CN114494420A - 一种柔性电路板组装装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人组装技术领域，公开了一种柔性电路板组装装置及方法。本发明的装置包括第一机械手、第一控制单元、双目检测单元、机器人、第二机械手及第二控制单元，第一控制单元通过视觉检测获取输送至上料传送带的柔性电路板的位置，并根据该位置控制第一机械手抓取柔性电路板并移动至插装位置，而双目检测单元对插装位置进行拍摄，根据所得图像来计算柔性电路板的X、Y和Z方向的位置偏差，进而由机器人根据位置偏差进行电路板插装，双目检测单元还检测柔性电路板的插入量，第二控制单元根据插入量控制第二机械手抓取工件至OK料传送带或NG料传送带。本发明通过视觉引导机器人进行FPC组装和结果检测工作，省时省力，能够提高FPC组装成功率。

Description

一种柔性电路板组装装置及方法

技术领域

本发明涉及机器人组装技术领域，尤其涉及一种柔性电路板组装装置及方法。

背景技术

在进行Panel(面板)生产的过程中，需要对其上的小型电子模块的FPC(柔性电路板)进行插入操作。目前将FPC插入至连接器时基本是采用手工组装，并以肉眼方式检测FPC插入情况。这就必然会在大批量生成过程中，由于人员的疲劳从而影响FPC插入的质量和降低生产效率，无法对产品生产进行全面的控制。

发明内容

本发明提供了一种柔性电路板组装装置及方法，解决了现有技术中FPC组装依靠手工插入及目视检查，组装质量难以保障且效率低，无法对产品生产进行全面的控制的技术问题。

本发明第一方面提供一种柔性电路板组装装置，包括：

第一机械手，用于抓取上料传送带上的柔性电路板；

第一控制单元，用于拍摄所述柔性电路板以获取图像，根据所获取图像确定所述柔性电路板的当前位置，以及根据所述当前位置，控制所述第一机械手抓取所述柔性电路板并移动所述第一机械手至插装位置；

双目检测单元，通过拍摄所述插装位置以获取图像，并分析所获取的图像来计算所述柔性电路板的X方向、Y方向以及Z方向的位置偏差；

机器人，用于根据所述X方向、Y方向以及Z方向的位置偏差插装所述柔性电路板；

所述双目检测单元还用于在所述机器人插装完成所述柔性电路板后，检测所述柔性电路板的插入量；

第二机械手，用于抓取已插装所述柔性电路板的工件；

第二控制单元，用于在所述插入量不小于预设插入量阈值，控制所述第二机械手抓取所述工件至OK料传送带，否则，控制所述第二机械手抓取所述工件至NG料传送带。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述第一控制单元包括：

第一拍摄子单元，用于对上料传送带上的柔性电路板进行拍摄；

第一计算子单元，用于根据所述第一拍摄子单元拍摄的图像来计算所述柔性电路板的当前位置；

第一控制子单元，用于根据所述当前位置控制所述第一机械手抓取所述柔性电路板，并控制所述第一机械手移动至插装位置。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述双目检测单元包括：

第二拍摄子单元，用于拍摄所述插装位置以获取图像；

第二计算子单元，用于根据所述第二拍摄子单元所获取的图像，确定所述柔性电路板的三维坐标，以及，将所述三维坐标与预置三维坐标阈值进行比较，得到所述柔性电路板的X方向、Y方向以及Z方向的位置偏差；

通信子单元，用于将所述柔性电路板的X方向、Y方向以及Z方向的位置偏差发送至所述机器人。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述第二拍摄子单元基于双目相机对所述插装位置进行拍摄。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述机器人还用于：

移动所述双目相机至预置拍摄位置，以拍摄所述插装位置以获取图像。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述双目相机在拍摄所述插装位置之前，已进行相机标定。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述第二计算子单元具体用于：

基于相机标定参数对图像进行校正；

基于模板匹配方法提取图像的感兴趣区域；

提取所述感兴趣区域中的柔性电路板的关键特征点；

根据所述关键特征点的视差值和双目相机几何模型计算求取柔性电路板的三维坐标。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述第二拍摄子单元还用于：

在所述机器人插装完成所述柔性电路板后，拍摄所述柔性电路板的插入状态以得到对应的插入图像；

所述双目检测单元还包括：

插入量检测子单元，用于根据所述插入图像，计算所述柔性电路板的插入量。

根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述装置还包括：

显示单元，与所述双目检测单元连接，用于显示柔性电路板组装数据，所述柔性电路板组装数据包括柔性电路板组装数量、所述OK料传送带上的工件数量、所述NG料传送带上的工件数量和/或柔性电路板组装成功率；

其中，所述柔性电路板组装成功率为所述OK料传送带上的工件数量与所述柔性电路板组装数量的比值。

本发明第二方面提供一种柔性电路板组装方法，所述柔性电路板组装方法基于如上任意一项能够实现的方式所述的柔性电路板组装装置，所述方法包括：

前工序的柔性电路板被输送至上料传送带时，第一控制单元拍摄所述柔性电路板以获取图像，根据所获取图像确定所述柔性电路板的当前位置，以及根据所述当前位置，控制所述第一机械手抓取所述柔性电路板并移动所述第一机械手至插装位置；

双目检测单元对所述插装位置进行拍摄以获取图像，并分析所获取的图像来计算所述柔性电路板的X方向、Y方向以及Z方向的位置偏差，进而将得到的位置偏差数据发送至机器人；

所述机器人根据所述位置偏差数据插装柔性电路板；

在所述柔性电路板插装完成后，所述双目检测单元检测所述柔性电路板的插入量；

在所述插入量不小于预设插入量阈值，第二控制单元控制第二机械手抓取所述工件至OK料传送带，否则，控制所述第二机械手抓取所述工件至NG料传送带。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明的装置包括第一机械手、第一控制单元、双目检测单元、机器人、第二机械手及第二控制单元，当前工序的柔性电路板被输送至上料传送带时，第一控制单元控制第一机械手抓取柔性电路板并移动至插装位置，而双目检测单元对插装位置进行拍摄，并分析所获取的图像来计算所述柔性电路板的X方向、Y方向以及Z方向的位置偏差，进而由机器人根据该位置偏差进行所述柔性电路板的插装，该双目检测单元还用于在所述机器人插装完成所述柔性电路板后，检测所述柔性电路板的插入量，从而第二控制单元在所述插入量不小于预设插入量阈值时，控制第二机械手抓取所述工件至OK料传送带，否则，控制第二机械手抓取所述工件至NG料传送带；本发明通过视觉引导机器人进行FPC组装和结果检测工作，省时省力，减少人为因素的影响，可以保障组装质量，提高效率，实现对产品生产的全面控制。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明一个可选实施例提供的一种柔性电路板组装装置的结构连接框图；

图2为本发明一个可选实施例提供的第一控制单元的结构连接框图；

图3为本发明一个可选实施例提供的双目检测单元的结构连接框图；

图4为本发明一个可选实施例提供的一种柔性电路板组装方法的流程图。

附图标记：

1-第一机械手；2-第一控制单元；3-双目检测单元；4-机器人；5-第二机械手；6-第二控制单元；21-第一拍摄子单元；22-第一计算子单元；23-第一控制子单元；31-第二拍摄子单元；32-第二计算子单元；33-通信子单元。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种柔性电路板组装装置及方法，用于解决现有技术中FPC组装依靠手工插入及目视检查，组装质量难以保障且效率低，无法对产品生产进行全面的控制的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本说明书中，第一、第二等的术语可用于说明各种结构要素，且这些结构要素并不限定于上述术语。上述术语用于区分某一结构要素与另一结构要素。例如，可在不脱离本发明的权利范围内的情况下，第一结构要素可被命名为第二结构要素，且类似地，第二结构要素也可互换命名。

请参阅图1，图1示出了本发明实施例提供的一种柔性电路板组装装置的结构连接框图。

本发明实施例提供的一种柔性电路板组装装置，包括：

第一机械手1，用于抓取上料传送带上的柔性电路板；

第一控制单元2，用于拍摄所述柔性电路板以获取图像，根据所获取图像确定所述柔性电路板的当前位置，以及根据所述当前位置，控制所述第一机械手1抓取所述柔性电路板并移动所述第一机械手1至插装位置；

双目检测单元3，通过拍摄所述插装位置以获取图像，并分析所获取的图像来计算所述柔性电路板的X方向、Y方向以及Z方向的位置偏差；

机器人4，用于根据所述X方向、Y方向以及Z方向的位置偏差插装所述柔性电路板；

所述双目检测单元3还用于在所述机器人4插装完成所述柔性电路板后，检测所述柔性电路板的插入量；

第二机械手5，用于抓取已插装所述柔性电路板的工件；

第二控制单元6，用于在所述插入量不小于预设插入量阈值，控制所述第二机械手5抓取所述工件至OK料传送带，否则，控制所述第二机械手5抓取所述工件至NG料传送带。

本发明实施例的装置在运行时，具体执行：

当前工序的柔性电路板被输送至上料传送带时，第一控制单元2通过视觉检测获取柔性电路板的当前位置，并基于该当前位置，控制第一机械手1抓取柔性电路板并移动至插装位置，而双目检测单元3对插装位置进行拍摄，并分析所获取的图像来计算所述柔性电路板的X方向、Y方向以及Z方向的位置偏差，进而由机器人4根据该位置偏差进行所述柔性电路板的插装，该双目检测单元3在所述机器人4插装完成所述柔性电路板后，检测所述柔性电路板的插入量，第二控制单元6在所述插入量不小于预设插入量阈值时，控制第二机械手5抓取所述工件至OK料传送带，否则，控制第二机械手5抓取所述工件至NG料传送带。

本发明上述实施例，通过视觉引导机器人4进行FPC组装和结果检测工作，省时省力，能够减少人为因素的影响，可以保障组装质量，提高效率，可以在Panel生产流水线上嵌入该柔性电路板组装装置，实现对产品生产的全面控制。

在一种能够实现的方式中，如图2所示，所述第一控制单元2包括：

第一拍摄子单元21，用于对上料传送带上的柔性电路板进行拍摄；

第一计算子单元22，用于根据所述第一拍摄子单元21拍摄的图像来计算所述柔性电路板的当前位置；

第一控制子单元23，用于根据所述当前位置控制所述第一机械手1抓取所述柔性电路板，并控制所述第一机械手1移动至插装位置。

本发明实施例，能够对柔性电路板的当前位置进行计算，使得第一机械手1能够准确抓取上料传送带上的柔性电路板。

在一种能够实现的方式中，如图3所示，所述双目检测单元3包括：

第二拍摄子单元31，用于拍摄所述插装位置以获取图像；

第二计算子单元32，用于根据所述第二拍摄子单元31所获取的图像，确定所述柔性电路板的三维坐标，以及，将所述三维坐标与预置三维坐标阈值进行比较，得到所述柔性电路板的X方向、Y方向以及Z方向的位置偏差；

通信子单元33，用于将所述柔性电路板的X方向、Y方向以及Z方向的位置偏差发送至所述机器人4。

其中，将位置偏差数据发送至机器人4时，将位置偏差数据以预置的格式进行发送。

在一种能够实现的方式中，所述第二拍摄子单元31基于双目相机对所述插装位置进行拍摄。

本发明实施例中，所使用的拍摄设备为双目相机，但并不限定于此，只要是可生成图像信息的装置，可使用任何装置。

在一种能够实现的方式中，所述机器人4还用于：

移动所述双目相机至预置拍摄位置，以拍摄所述插装位置以获取图像。

作为优选，该预置拍摄位置位于所述插装位置的上方。

在一种能够实现的方式中，所述双目相机在拍摄所述插装位置之前，已进行相机标定。

其中，相机标定的操作只需执行一次，标定成功后，后续就不需再进行相机标定操作。具体实现相机标定的方式为：

预先准备一个特征明显的工具作为标定模板，该工具例如是印有圆点的白纸或带圆孔的铁块，确保在特征移动时，相机视野下可以精准确定该特征的位置；

进行像素平移缩放标定操作，具体为，通过设模板的方法，在标定时移动相机多次，在多次移动的过程中，尽量使得特征分布在相机视野的四个角，若四个角都可以搜索到标定模板，则表示标定成功；

进行旋转中心标定操作，具体为，使相机在拍照位旋转两次，获得三个点，三点拟合圆，获得圆形坐标和旋转半径。

本发明实施例中，还可以采用其他现有的相机标定方式实现双目相机的标定。

在一种能够实现的方式中，所述第二计算子单元32具体用于：

基于相机标定参数对图像进行校正；

基于模板匹配方法提取图像的感兴趣区域；

提取所述感兴趣区域中的柔性电路板的关键特征点；

根据所述关键特征点的视差值和双目相机几何模型计算求取柔性电路板的三维坐标。

在一种能够实现的方式中，所述第二拍摄子单元31还用于：

在所述机器人4插装完成所述柔性电路板后，拍摄所述柔性电路板的插入状态以得到对应的插入图像；

进一步地，所述双目检测单元3还包括：

插入量检测子单元，用于根据所述插入图像，计算所述柔性电路板的插入量。

具体实现的方式中，可在插装位置处以特定记号标记距离标志线，通过比较柔性电路板与距离标记线的距离来获取柔性电路板的插入量。也可以通过比较插入前后柔性电路板在插入方向上的长度来获取插入量。

进一步地，所述装置还包括：

显示单元，与所述双目检测单元3连接，用于显示柔性电路板组装数据，所述柔性电路板组装数据包括柔性电路板组装数量、所述OK料传送带上的工件数量、所述NG料传送带上的工件数量和/或柔性电路板组装成功率；

其中，所述柔性电路板组装成功率为所述OK料传送带上的工件数量与所述柔性电路板组装数量的比值。

可以采用现有生产线上的显示器实现显示单元的显示功能。本发明实施例中，通过实时显示柔性电路板组装数据，使得用户可以实时观察到当前的柔性电路板组装情况。

上述实施例中，第一机械手1和/或第二机械手5可呈夹持柔性电路板的夹具形状。并且，第一机械手1和/或第二机械手5可具有与柔性电路板的两侧接触并施加力来抓取柔性电路板的结构。

本发明还提供一种柔性电路板组装方法，该方法基于如上任一项实施例所述的柔性电路板组装装置。

请参阅图4，图4示出了本发明实施例提供的一种柔性电路板组装方法的流程图。

本发明实施例提供的一种柔性电路板组装方法，包括：

步骤S1，前工序的柔性电路板被输送至上料传送带时，第一控制单元2拍摄所述柔性电路板以获取图像，根据所获取图像确定所述柔性电路板的当前位置，以及根据所述当前位置，控制所述第一机械手1抓取所述柔性电路板并移动所述第一机械手1至插装位置；

步骤S2，双目检测单元3对所述插装位置进行拍摄以获取图像，并分析所获取的图像来计算所述柔性电路板的X方向、Y方向以及Z方向的位置偏差，进而将得到的位置偏差数据发送至机器人4；

步骤S3，所述机器人4根据所述位置偏差数据插装柔性电路板；

步骤S4，在所述柔性电路板插装完成后，所述双目检测单元3检测所述柔性电路板的插入量；

步骤S5，在所述插入量不小于预设插入量阈值，第二控制单元6控制第二机械手5抓取所述工件至OK料传送带，否则，控制所述第二机械手5抓取所述工件至NG料传送带。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种柔性电路板组装装置，其特征在于，包括：

第一机械手，用于抓取上料传送带上的柔性电路板；

第一控制单元，用于拍摄所述柔性电路板以获取图像，根据所获取图像确定所述柔性电路板的当前位置，以及根据所述当前位置，控制所述第一机械手抓取所述柔性电路板并移动所述第一机械手至插装位置；

双目检测单元，通过拍摄所述插装位置以获取图像，并分析所获取的图像来计算所述柔性电路板的X方向、Y方向以及Z方向的位置偏差；

机器人，用于根据所述X方向、Y方向以及Z方向的位置偏差插装所述柔性电路板；

所述双目检测单元还用于在所述机器人插装完成所述柔性电路板后，检测所述柔性电路板的插入量；

第二机械手，用于抓取已插装所述柔性电路板的工件；

第二控制单元，用于在所述插入量不小于预设插入量阈值，控制所述第二机械手抓取所述工件至OK料传送带，否则，控制所述第二机械手抓取所述工件至NG料传送带。

2.根据权利要求1所述的柔性电路板组装装置，其特征在于，所述第一控制单元包括：

第一拍摄子单元，用于对上料传送带上的柔性电路板进行拍摄；

第一计算子单元，用于根据所述第一拍摄子单元拍摄的图像来计算所述柔性电路板的当前位置；

第一控制子单元，用于根据所述当前位置控制所述第一机械手抓取所述柔性电路板，并控制所述第一机械手移动至插装位置。

3.根据权利要求1所述的柔性电路板组装装置，其特征在于，所述双目检测单元包括：

第二拍摄子单元，用于拍摄所述插装位置以获取图像；

第二计算子单元，用于根据所述第二拍摄子单元所获取的图像，确定所述柔性电路板的三维坐标，以及，将所述三维坐标与预置三维坐标阈值进行比较，得到所述柔性电路板的X方向、Y方向以及Z方向的位置偏差；

通信子单元，用于将所述柔性电路板的X方向、Y方向以及Z方向的位置偏差发送至所述机器人。

4.根据权利要求3所述的柔性电路板组装装置，其特征在于，所述第二拍摄子单元基于双目相机对所述插装位置进行拍摄。

5.根据权利要求4所述的柔性电路板组装装置，其特征在于，所述机器人还用于：

移动所述双目相机至预置拍摄位置，以拍摄所述插装位置以获取图像。

6.根据权利要求4所述的柔性电路板组装装置，其特征在于，所述双目相机在拍摄所述插装位置之前，已进行相机标定。

7.根据权利要求6所述的柔性电路板组装装置，其特征在于，所述第二计算子单元具体用于：

基于相机标定参数对图像进行校正；

基于模板匹配方法提取图像的感兴趣区域；

提取所述感兴趣区域中的柔性电路板的关键特征点；

根据所述关键特征点的视差值和双目相机几何模型计算求取柔性电路板的三维坐标。

8.根据权利要求3所述的柔性电路板组装装置，其特征在于，所述第二拍摄子单元还用于：

在所述机器人插装完成所述柔性电路板后，拍摄所述柔性电路板的插入状态以得到对应的插入图像；

所述双目检测单元还包括：

插入量检测子单元，用于根据所述插入图像，计算所述柔性电路板的插入量。

9.根据权利要求1所述的柔性电路板组装装置，其特征在于，还包括：

显示单元，与所述双目检测单元连接，用于显示柔性电路板组装数据，所述柔性电路板组装数据包括柔性电路板组装数量、所述OK料传送带上的工件数量、所述NG料传送带上的工件数量和/或柔性电路板组装成功率；

其中，所述柔性电路板组装成功率为所述OK料传送带上的工件数量与所述柔性电路板组装数量的比值。

10.一种柔性电路板组装方法，其特征在于，所述柔性电路板组装方法基于如权利要求1-9任意一项所述的柔性电路板组装装置，所述方法包括：

前工序的柔性电路板被输送至上料传送带时，第一控制单元拍摄所述柔性电路板以获取图像，根据所获取图像确定所述柔性电路板的当前位置，以及根据所述当前位置，控制所述第一机械手抓取所述柔性电路板并移动所述第一机械手至插装位置；

双目检测单元对所述插装位置进行拍摄以获取图像，并分析所获取的图像来计算所述柔性电路板的X方向、Y方向以及Z方向的位置偏差，进而将得到的位置偏差数据发送至机器人；

所述机器人根据所述位置偏差数据插装柔性电路板；

在所述柔性电路板插装完成后，所述双目检测单元检测所述柔性电路板的插入量；

在所述插入量不小于预设插入量阈值，第二控制单元控制第二机械手抓取所述工件至OK料传送带，否则，控制所述第二机械手抓取所述工件至NG料传送带。

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