CN118119101A - 一种基于计算机视觉的MiniLED线路板钻孔控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于计算机视觉的MiniLED线路板钻孔控制系统，包括：数据采集模块采集线路板的加工数据；处理模块根据加工数据，确认钻咀的若干检测节点和每个检测节点对应的检测任务，处理模块在检测节点根据检测任务生成第一控制指令和第二控制指令，将第一控制指令发送至第一控制模块，将第二控制指令发送至第二控制模块；处理模块还根据钻咀特征图像，确认若干项钻咀实况数据；根据若干项钻咀实况数据，判断是否更换钻咀；若是，生成钻咀更换指令；第一控制模块根据第一控制指令调整钻咀至预设位姿；还根据钻咀更换指令，更换对应钻咀；第二控制模块根据第二控制指令调整相机，来采集处于预设位姿的钻咀的钻咀特征图像。
Description
技术领域
本发明涉及线路板钻孔技术领域，具体是一种基于计算机视觉的MiniLED线路板钻孔控制系统。
背景技术
MiniLED是LED屏幕的一种，但其芯片尺寸介于50-200um之间，是LED微缩化和矩阵化后的技术产物。不光继承了传统LED小间距无缝拼接、宽色域、低功耗和长寿命的特点，还拥有高防护性、可视角度大、高PPI、高亮度和对比度等优势。由于MiniLED采用的是微米级别的LED芯片，在制作过程中，需要对成千上万个微小的LED芯片进行精确地放置。要求线路板上的孔必须非常精准地制造，以确保每个LED芯片能够正确安装。
MiniLED线路板加工过程中，通过控制钻咀旋转和进给来在线路板上进行钻孔。但由于MiniLED线路板上孔多且加工质量要求高，钻咀的质量直接影响线路板上孔的加工质量。现有技术中，通过抽查加工后的线路板上孔的质量，来判断钻咀质量是否符合钻孔要求。这种抽查存在偶然性和滞后性，难以及时评估钻咀质量，从而影响线路板的生产质量和生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于计算机视觉的MiniLED线路板钻孔控制系统，解决了现有技术中钻咀更换不及时影响线路板钻孔质量和效率的技术问题。
本发明提供一种基于计算机视觉的MiniLED线路板钻孔控制系统，所述控制系统包括：
数据采集模块、处理模块、第一控制模块以及第二控制模块；
数据采集模块，用于采集线路板的加工数据，所述加工数据包括线路板参数、加工参数以及钻咀参数；
处理模块，用于根据加工数据，确认钻咀的若干检测节点和每个检测节点对应的检测任务，并按照检测节点和检测任务对钻咀进行质量检测，包括：在检测节点根据检测任务生成第一控制指令和第二控制指令，将第一控制指令发送至第一控制模块，将第二控制指令发送至第二控制模块；
检测任务包括钻咀的待检部位；所述待检部位包括：第一刀面、第二刀面以及钻身；
处理模块还用于根据钻咀特征图像，确认若干项钻咀实况数据；用于根据若干项钻咀实况数据，判断是否更换钻咀；若是，生成钻咀更换指令发送至第一控制模块；
第一控制模块，用于根据第一控制指令调整钻咀至预设位姿；还用于根据钻咀更换指令，更换对应钻咀；
第二控制模块，用于根据第二控制指令调整相机，来采集处于预设位姿的钻咀的钻咀特征图像。
进一步地，处理模块根据加工数据，确认钻咀的若干检测节点和每个检测节点对应的检测任务，包括：
将线路板参数、加工参数以及钻咀参数输入钻咀磨损模型，确认多个质量劣化节点；线路板参数包括基板材料、基板厚度、铜层厚度以及单次堆叠数量；加工参数包括孔深、孔径、孔类型、钻咀的旋转速度和进给速度；钻咀参数包括钻咀的型号和材质；
基于多个质量劣化节点，确认多个检测节点，以及每个检测节点对应的检测任务。
进一步地，基于多个质量劣化节点，确认多个检测节点，以及每个检测节点的检测任务，包括：
将任意两相邻质量劣化节点的中点作为检测节点，获取多个检测节点；
基于检测节点两侧相邻质量劣化节点的间隔长度，确认钻咀的多个待检部位作为检测任务。
进一步地，根据检测任务生成第一控制指令和第二控制指令，包括：
基于钻咀的待检测部位，确认多个预设位姿；
根据多个预设位姿，确认位姿检测顺序，以及每一预设位姿对应的控制参数；所述控制参数包括第一参数和第二参数；所述第一参数包括钻咀夹持装置上若干特征点的空间坐标；所述第二参数包括相机参数和光源参数；
根据位姿检测顺序，对多个第一参数进行排序生成第一控制指令，对多个第二参数进行排序生成第二控制指令。
进一步地，第一控制模块根据第一控制指令调整钻咀至预设位姿，包括：
第一控制模块对多个第一参数按序依次执行，以使钻咀依次处于对应的预设位姿，且使钻咀每次在预设位姿保持设定时长；
其中，第一控制模块的执行过程包括：第一控制模块调整钻咀夹持装置上的每一特征点位置至对应空间坐标。
进一步地，第二控制模块根据第二控制指令调整相机，包括：
第二控制模块要对多个第二参数按序依次执行，来调整相机在对应预设位姿的保持时长里采集钻咀特征图像；
其中，第二控制模块的执行过程包括：第二控制模块根据相机参数调整相机，根据光源参数调整光源。
进一步地，所述钻咀特征图像包括第一刀面图像、第二刀面图像以及钻身图像，处理模块根据钻咀特征图像，确认若干项钻咀实况数据，包括：
基于第一刀面图像，确认第一刀面面积和第一刀面完整度作为钻咀实况数据；
基于第二刀面图像，确认第二刀面面积和第二刀面完整度作为钻咀实况数据；
基于钻身图像，确认钻咀有效长度、钻咀垂直度以及螺旋槽数据作为钻咀实况数据。
进一步地，基于第一刀面图像，确认第一刀面完整度，包括：
对第一刀面图像预处理获取第一刀面处理图像，预处理包括二值化处理和多图平均去噪；
将第一刀面处理图像与第一刀面标准图像进行比对，确认若干差异特征；
基于若干差异特征，确认第一刀面完整度。
进一步地，所述螺旋槽数据包括螺旋槽的平均深度和平均宽度。
进一步地，处理模块根据若干项钻咀实况数据，判断是否更换钻咀，包括：
基于若干项钻咀实况数据，确认对应的灰色关联评价模型；
将若干项钻咀实况数据输入灰色关联评价模型，获取评价结果；
判断评价结果是否满足预设条件；
若是，不更换钻咀；
若否，更换钻咀。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明通过设置数据采集模块来获取线路板加工过程中的加工数据，方便处理模块根据加工数据确认若干检测节点和检测任务，方便及时地对钻咀的质量进行检测；处理模块在检测节点根据检测任务生成第一控制指令和第二控制指令，以便第一控制模块和第二控制模块配合获取钻咀特征图像。处理模块根据钻咀特征图像，获取若干项钻咀实况数据，以便根据钻咀实况数据及时判断是否更换钻咀。解决了现有技术中钻咀更换不及时影响线路板钻孔质量和效率的技术问题。
附图说明
图1为本发明的原理框图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于计算机视觉的MiniLED线路板钻孔控制系统，所述控制系统包括：
数据采集模块、处理模块、第一控制模块以及第二控制模块；
数据采集模块，用于采集线路板的加工数据，所述加工数据包括线路板参数、加工参数以及钻咀参数；
处理模块，用于根据加工数据，确认钻咀的若干检测节点和每个检测节点对应的检测任务，并按照检测节点和检测任务对钻咀进行质量检测，包括：在检测节点根据检测任务生成第一控制指令和第二控制指令，将第一控制指令发送至第一控制模块，将第二控制指令发送至第二控制模块；
检测任务包括钻咀的待检部位；所述待检部位包括：第一刀面、第二刀面以及钻身；
处理模块还用于根据钻咀特征图像，确认若干项钻咀实况数据；用于根据若干项钻咀实况数据，判断是否更换钻咀；若是，生成钻咀更换指令发送至第一控制模块；
第一控制模块，用于根据第一控制指令调整钻咀至预设位姿；还用于根据钻咀更换指令，更换对应钻咀；
第二控制模块，用于根据第二控制指令调整相机，来采集处于预设位姿的钻咀的钻咀特征图像。
本实施例的具体实施过程包括：
本实施例中，通过设置数据采集模块来获取线路板加工过程中的加工数据，方便处理模块根据加工数据确认若干检测节点和检测任务，方便及时地对钻咀的质量进行检测；处理模块在检测节点根据检测任务生成第一控制指令和第二控制指令，以便第一控制模块和第二控制模块配合获取钻咀特征图像。处理模块根据钻咀特征图像，获取若干项钻咀实况数据，以便根据钻咀实况数据及时判断是否更换钻咀。解决了现有技术中钻咀更换不及时影响线路板钻孔质量和效率的技术问题。
根据本发明的另一实施例，处理模块根据加工数据，确认钻咀的若干检测节点和每个检测节点对应的检测任务，包括：
将线路板参数、加工参数以及钻咀参数输入钻咀磨损模型，确认多个质量劣化节点；线路板参数包括基板材料、基板厚度、铜层厚度以及单次堆叠数量；加工参数包括孔深、孔径、孔类型、钻咀的旋转速度和进给速度；钻咀参数包括钻咀的型号和材质；
基于多个质量劣化节点，确认多个检测节点，以及每个检测节点对应的检测任务。
本实施例的具体实施过程包括：
本实施例中钻咀磨损模型为卷积神经网络模型，钻咀磨损模型通过训练集训练并经验证集验证后获得。钻咀磨损模型的输入包括线路板参数、加工参数以及钻咀参数，输出若干钻咀质量劣化节点。
本实施例中，质量劣化节点可以是时间节点，还可以是线路板的累计加工的数量节点。随着钻咀加工线路板数量越多，时间越长，钻咀发生损坏的可能性越大，钻咀检测节点越密集。
线路板参数中，包括基板材料、基板厚度、铜层厚度以及单次堆叠次数在内的因素均影响钻咀的质量劣化趋势；加工参数包括孔深、孔径、孔类型在内的因素影响钻咀的质量劣化趋势；钻咀旋转速度和进给速度也是影响钻咀质量劣化趋势的因素。从多个角度获取影响钻咀质量劣化趋势的因素，并作为钻咀磨损模型的输入，以便获得的多个质量劣化节点更加准确。
本实施例中，基于多个质量劣化节点，确认多个检测节点，以及每个检测节点的检测任务，包括：
将任意两相邻质量劣化节点的中点作为检测节点，获取多个检测节点；例如，两相邻质量劣化节点分别是累计加工线路板100个和累计加工线路板300个，那么选择累计加工线路板200个作为检测节点；
基于检测节点两侧相邻质量劣化节点的间隔长度，确认钻咀的多个待检部位作为检测任务。
本实施例中所述间隔长度可以是时长，也可以是数量差；当质量劣化节点为时间节点时间隔长度是时长；当质量劣化节点是数量节点时，间隔长度是数量差。本实施例中间隔长度越小时，其待检测部位越多；间隔长度越大时，其待检测部位越少。
例如，当间隔长度大于等于第一预设间隔长度时，待检测部位包括第一刀面；
当间隔长度在第一预设间隔长度至第二预设间隔长度之间时，待检测部位包括第一刀面和第二刀面；
当间隔长度在小于等于第二预设间隔长度时，待检测部位包括第一刀面、第二刀面以及钻身。其中，第一预设间隔长度大于第二预设间隔长度。
需要说明的是，本实施例中，所述钻咀的钻尖包括主刀和副刀，所述第一刀面包括钻咀的主刀刀面，相机采集第一刀面图像时，相机位于钻咀的轴线上并正对钻尖；第二刀面包括钻咀的副刀刀面，相机采集第二刀面图像时，相机位于钻咀侧面靠近钻尖位置。
根据本发明的另一实施例，根据检测任务生成第一控制指令和第二控制指令，包括：
基于钻咀的待检测部位，确认多个预设位姿；
每个检测节点对应检测任务所包括的待检测部位不同，每一待检测部位对应至少一个预设位姿；本实施例中，预设位姿包括钻咀的摆拍姿势。
根据多个预设位姿，确认位姿检测顺序，以及每一预设位姿对应的控制参数；所述控制参数包括第一参数和第二参数；所述第一参数包括钻咀夹持装置上若干特征点的空间坐标；所述第二参数包括相机参数和光源参数；
不同预设位姿的组合，其各预设位姿的检测顺序不同；例如一钻咀在一检测节点对应的待检测部位包括第一刀面、第二刀面以及钻身时，对应的预设位姿分别为第一刀面位姿、第二刀面位姿以及钻身位姿。其检测顺序依次为第一刀面位姿、第二刀面位姿以及钻身位姿。
每一预设位姿均预先设置有对应的第一参数和第二参数，其中第一参数用于使第一控制模块调整钻咀至预设位姿，第二参数用于使第二控制模块对处于预设位姿的钻咀进行钻咀特征照片的采集。
根据位姿检测顺序，对多个第一参数进行排序生成第一控制指令，对多个第二参数进行排序生成第二控制指令。
本实施例的具体实施过程包括：
本实施例中，第一控制模块根据第一控制指令调整钻咀至预设位姿，包括：
第一控制模块对多个第一参数按序依次执行，以使钻咀依次处于对应的预设位姿，且使钻咀每次在预设位姿保持设定时长；
其中，第一控制模块的执行过程包括：第一控制模块调整钻咀夹持装置上的每一特征点位置至对应空间坐标。钻咀夹持装置与钻咀之间位置相对固定，因此第一控制模块控制钻咀夹持装置上每一特征点值对应空间坐标处，即可使钻咀处于对应的预设位姿。需要说明的是，本实施例中所述钻咀夹持装置上设置至少有三个特征点，且三个特征点不在同一直线上。
本实施例中，第二控制模块根据第二控制指令调整相机，包括：
第二控制模块要对多个第二参数按序依次执行，来调整相机在对应预设位姿的保持时长里采集钻咀特征图像；
其中，第二控制模块的执行过程包括：第二控制模块根据相机参数调整相机，根据光源参数调整光源。
本实施例中相机参数包括相机坐标、相机焦距以及相机曝光度等；光源参数包括光源坐标、光源强度等。
根据本发明的另一实施例，所述钻咀特征图像包括第一刀面图像、第二刀面图像以及钻身图像，处理模块根据钻咀特征图像，确认若干项钻咀实况数据，包括：
基于第一刀面图像，确认第一刀面面积和第一刀面完整度作为钻咀实况数据；
基于第二刀面图像，确认第二刀面面积和第二刀面完整度作为钻咀实况数据；
基于钻身图像，确认钻咀有效长度、钻咀垂直度以及螺旋槽数据作为钻咀实况数据。本实施例中，所述螺旋槽数据包括螺旋槽的平均深度和平均宽度。
本实施例的具体实施过程包括：
本实施例中钻咀垂直度用来判断钻咀的弯曲程度；本实施例中通过获取钻咀末端偏移钻咀中心轴线的垂直距离作为垂直度。垂直度越小，说明钻咀越直，垂直度越大，说明钻咀弯曲程度越大。
本实施例中分别根据第一刀面图像、第二刀面图像以及钻身图像多角度地获取对应的钻咀实况数据。以便于在不同的检测节点，根据对应的钻咀实况数据来对钻咀进行检测。
本实施例中，基于第一刀面图像，确认第一刀面完整度，包括：
对第一刀面图像预处理获取第一刀面处理图像，预处理包括二值化处理和多图平均去噪；
将第一刀面处理图像与第一刀面标准图像进行比对，确认若干差异特征；
基于若干差异特征，确认第一刀面完整度。
本实施例中，差异特征包括边缘崩缺位置、边缘崩缺面积以及边缘崩缺数量，根据以下公式计算第一刀面完整度：
；
其中，WZD为第一刀面完整度；αi为第i处边缘崩缺位置的调整系数；BQMJi为第i处崩缺位置的面积；BZMJ为刀面标准面积；βn是n处边缘崩缺数量对应的调整系数。
本实施例中完整度最大为1，即不存在边缘崩缺，边缘崩缺数量为零；完整度越大说明，第一刀面越完整。本实施例中完整度可以小于零。边缘崩缺数量对应有不同的调整系数，边缘崩缺数量越大，调整系数越大；本实施例中，不同边缘崩缺位置，对应不同的调整系数。越重要的位置，调整系数越大，具体根据钻咀的型号来确定。
本实施例中，基于第二刀面图像，确认第二刀面完整度，包括：
对第二刀面图像预处理获取第二刀面处理图像，预处理包括二值化处理和多图平均去噪；将第二刀面处理图像与第二刀面标准图像进行比对，确认若干差异特征；基于若干差异特征，确认第二刀面完整度。
本实施例中，第二刀面完整度的计算方式与第一刀面完整度的计算方式相同。
根据本发明的另一实施例，处理模块根据若干项钻咀实况数据，判断是否更换钻咀，包括：
基于若干项钻咀实况数据，确认对应的灰色关联评价模型；
将若干项钻咀实况数据输入灰色关联评价模型，获取评价结果；
判断评价结果是否满足预设条件；
若是，不更换钻咀；
若否，更换钻咀。
本实施例的具体实施过程包括：
本实施例中，不同的检测节点对应的待检测部位不同，进一步使得每一检测节点对应采集的钻咀实况数据的内容不同。因此需要根据钻咀实况数据的内容来设置对应的灰色关联评价模型；
例如，一检测节点处待检测部位包括第一刀面和第二刀面，则钻咀实况数据包括第一刀面面积、第一刀面完整度、第二刀面面积以及第二刀面完整度；则此时对应的灰色关联模型根据第一刀面面积、第一刀面完整度、第二刀面面积、第二刀面完整度来进行评价获取评价结果。
另一检测节点处待检测位置包括第一刀面、第二刀面以及钻身；则钻咀实况数据包括第一刀面面积、第一刀面完整度、第二刀面面积、第二刀面完整度、钻咀有效长度、钻咀垂直度以及螺旋槽数据；则此时对应的灰色关联模型根据第一刀面、第二刀面以及钻身；则钻咀实况数据包括第一刀面面积、第一刀面完整度、第二刀面面积、第二刀面完整度、钻咀有效长度、钻咀垂直度以及螺旋槽数据来进行评价获取评价结果。
本实施例中，每个灰色关联评价模型中存储有标准评价数据组，将若干项钻咀实况数据与标准评价数据组一起通过灰色关联评价模型进行评价。获取若干项钻咀实况数据在标准评价数据组中的排名作为评价结果。本实施例中，排名越靠前证明钻咀质量越好。预设条件包括预设排名，当钻咀的质量排名优于预设排名时，判断评价结果满足预设条件。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，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法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于计算机视觉的MiniLED线路板钻孔控制系统，其特征在于：所述控制系统包括：
数据采集模块、处理模块、第一控制模块以及第二控制模块；
数据采集模块，用于采集线路板的加工数据，所述加工数据包括线路板参数、加工参数以及钻咀参数；
处理模块，用于根据加工数据，确认钻咀的若干检测节点和每个检测节点对应的检测任务，并按照检测节点和检测任务对钻咀进行质量检测，包括：在检测节点根据检测任务生成第一控制指令和第二控制指令，将第一控制指令发送至第一控制模块，将第二控制指令发送至第二控制模块；
检测任务包括钻咀的待检部位；所述待检部位包括：第一刀面、第二刀面以及钻身；
处理模块还用于根据钻咀特征图像，确认若干项钻咀实况数据；用于根据若干项钻咀实况数据，判断是否更换钻咀；若是，生成钻咀更换指令发送至第一控制模块；
第一控制模块，用于根据第一控制指令调整钻咀至预设位姿；还用于根据钻咀更换指令，更换对应钻咀；
第二控制模块，用于根据第二控制指令调整相机，来采集处于预设位姿的钻咀的钻咀特征图像。
2.如权利要求1所述的一种基于计算机视觉的MiniLED线路板钻孔控制系统，其特征在于：处理模块根据加工数据，确认钻咀的若干检测节点和每个检测节点对应的检测任务，包括：
将线路板参数、加工参数以及钻咀参数输入钻咀磨损模型，确认多个质量劣化节点；线路板参数包括基板材料、基板厚度、铜层厚度以及单次堆叠数量；加工参数包括孔深、孔径、孔类型、钻咀的旋转速度和进给速度；钻咀参数包括钻咀的型号和材质；
基于多个质量劣化节点，确认多个检测节点，以及每个检测节点对应的检测任务。
3.如权利要求2所述的一种基于计算机视觉的MiniLED线路板钻孔控制系统，其特征在于：基于多个质量劣化节点，确认多个检测节点，以及每个检测节点的检测任务，包括：
将任意两相邻质量劣化节点的中点作为检测节点，获取多个检测节点；
基于检测节点两侧相邻质量劣化节点的间隔长度，确认钻咀的多个待检部位作为检测任务。
4.如权利要求3所述的一种基于计算机视觉的MiniLED线路板钻孔控制系统，其特征在于：根据检测任务生成第一控制指令和第二控制指令，包括：
基于钻咀的待检测部位，确认多个预设位姿；
根据多个预设位姿，确认位姿检测顺序，以及每一预设位姿对应的控制参数；所述控制参数包括第一参数和第二参数；所述第一参数包括钻咀夹持装置上若干特征点的空间坐标；所述第二参数包括相机参数和光源参数；
根据位姿检测顺序，对多个第一参数进行排序生成第一控制指令，对多个第二参数进行排序生成第二控制指令。
5.如权利要求4所述的一种基于计算机视觉的MiniLED线路板钻孔控制系统，其特征在于：第一控制模块根据第一控制指令调整钻咀至预设位姿，包括：
第一控制模块对多个第一参数按序依次执行，以使钻咀依次处于对应的预设位姿，且使钻咀每次在预设位姿保持设定时长；
其中，第一控制模块的执行过程包括：第一控制模块调整钻咀夹持装置上的每一特征点位置至对应空间坐标。
6.如权利要求5所述的一种基于计算机视觉的MiniLED线路板钻孔控制系统，其特征在于：第二控制模块根据第二控制指令调整相机，包括：
第二控制模块要对多个第二参数按序依次执行，来调整相机在对应预设位姿的保持时长里采集钻咀特征图像；
其中，第二控制模块的执行过程包括：第二控制模块根据相机参数调整相机，根据光源参数调整光源。
7.如权利要求1所述的一种基于计算机视觉的MiniLED线路板钻孔控制系统，其特征在于：所述钻咀特征图像包括第一刀面图像、第二刀面图像以及钻身图像，处理模块根据钻咀特征图像，确认若干项钻咀实况数据，包括：
基于第一刀面图像，确认第一刀面面积和第一刀面完整度作为钻咀实况数据；
基于第二刀面图像，确认第二刀面面积和第二刀面完整度作为钻咀实况数据；
基于钻身图像，确认钻咀有效长度、钻咀垂直度以及螺旋槽数据作为钻咀实况数据。
8.如权利要求7所述的一种基于计算机视觉的MiniLED线路板钻孔控制系统，其特征在于：基于第一刀面图像，确认第一刀面完整度，包括：
对第一刀面图像预处理获取第一刀面处理图像，预处理包括二值化处理和多图平均去噪；
将第一刀面处理图像与第一刀面标准图像进行比对，确认若干差异特征；
基于若干差异特征，确认第一刀面完整度。
9.如权利要求8所述的一种基于计算机视觉的MiniLED线路板钻孔控制系统，其特征在于：所述螺旋槽数据包括螺旋槽的平均深度和平均宽度。
10.如权利要求8所述的一种基于计算机视觉的MiniLED线路板钻孔控制系统，其特征在于：处理模块根据若干项钻咀实况数据，判断是否更换钻咀，包括：
基于若干项钻咀实况数据，确认对应的灰色关联评价模型；
将若干项钻咀实况数据输入灰色关联评价模型，获取评价结果；
判断评价结果是否满足预设条件；
若是，不更换钻咀；
若否，更换钻咀。
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Citations (4)
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2024
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