CN114283207A - 一种用于柔性电路板FPC与屏体cell对位压接的标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种用于柔性电路板FPC与屏体cell对位压接的标定方法，通过对位相机在线标定，减少不确定参数进行对位计算的手段或方案，达到了消除加工误差、安装误差及其它环境误差带来的对位偏差，提高对位精度的效果。标定工业相机视野与对位平台的相对坐标关系，包括像素个数与实际距离间的关系和相机坐标与平台坐标间的角度关系。在任一相机发生位置或角度偏离，标定后不会影响对位结果。本发明不会因FPC安装偏差、Cell放置偏差、相机安装偏差、平台安装偏差等问题导致对位偏差。

Description

一种用于柔性电路板FPC与屏体cell对位压接的标定方法

技术领域：

本发明涉及一种用于柔性电路板FPC与屏体cell对位压接的标定方法。

背景技术：

在显示屏制程中，有多道工序涉及到对位。对位的精确度直接影响生产质量及效率。以屏体半成品自动检测为例，需要将柔性电路板FPC与屏体cell对位压接，通电点亮后方能进行屏体各项光学检查。

上述对位过程，在自动化生产线中是通过工业相机采集图像，由计算机处理图像，计算出对位偏差，然后控制机构动作消除偏差的方法完成的。对位方法及相机标定方法的优劣，将直接影响对位精度和效率。

由于部件加工误差、安装误差，以及设备长时间运转过程中的震动、温度等外界环境导致的误差，可能使相机和平台的相对位置与理想位置发生偏离，因此，存在通过相机和平台的理想相对位置作为输入量，来计算对位过程中的距离、角度偏差时，会产生误差的问题。

发明内容：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种用于柔性电路板FPC与屏体cell对位压接的标定方法。

本发明所采用的技术方案有：

一种用于柔性电路板FPC与屏体cell对位压接的标定方法，包括如下步骤：

1)系统布置：将具有两个对位标记mark-a'与mark-b'的屏体cell固定于平台上，将具有两个图像标记M与N的柔性电路板FPC固定于平台的上方，在柔性电路板FPC的上方设置工业相机A和工业相机B，并使对位标记mark-a'和图像标记M处于工业相机A的视野中，对位标记mark-b'和图像标记N处于工业相机B的视野中；设平台的坐标系为XY，平台可以作X、Y方向移动，以及在XY坐标构成的平面内旋转；设工业相机A的坐标系为X_AY_A，工业相机B的坐标系为X_BY_B；

2)标定：

(1)工业相机A和工业相机B分别采集两个对位标记的图像，并提取两个对位标记的中心点坐标，分别对应为a’(X'a，Y'a)，b’(X'b，Y'b)；

(2)将平台进行X与Y方向的复合运动，记录平台X方向的平移位移x，然后两个工业相机重新采集两个移位后对位标记的图像，并提取标记中心点坐标，分别对应为a(Xa,Ya)，b(Xb,Yb)；

(3)计算坐标a’a的间距Sa，坐标b’b的间距Sb，设Qa＝Sa/x为工业相机A中图像位移距离与平台实际位移之间的变量值；设Qb＝Sb/x为工业相机B中图像位移距离与平台实际位移之间的变量值；

(4)计算a'a向量与工业相机A的坐标系X_A轴之间的夹角Qα；b’b向量与工业相机B的坐标系X_B轴之间的夹角Qβ，则Qα为工业相机A与平台之间的角度偏差，Qβ为工业相机B与平台之间的角度偏差；

(5)设对位标记mark-a'在工业相机A的视野内移动量为(△Xa,△Ya)，工业相机A相对平台移动量为(△xa,△ya)；则

设对位标记mark-b'在工业相机B的视野内移动量为(△Xb,△Yb)，工业相机B相对平台移动量：(△xb,△yb)；则

(3)对位：

1)采集图像并计算距离偏差：

工业相机A重新采集对位标记mark-a'与图像标记M的中心点坐标，分别对应为M'(X'a，Y'a)与M(Xa，Ya)；

工业相机B重新采集对位标记mark-b'与图像标记N的中心点坐标，分别对应为N'(X'b，Y'b)与N(Xb，Yb)；

计算M’M向量与工业相机A的坐标系X_A轴之间的夹角α’；以及M’M向量在工业相机A坐标系下的距离S′a；

根据所述Qa＝Sa/x可以得出实际M’M向量与平台坐标系下的X轴夹角α＝α’-Qα，实际的距离Sa＝S′a/Qa；

同理，可得出实际N’N向量与平台坐标系下的X轴夹角β和实际距离Sb；

2)角度偏差计算：

根据上述采集图像与距离偏差计算，得到对应距离和角度偏差，将屏体cell上两个对位标记与柔性电路板FPC上两个图像标记之间的关系对应到平台的坐标系上，此时在平台的坐标系上的MN向量与平台坐标系X轴之间的夹角为δ；N’N向量与M’N’向量之间的夹角为β；M’N’向量与平台坐标系X轴之间的夹角为θ；M’M向量与与平台坐标系X轴之间的夹角为α；

已知屏体Cell两个对位标记间距为Lc，柔性电路板FPC两个图像标记间距为Lf，为了统一坐标系，设M’(X'a,Y′a)，

通过上述采集图像与距离偏差计算的关系可得出：

N’:(X'a+Lc*cosθ,Y′a-Lc*sinθ)

M:(X'a-Sa*cosα,Y'a+Sa*sinα)

N:((X'a+Lc*cosθ)-Sb*cosβ,(Y'a-Lc*sinθ)+Sb*sinβ)

则向量MN与向量M'N'之间的角度偏差，即平台需要转动的角度为：

上述结果，标记为式①：

向量MN与平台x轴夹角δ，标记为式②：

此外，γ、θ、δ有如下关系式，式③：

γ-θ＝δ

综合①②③，可以求得角度偏差γ；

3)对比与矫正：

比较角度偏差γ与距离偏差Sa、Sb是否在允许偏差范围内，如果超出允许偏差范围，移动或旋转平台，再次采集图像进行计算和比对，直至上述偏差达到允许范围内。

进一步地，所述屏体cell通过负压吸附在平台上，保证平台转动或者移动过程中，屏体cell与平台的相对静止。

进一步地，两个工业相机的拍摄视野互不交集，且每个对位标记的移动始终处于对应工业相机的拍摄视野范围内。

通过对位相机在线标定，减少不确定参数进行对位计算的手段或方案，达到了消除加工误差、安装误差及其它环境误差带来的对位偏差，提高对位精度的效果。由此产生的有益效果为：

1、通过对可控运动部件的已知动作，捕获图像移动距离和角度。效果在于：标定工业相机视野与对位平台的相对坐标关系，包括像素个数与实际距离间的关系和相机坐标与平台坐标间的角度关系。

2、在多个工业相机共同工作的情况下，对不同相机分别标定，计算过程中转换到平台坐标系。效果在于：任一相机发生位置或角度偏离，标定后不会影响对位结果。

3、对位过程不使用Cell、FPC的放置位置与相机或平台之间的任何默认关系数据，效果在于：不会因FPC安装偏差、Cell放置偏差、相机安装偏差、平台安装偏差等问题导致对位偏差。

附图说明：

图1为对位平台示意图。

图2为平台沿X方向平移x后的示意图。

图3为标定示意图。

图4和图5为采集图像示意图。

图6和图7为计算角度偏差示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1至图7，本发明一种用于柔性电路板FPC与屏体cell对位压接的标定方法，包括如下步骤：

1)系统布置：将具有两个对位标记mark-a'与mark-b'的屏体cell固定于平台上，屏体cell通过负压吸附在平台上，保证平台转动或者移动过程中，屏体cell与平台的相对静止；

将具有两个图像标记M与N的柔性电路板FPC固定于平台的上方，在柔性电路板FPC的上方设置工业相机A和工业相机B，并使对位标记mark-a'和图像标记M处于工业相机A的视野中，对位标记mark-b'和图像标记N处于工业相机B的视野中；设平台的坐标系为XY，平台可以作X、Y方向移动，以及在XY坐标构成的平面内旋转；设工业相机A的坐标系为X_AY_A，工业相机B的坐标系为X_BY_B；

两个工业相机的拍摄视野互不交集，且每个对位标记的移动始终处于对应工业相机的拍摄视野范围内。

2)标定：

(1)工业相机A和工业相机B分别采集两个对位标记的图像，并提取两个对位标记的中心点坐标，分别对应为a’(X'a，Y'a)，b’(X'b，Y'b)；

(2)将平台进行X与Y方向的复合运动，记录平台X方向的平移位移x，然后两个工业相机重新采集两个移位后对位标记的图像，并提取标记中心点坐标，分别对应为a(Xa,Ya)，b(Xb,Yb)；

(3)计算坐标a’a的间距Sa，坐标b’b的间距Sb，设Qa＝Sa/x为工业相机A中图像位移距离与平台实际位移之间的变量值；设Qb＝Sb/x为工业相机B中图像位移距离与平台实际位移之间的变量值；

(4)计算a'a向量与工业相机A的坐标系X_A轴之间的夹角Qα；b’b向量与工业相机B的坐标系X_B轴之间的夹角Qβ，则Qα为工业相机A与平台之间的角度偏差，Qβ为工业相机B与平台之间的角度偏差；

(5)设对位标记mark-a'在工业相机A的视野内移动量为(△Xa,△Ya)，工业相机A相对平台移动量为(△xa,△ya)；则

设对位标记mark-b'在工业相机B的视野内移动量为(△Xb,△Yb)，工业相机B相对平台移动量：(△xb,△yb)；则

(3)对位：

1)采集图像并计算距离偏差：

工业相机A重新采集对位标记mark-a'与图像标记M的中心点坐标，分别对应为M'(X'a，Y'a)与M(Xa，Ya)；

工业相机B重新采集对位标记mark-b'与图像标记N的中心点坐标，分别对应为N'(X'b，Y'b)与N(Xb，Yb)；

计算M’M向量与工业相机A的坐标系X_A轴之间的夹角α’；以及M’M向量在工业相机A坐标系下的距离S′a；

根据所述Qa＝Sa/x可以得出实际M’M向量与平台坐标系下的X轴夹角α＝α’-Qα，实际的距离Sa＝S′a/Qa；

同理，可得出实际N’N向量与平台坐标系下的X轴夹角β和实际距离Sb；

2)角度偏差计算：

根据上述采集图像与距离偏差计算，得到对应距离和角度偏差，将屏体cell上两个对位标记与柔性电路板FPC上两个图像标记之间的关系对应到平台的坐标系上，此时在平台的坐标系上的MN向量与平台坐标系X轴之间的夹角为δ；N’N向量与M’N’向量之间的夹角为β；M’N’向量与平台坐标系X轴之间的夹角为θ；M’M向量与与平台坐标系X轴之间的夹角为α；

已知屏体Cell两个对位标记间距为Lc，柔性电路板FPC两个图像标记间距为Lf，为了统一坐标系，设M’(X'a,Ya)，

通过上述采集图像与距离偏差计算的关系可得出：

N’:(X'a+Lc*cosθ,Y′a-Lc*sinθ)

M:(X'a-Sa*cosα,Y'a+Sa*sinα)

N:((X'a+Lc*cosθ)-Sb*cosβ,(Y'a-Lc*sinθ)+Sb*sinβ)

则向量MN与向量M'N'之间的角度偏差，即平台需要转动的角度为：

上述结果，标记为式①：

向量MN与平台x轴夹角δ，标记为式②：

此外，γ、θ、δ有如下关系式，式③：

γ-θ＝δ

综合①②③，可以求得角度偏差γ；

3)对比与矫正：

比较角度偏差γ与距离偏差Sa、Sb是否在允许偏差范围内，如果超出允许偏差范围，移动或旋转平台，再次采集图像进行计算和比对，直至上述偏差达到允许范围内。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于柔性电路板FPC与屏体cell对位压接的标定方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)系统布置：将具有两个对位标记mark-a'与mark-b'的屏体cell固定于平台上，将具有两个图像标记M与N的柔性电路板FPC固定于平台的上方，在柔性电路板FPC的上方设置工业相机A和工业相机B，并使对位标记mark-a'和图像标记M处于工业相机A的视野中，对位标记mark-b'和图像标记N处于工业相机B的视野中；设平台的坐标系为XY，平台可以作X、Y方向移动，以及在XY坐标构成的平面内旋转；设工业相机A的坐标系为X_AY_A，工业相机B的坐标系为X_BY_B；

2)标定：

(1)工业相机A和工业相机B分别采集两个对位标记的图像，并提取两个对位标记的中心点坐标，分别对应为a’(X'a，Y'a)，b’(X'b，Y'b)；

(2)将平台进行X与Y方向的复合运动，记录平台X方向的平移位移x，然后两个工业相机重新采集两个移位后对位标记的图像，并提取标记中心点坐标，分别对应为a(Xa,Ya)，b(Xb,Yb)；

(3)计算坐标a’a的间距Sa，坐标b’b的间距Sb，设Qa＝Sa/x为工业相机A中图像位移距离与平台实际位移之间的变量值；设Qb＝Sb/x为工业相机B中图像位移距离与平台实际位移之间的变量值；

(4)计算a'a向量与工业相机A的坐标系X_A轴之间的夹角Qα；b’b向量与工业相机B的坐标系X_B轴之间的夹角Qβ，则Qα为工业相机A与平台之间的角度偏差，Qβ为工业相机B与平台之间的角度偏差；

(5)设对位标记mark-a'在工业相机A的视野内移动量为(△Xa,△Ya)，工业相机A相对平台移动量为(△xa,△ya)；则

设对位标记mark-b'在工业相机B的视野内移动量为(△Xb,△Yb)，工业相机B相对平台移动量：(△xb,△yb)；则

(3)对位：

1)采集图像并计算距离偏差：

工业相机A重新采集对位标记mark-a'与图像标记M的中心点坐标，分别对应为M'(X'a，Y'a)与M(Xa，Ya)；

工业相机B重新采集对位标记mark-b'与图像标记N的中心点坐标，分别对应为N'(X'b，Y'b)与N(Xb，Yb)；

计算M’M向量与工业相机A的坐标系X_A轴之间的夹角α’；以及M’M向量在工业相机A坐标系下的距离S′a；

根据所述Qa＝Sa/x可以得出实际M’M向量与平台坐标系下的X轴夹角α＝α’-Qα，实际的距离Sa＝S′a/Qa；

同理，可得出实际N’N向量与平台坐标系下的X轴夹角β和实际距离Sb；

2)角度偏差计算：

根据上述采集图像与距离偏差计算，得到对应距离和角度偏差，将屏体cell上两个对位标记与柔性电路板FPC上两个图像标记之间的关系对应到平台的坐标系上，此时在平台的坐标系上的MN向量与平台坐标系X轴之间的夹角为δ；N’N向量与M’N’向量之间的夹角为β；M’N’向量与平台坐标系X轴之间的夹角为θ；M’M向量与与平台坐标系X轴之间的夹角为α；

已知屏体Cell两个对位标记间距为Lc，柔性电路板FPC两个图像标记间距为Lf，为了统一坐标系，设M’(X'a,Y′a)，

通过上述采集图像与距离偏差计算的关系可得出：

N’:(X'a+Lc*cosθ,Y′a-Lc*sinθ)

M:(X'a-Sa*cosα,Y'a+Sa*sinα)

则向量MN与向量M'N'之间的角度偏差，即平台需要转动的角度为：

上述结果，标记为式①：

向量MN与平台x轴夹角δ，标记为式②：

此外，γ、θ、δ有如下关系式，式③：

γ-θ＝δ

综合①②③，可以求得角度偏差γ；

3)对比与矫正：

比较角度偏差γ与距离偏差Sa、Sb是否在允许偏差范围内，如果超出允许偏差范围，移动或旋转平台，再次采集图像进行计算和比对，直至上述偏差达到允许范围内。

2.如权利要求1所述的用于柔性电路板FPC与屏体cell对位压接的标定方法，其特征在于：所述屏体cell通过负压吸附在平台上，保证平台转动或者移动过程中，屏体cell与平台的相对静止。

3.如权利要求1所述的用于柔性电路板FPC与屏体cell对位压接的标定方法，其特征在于：两个工业相机的拍摄视野互不交集，且每个对位标记的移动始终处于对应工业相机的拍摄视野范围内。

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