸嘴模板，并将相关数据储存储存入工控机1中，以方便于后续吸嘴的检测。

综上，本发明提供的贴片机吸嘴检测系统及方法，能够拍摄清晰的吸嘴的图像，并结合多类算法，大幅提高了吸嘴检测的准确性；能够适应多种吸嘴的检测，检测的精度灵活可调，可以适应在不同的应用场景；相对于传统的人工检测的方式，大大减轻了工作人员的工作量。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (7)

1.一种贴片机吸嘴检测系统，其特征在于，包括工控机（1）、图像采集系统（3）及调节系统（4）；

所述工控机（1）与图像采集系统（3）电连接，所述工控机（1）用于控制图像采集系统（3）拍取待测吸嘴的图像；

所述图像采集系统（3）包括第一相机（3.1）和第二相机（3.6）；

所述第一相机（3.1）、第二相机（3.6）及待测吸嘴均安装在所述调节系统（4）上，且第一相机（3.1）和第二相机（3.6）分别位于待测吸嘴的上下两侧；

所述调节系统（4）用于调节并固定第一相机（3.1）、第二相机（3.6）及待测吸嘴的位置；

所述第一相机（3.1）用于摄取待测吸嘴的二维码图像，所述第二相机（3.6）用于摄取待测吸嘴的孔内图像，第一相机（3.1）与第二相机（3.6）均将拍取的图像传输至工控机（1）；

工控机（1）根据拍取的待测吸嘴背面的二维码图像，完成待测吸嘴的二维码识别，同时，工控机（1）将拍取的待测吸嘴的正面图像与预存的吸嘴模板的图像进行对比，根据对比结果来判断待测吸嘴是否合格；

工控机（1）完成待测吸嘴的二维码识别时，先对二维码图像进行对比度拉伸处理，然后利用灰度形态学闭运算去除细小的干扰区域，再进行二维码识别；

工控机（1）判断待测吸嘴是否合格时：

首先，对待测吸嘴正面图像中的通孔图像与吸嘴模板的通孔图像进行形状匹配，若相似度小于预设阈值时，则直接判定为不合格；

若相似度不小于预设阈值时，再计算待测吸嘴的通孔面积与吸嘴模板的通孔面积的百分比，若百分比的值小于预设阈值时，则判定为不合格，当百分比不小于预设阈值时，则判定为待测吸嘴的通孔合格；

工控机（1）还对待测吸嘴的管壁进行检测：

首先，利用动态阈值分割方法提取待测吸嘴正面图像中的管壁区域，再对管壁区域进行形态学填充处理，然后计算填充前后差分区域的面积，若差分区域的面积不小于设定阈值时，则说明待测吸嘴的管壁不封闭，存在缺口，判定为不合格，当差分区域的面积小于预设阈值时，则判定为合格；

当待测吸嘴的通孔及管壁的检测结果均判定为合格时，最终判定该待测吸嘴合格。

2.根据权利要求1所述的贴片机吸嘴检测系统，其特征在于，还包括集线器（2），所述工控机（1）及图像采集系统（3）均与所述集线器（2）有线连接，所述集线器（2）用于实现工控机（1）和图像采集系统（3）之间的通信。

3.根据权利要求1所述的贴片机吸嘴检测系统，其特征在于，所述第一相机（3.1）具有0.5倍率远心镜头（3.3）以及装配在0.5倍率远心镜头（3.3）上的第一LED点光源（3.2）；所述第二相机（3.6）具有4倍率远心镜头（3.4）以及装配在4倍率远心镜头（3.4）上的第二LED点光源（3.5）。

4.根据权利要求2所述的贴片机吸嘴检测系统，其特征在于，所述调节系统（4）包括第一夹具（4.1）、第二夹具（4.3）、载具（4.2）及滑杆（4.4）；

所述第一夹具（4.1）、第二夹具（4.3）及载具（4.2）的一端均可调节地固定在滑杆（4.4）上，另一端分别用于安装第一相机（3.1）、第二相机（3.6）和待测吸嘴；

所述第一夹具（4.1）、第二夹具（4.3）及载具（4.2）上均设置有若干个调节旋钮，使得第一夹具（4.1）、第二夹具（4.3）及载具（4.2）固定在滑杆（4.4）上的位置可调；

所述第一夹具（4.1）及第二夹具（4.3）的调节旋钮还用于调节对应的相机，以实现待测吸嘴的清晰成像；

所述载具（4.2）上的调节旋钮还用于调节载具（4.2）的搭载尺寸，以适应不同孔型的吸嘴的图像摄取。

5.根据权利要求4所述的贴片机吸嘴检测系统，其特征在于，还包括底板（5），所述底板（5）上设置有滑槽（5.1）；

所述调节系统（4）还包括滑块（4.5），所述滑杆（4.4）的底端固定在所述滑块（4.5）上，所述滑块（4.5）可滑动地安装在所述滑槽（5.1）上。

6.一种贴片机吸嘴检测方法，其特征在于，采用如权利 要求1至5任一项所述的贴片机吸嘴检测系统，且包含如下步骤：

S1、对工控机（1）和图像采集系统（2）进行初始化调节；

S2、在工控机（1）中选定与待测吸嘴相匹配的吸嘴模板，并设置相关参数；

S3、将待测吸嘴放置在载具（4.2）上，调节第一夹具（4.1）及第二夹具（4.3）直到待测吸嘴成像清晰；

S4a、第一相机（3.1）拍取待测吸嘴背面的二维码图像，并将拍取的图像传输至工控机（1）；

S4b、与步骤S4a同时，第二相机（3.6）拍取待测吸嘴的正面图像，并将拍取的图像传输至工控机（1）；

S5a、工控机（1）根据拍取的待测吸嘴背面的二维码图像，完成待测吸嘴的二维码识别；

S5b、与步骤S5a同时，工控机（1）将拍取的待测吸嘴的正面图像与预存的吸嘴模板的图像进行对比，根据对比结果来判断待测吸嘴是否合格；

S6、检测完成，将吸嘴的编码识别结果和是否合格的判定结果存入数据库，并标记不合格的吸嘴；

S7，对下一个待测吸嘴进行检测，若需要更换吸嘴模板，则返回步骤S1，若不需要更换吸嘴模板，则返回步骤S3，直至完成所有待测吸嘴的检测。

7.根据权利要求6所述的贴片机吸嘴检测方法，其特征在于，在步骤S2前，还包括如下步骤：

S1a、判断工控机（1）是否储存有与待测吸嘴同类型的吸嘴模板数据，若是则进入步骤S2，否则进入步骤S1b；

S1b、将待测吸嘴放置在载具（4.2）上，调节第一夹具（4.1）及第二夹具（4.3）直到待测吸嘴成像清晰；

S1c、第一相机（3.1）拍取待测吸嘴二维码的图像，第二相机（3.6）拍取待测吸嘴的正面图像，且第一相机（3.1）及第二相机（3.6）均将拍取的图像传输至工控机（1）；

S1d、工控机（1）记录待测吸嘴的二维码数据，并对拍取的待测吸嘴的正面图像进行处理；

S1e、工作人员根据处理后的待测吸嘴的正面图像对待测吸嘴进行判断，若判断待测吸嘴合格，则工控机（1）储存该待测吸嘴的相关数据并依此建立新的吸嘴模板，再进入步骤S5，若判断待测吸嘴不合格，则直接进入步骤S5。

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