CN114322780B - 在线监测贴装重复精度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线监测贴装重复精度方法，移动相机镜头、轨道直至待贴产品在图像上的中间区域；移动调焦Z轴直至图像清晰；记录待贴产品的贴装对齐中心点和贴装对齐角度；拍照取图；初步定位被贴附产品；拟合被贴附产品的对齐形状轮廓；计算被贴附产品的轮廓中心和轮廓角度；计算待贴产品位姿与被贴附产品位姿之间的像素偏移值；将该像素偏移值转化为物理偏移量；对指标数据进行统计与分析并使其可视化。该方法具有实现在线精准高效贴装重复精度监测、对指标数据进行统计与分析并使其可视化的优点。

Description

在线监测贴装重复精度方法

技术领域

本发明涉及贴装机的技术领域，尤其是一种在线监测贴装重复精度方法。

背景技术

随着表面贴装技术的发展普及，依靠传统的目检或人工光学检测的方式，对贴装元器件进行贴装定位检测，已不能适应表面贴装技术领域的检测需求。现如今，多会利用机器视觉技术完成对贴装元器件的定位检测，使用机器视觉技术对贴砖元器件进行贴装定位检测时，贴装的重复精度会被作为一个评价贴装质量的指标，现有的贴装机检测贴装的重复精度时，多为离线取图，然后对指标进行监测，该方法不能实现实时在线监测，对比测量值与贴装真实值之间存在偏差，无法做到贴装重复精度可视化效果，会使得操作人员或设备无法在出现贴装错误时及时做出响应，进而造成产品的不良率升高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明提出一种在线监测贴装重复精度方法，具有实现在线精准高效贴装重复精度监测、对指标数据进行统计与分析并使其可视化的优点。

根据本发明实施例的在线监测贴装重复精度方法，包括以下步骤：

第1步骤、移动贴装设备的相机镜头、轨道直至待贴产品在图像上的中间区域；

第2步骤、移动调焦Z轴直至待贴产品的图像清晰；

第3步骤、记录待贴产品的位姿，待贴产品的位姿包括贴装对齐中心点和贴装对齐角度；

第4步骤、利用贴装设备的相机镜头拍照取图；

第5步骤、初步定位被贴附产品；

第6步骤、拟合被贴附产品的对齐形状轮廓；

第7步骤、计算被贴附产品的位姿，被贴附产品的位姿包括轮廓中心和轮廓角度；

第8步骤、计算待贴产品位姿与被贴附产品位姿之间的像素偏移值；

第9步骤、将该像素偏移值转化为物理偏移量；

第10步骤、对指标数据进行统计与分析并使其可视化。

本发明的有益效果是，实现在线精准、高效贴装重复精度监测，对指标数据进行统计与分析，并使其可视化。

根据本发明一个实施例，在所述第3步骤中，使用软件共享栈结构内存记录待贴产品的贴装对齐中心点和贴装对齐角度的数据；待贴产品的贴装对齐位姿在产品贴装阶段确定的，其确定步骤具体如下所示：

第3.1步骤、匹配算法确定产品位姿；

第3.2步骤、拟合算法拟合出贴装对齐轮廓；

第3.3步骤、计算对齐轮廓的中心点坐标和轮廓角度作为对齐位姿，并记录到共享内存栈中以备在线检测使用。

根据本发明一个实施例，在所述第4步骤中，使用双远心镜头，保证视野内有高度差测量对象成像位置的精度，来拍照取图。

根据本发明一个实施例，在所述第5步骤中，使用视觉基于灰度共生矩阵的特征匹配，来初步定位被贴附产品。

根据本发明一个实施例，在所述第6步骤中，使用视觉拟合矩形、多边形算法，来拟合被贴附产品的对齐形状轮廓。

根据本发明一个实施例，在所述第8步骤中，计算待贴产品的贴装对齐中心点与被贴附产品的对齐中心点在图像中的像素偏移，计算待贴产品的贴装对齐角度与被贴附产品的对齐角度在图像中的角度偏移。

根据本发明一个实施例，在所述第9步骤中，根据贴装设备的当前相机标定值把像素偏移转化成物理偏移；相机成像图像中，像素尺寸对应的实际物理尺寸，即为贴装设备的当前相机标定值；该相机标定值的具体计算步骤如下所示：

第9.1步骤、拍摄高精度回字型标定板；

第9．2步骤、视觉在图像中拟合其中一个矩形轮廓，记录下该矩形轮廓在图像中的长度

和宽度

，记录下拟合的矩形轮廓对应标定板上实际矩形轮廓物理尺寸的长度

和宽度

；

第9.3步骤、计算相机标定值

，相机标定值

的计算公式如下：

根据本发明一个实施例，在所述第10步骤中，对指标数据CP和指标数据CPK进行统计与分析并使其可视化。

根据本发明一个实施例，在所述第10步骤中，具体包括以下步骤：

第10.1步骤、判定偏移是否在公差范围内；

第10.2步骤、将偏移量数据录入，进行统计与分析，并实时将数据可视化在图表当中。

根据本发明一个实施例，所述待贴产品为当前工件基板，所述被贴附产品为工件贴附板。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

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申请中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是基板拟合图；

图2是贴装效果示意图；

图3是可视化界面；

图4是本发明的流程图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

见图1、图2、图3和图4，本发明的在线监测贴装重复精度方法，包括以下步骤：

第1步骤、移动贴装设备的相机镜头、轨道直至待贴产品在图像上的中间区域。

第2步骤、移动调焦Z轴直至待贴产品的图像清晰。

第3步骤、记录待贴产品的位姿，待贴产品的位姿包括贴装对齐中心点和贴装对齐角度；在第3步骤中，使用软件共享栈结构内存记录待贴产品的贴装对齐中心点和贴装对齐角度的数据，即在贴装时使用软件共享栈结构内存记录待贴产品的位姿（贴装对齐中心、贴装对齐角度）。其中，待贴产品的贴装对齐位姿在产品贴装阶段确定的，其确定步骤具体如下所示：第3.1步骤、匹配算法确定产品位姿；第3.2步骤、拟合算法拟合出贴装对齐轮廓；第3.3步骤、计算对齐轮廓的中心点坐标和轮廓角度作为对齐位姿，并记录到共享内存栈中以备在线检测使用。

第4步骤、利用贴装设备的相机镜头拍照取图；在第4步骤中，使用双远心镜头，保证视野内有高度差测量对象成像位置的精度，来拍照取图。

第5步骤、初步定位被贴附产品；在第5步骤中，使用视觉基于灰度共生矩阵的特征匹配，来初步定位被贴附产品，即基于灰度共生矩阵特征匹配算法初步定位被贴附产品。

第6步骤、拟合被贴附产品的对齐形状轮廓；在第6步骤中，使用视觉拟合矩形、多边形算法，来拟合被贴附产品的对齐形状轮廓，即利用拟合矩形、多边形视觉算法，实时拟合被贴附产品的对齐轮廓。

第7步骤、计算被贴附产品的位姿，被贴附产品的位姿包括轮廓中心和轮廓角度。

第8步骤、计算待贴产品位姿与被贴附产品位姿之间的像素偏移值；在第8步骤中，即具体地，计算待贴产品的贴装对齐中心点与被贴附产品的对齐中心点在图像中的像素偏移，计算待贴产品的贴装对齐角度与被贴附产品的对齐角度在图像中的角度偏移。

第9步骤、将该像素偏移值转化为物理偏移量；在第9步骤中，根据贴装设备的当前相机标定值把像素偏移转化成物理偏移。相机成像图像中，像素尺寸对应的实际物理尺寸，即为贴装设备的当前相机标定值；该相机标定值的具体计算步骤如下所示：第9.1步骤、拍摄高精度回字型标定板；第9．2步骤、视觉在图像中拟合其中一个矩形轮廓，记录下该矩形轮廓在图像中的长度

（单位：像素）和宽度

（单位：像素），记录下拟合的矩形轮廓对应标定板上实际矩形轮廓物理尺寸的长度

（单位：毫米）和宽度

（单位：毫米）；第9.3步骤、计算相机标定值

，相机标定值

的计算公式如下：

第10步骤、对指标数据进行统计与分析并使其可视化，即对监测数据进行统计，并使其可视化；在第10步骤中，对指标数据CP和指标数据CPK进行统计与分析并使其可视化；具体包括以下步骤：第10.1步骤、判定偏移是否在公差范围内；第10.2步骤、将偏移量数据录入，进行统计与分析，并实时将数据可视化在图表当中。

其中，待贴产品为当前工件基板，被贴附产品为工件贴附板。

需要说明的是，指标数据CP是设备的生产过程能力指数，只考虑过程的产出品的离散程度和可接受标准的关系。指标数据CPK是设备的生产过程能力指数，除了考虑过程的产出品的离散程度和可接受标准的关系外，还考虑过程的产出品的均值是否偏离可接受标准的中值。

见图3，对指标数据CPK进行统计与分析，可视化界面上包括偏差（单位：um）的曲线图、运行参数、位置参数和CPK参数，其中的运行参数包括稳定时间（单位：ms）、速度（单位：mm/s）和加速度（单位：mm/s²），位置参数包括载板位置（单位：um）和转盘位置（单位：um），CPK参数包括次数、基准值（单位：um）、CP-X、CP-Y、CPK-X、LSL（单位：um）、USL（单位：um）和CPK-Y。其中，次数表示生产过程的产出品数量。基准值表示生产过程的产出品规格上下限范围的中值。CP-X表示在机械轴X方向上贴装偏移数据的CP值。CP-Y表示在机械轴Y方向上贴装偏移数据的CP值。CPK-X表示在机械轴X方向上贴装偏移数据的CPK值。LSL表示生产过程的产出品规格下限。USL表示生产过程的产出品规格上限。CPK-Y表示在机械轴Y方向上贴装偏移数据的CPK值。

本发明的在线监测贴装重复精度方法具体具有以下优点：

一、该在线监测贴装重复精度方法可完成遮挡产品的贴装精度的监测，即大产品（待贴产品）贴到小产品（被贴附产品）上，贴装后视觉拍照只能看到上边的大产品（待贴产品），小产品（被贴附产品）被覆盖，该方法利用贴装过程中所记录小产品（被贴附产品）的位姿来获得贴装完成后精度。

二、该在线监测贴装重复精度方法可以避免因产品尺寸存在公差而引起的监测值不准确问题，贴装时使用实时拟合轮廓的方法来减小公差带来的贴装误差。

三、检测时使用与贴装时同样的方式定位同一个轮廓的位姿来做测量，保证了测量的准确性。

四、对实时贴装的数据具备统计分析能力，可输出每个产品的贴装结果图像、判断贴装是否满足贴装要求。

五、可输出已贴装产品的贴装数据的统计分析（CP、CPK），以图表的形式使其可视化，方便操作人员知悉贴装动态。

以上的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种在线监测贴装重复精度方法，其特征在于，包括以下步骤：

第1步骤、移动贴装设备的相机镜头、轨道直至待贴产品在图像上的中间区域；

第2步骤、移动调焦Z轴直至待贴产品的图像清晰；

第3步骤、记录待贴产品的位姿，待贴产品的位姿包括贴装对齐中心点和贴装对齐角度；

第4步骤、利用贴装设备的相机镜头拍照取图；

第5步骤、初步定位被贴附产品；

第6步骤、拟合被贴附产品的对齐形状轮廓；

第7步骤、计算被贴附产品的位姿，被贴附产品的位姿包括轮廓中心和轮廓角度；

第8步骤、计算待贴产品位姿与被贴附产品位姿之间的像素偏移值；

第9步骤、将该像素偏移值转化为物理偏移量；

第10步骤、对指标数据进行统计与分析并使其可视化；

在所述第3步骤中，使用软件共享栈结构内存记录待贴产品的贴装对齐中心点和贴装对齐角度的数据；待贴产品的贴装对齐位姿在产品贴装阶段确定的，其确定步骤具体如下所示：

第3.1步骤、匹配算法确定产品位姿；

第3.2步骤、拟合算法拟合出贴装对齐轮廓；

第3.3步骤、计算对齐轮廓的中心点坐标和轮廓角度作为对齐位姿，并记录到共享内存栈中以备在线检测使用。

2.根据权利要求1所述的在线监测贴装重复精度方法，其特征在于：在所述第4步骤中，使用双远心镜头，保证视野内有高度差测量对象成像位置的精度，来拍照取图。

3.根据权利要求1所述的在线监测贴装重复精度方法，其特征在于：在所述第5步骤中，使用视觉基于灰度共生矩阵的特征匹配，来初步定位被贴附产品。

4.根据权利要求1所述的在线监测贴装重复精度方法，其特征在于：在所述第6步骤中，使用视觉拟合矩形、多边形算法，来拟合被贴附产品的对齐形状轮廓。

5.根据权利要求1所述的在线监测贴装重复精度方法，其特征在于：在所述第8步骤中，计算待贴产品的贴装对齐中心点与被贴附产品的对齐中心点在图像中的像素偏移，计算待贴产品的贴装对齐角度与被贴附产品的对齐角度在图像中的角度偏移。

6.根据权利要求1所述的在线监测贴装重复精度方法，其特征在于：在所述第9步骤中，根据贴装设备的当前相机标定值把像素偏移转化成物理偏移；相机成像图像中，像素尺寸对应的实际物理尺寸，即为贴装设备的当前相机标定值；该相机标定值的具体计算步骤如下所示：

第9.1步骤、拍摄高精度回字型标定板；

第9．2步骤、视觉在图像中拟合其中一个矩形轮廓，记录下该矩形轮廓在图像中的长度

和宽度

，记录下拟合的矩形轮廓对应标定板上实际矩形轮廓物理尺寸的长度

和宽度

；

第9.3步骤、计算相机标定值

，相机标定值

的计算公式如下：

。

7.根据权利要求1所述的在线监测贴装重复精度方法，其特征在于：在所述第10步骤中，对指标数据CP和指标数据CPK进行统计与分析并使其可视化。

8.根据权利要求1所述的在线监测贴装重复精度方法，其特征在于：在所述第10步骤中，具体包括以下步骤：

第10.1步骤、判定偏移是否在公差范围内；

第10.2步骤、将偏移量数据录入，进行统计与分析，并实时将数据可视化在图表当中。

9.根据权利要求1所述的在线监测贴装重复精度方法，其特征在于：所述待贴产品为当前工件基板，所述被贴附产品为工件贴附板。

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