TW201315963A - 電子器件高度識別方法及系統 - Google Patents
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Abstract
一種電子器件高度識別方法及系統,該方法包括:控制攝像設備拍攝位於攝像設備正下方的被測主板,得到一張平移前圖像,並控制平移設備將被測主板平移一段距離,再次拍攝被測主板,得到一張平移後圖像;分別取出平移前圖像、平移後圖像中包含電子器件寬度的區域圖像,經處理分別找出各區域圖像中表示電子器件長度的兩條線段,計算各區域圖像中兩條線段之間的最小距離,得到各區域圖像中電子器件的寬度;根據圖像成像原理及三角形相似關係求得電子器件高度;當電子器件高度在預設高度範圍內時,判定電子器件正確;否則,判定電子器件錯誤。
Description
本發明涉及一種電子器件高度識別方法及系統,尤其涉及一種主板中電子器件的高度識別方法及系統。
主板在生產過程要對很多電子器件進行封裝,而在封裝過程中經常發生由於上錯電子器件而影響其他元件安裝的情況。這些電子器件當中有些有一定高度,這些有一定高度的電子器件如電容、散熱片及BGA等。對這些有高度的電子器件,可以通過測量某一位置上電子器件的高度來判斷電子器件安裝是否正確。
現有的高度測量方法有干涉測量法、共焦和鐳射測距法及其它非接觸測量方法,這些高度測量方法需要使用多台攝像設備及精密光學設計來實現高測量解析度,成本高且測量速度低。在生產過程中,基於成本及時間利用率的考慮,需尋求一種識別電子器件高度的成本低且測量速度高的方法。
鑒於以上內容,有必要提供一種電子器件高度識別方法及系統,以實現主板中電子器件的高度識別。
所述電子器件高度識別方法,該方法包括以下步驟:拍攝步驟:在已知攝像設備的焦距的情況下,控制攝像設備拍攝位於攝像設備正下方的被測主板,得到一張平移前圖像,並控制平移設備將被測主板平移一段距離,再次控制攝像設備拍攝被測主板,得到一張平移後圖像;處理步驟:分別取出平移前圖像、平移後圖像中包含需確定高度的電子器件寬度的區域圖像,經處理分別找出各區域圖像中表示所述電子器件長度的兩條線段,並分別計算各區域圖像中該兩條線段之間的最小距離,從而得到各區域圖像中的電子器件的寬度;高度計算步驟:根據圖像成像原理及三角形相似關係求得所述電子器件高度;正確判定步驟:當電子器件高度在預設高度範圍內時,判定電子器件正確,顯示電子器件正確判定結果於顯示設備上;錯誤判定步驟:當電子器件高度不在預設高度範圍內時,判定電子器件錯誤,顯示電子器件錯誤判定結果於顯示設備上。
所述電子器件高度識別系統,該系統包括:拍攝模組,用於在已知攝像設備的焦距的情況下,控制攝像設備拍攝位於攝像設備正下方的被測主板,得到一張平移前圖像,並控制平移設備將被測主板平移一段距離,再次控制攝像設備拍攝被測主板,得到一張平移後圖像;處理模組,用於分別取出平移前圖像、平移後圖像中包含需確定高度的電子器件寬度的區域圖像,經處理分別找出各區域圖像中表示所述電子器件長度的兩條線段,並分別計算各區域圖像中該兩條線段之間的最小距離,從而得到各區域圖像中的電子器件的寬度;高度計算模組,用於根據圖像成像原理及三角形相似關係求得所述電子器件高度;正確判定模組,用於當電子器件高度在預設高度範圍內時,判定電子器件正確,顯示電子器件正確判定結果於顯示設備上;錯誤判定模組,用於當電子器件高度不在預設高度範圍內時,判定電子器件錯誤,顯示電子器件錯誤判定結果於顯示設備上。
相較於習知技術,本發明所述之電子器件高度識別方法及系統,利用一台攝像設備對被測主板進行拍攝及一個平移設備來精確平移被測主板,通過對平移前攝像設備拍攝所得圖像及平移後攝像設備拍攝所得圖像進行處理,可計算出電子器件的高度,對電子器件的高度進行判斷,以達到判定某位置上電子器件是否正確的目的。
如圖1所示,係為本發明電子器件高度識別系統較佳實施例之架構圖。
電子器件高度識別系統10運行於電腦1中。所述電腦1還與攝像設備2、平移設備3及顯示設備4連接。所述攝像設備2用於對被測主板進行拍攝。所述攝像設備2可為數位相機、攝像機等。所述平移設備3用於平移被測主板。所述平移設備3可為機械手等精確平移設備。所述顯示設備4用於顯示被測主板上的電子器件的高度判定結果,所述顯示設備4既可是外接於電腦1的顯示器,也可以是電腦1的顯示螢幕,本較佳實施例以顯示設備4外接於電腦1為例進行介紹。
所述電子器件高度識別系統10包括焦距計算模組100、拍攝模組101、處理模組102、高度計算模組103、判斷模組104、正確判定模組105及錯誤判定模組106。各模組的功能將結合圖2之流程圖進行詳細介紹。
如圖2所示,係為本發明電子器件高度識別方法較佳實施例之流程圖。
在攝像設備2的焦距f未知的情況下,步驟S100,所述焦距計算模組100通過棋盤視場像進行攝像機標定,獲得攝像設備2的焦距f,然後執行步驟S101。
假設攝像設備2拍攝的圖像與三維空間中的被測物體存在以下一種簡單的線性關係:[像]=M[物]。此時矩陣M可以看成是攝像設備2成像的幾何模型。M中的參數就是攝像設備2的參數。通常,攝像設備2的參數是要通過計算來得到。這個求解參數的過程稱為攝像機標定。
所述棋盤視場像指針對不同的棋盤視場,攝像設備2拍攝所得圖像。如圖3所示為一副的棋盤,攝像設備2針對此的棋盤的不同的棋盤視場拍攝所得圖像,稱為棋盤視場像。對應所述攝像機標定中應求的參數不同,則所述棋盤視場像中對應包括的攝像設備2拍攝所得圖像的數量不同。
在攝像設備2的焦距f已知的情況下,步驟S101,所述拍攝模組101控制攝像設備2拍攝位於攝像設備2正下方的被測主板,得到一張平移前圖像,之後控制平移設備3將被測主板平移一段距離m,再次控制攝像設備2拍攝被測主板,得到一張平移後圖像。
所述拍攝模組101拍攝位於攝像設備2正下方的被測主板時,被測主板上需確定高度的電子器件位於攝像設備2的正下方。所述平移設備3將被測主板沿著該被測主板中電子器件的上平面中的寬度所在方向平移,但應保證被測主板平移後在攝像設備2的拍攝範圍內。所述電子器件的上平面指電子器件中與攝像設備2之間的距離最小的平面。
所述電子器件的上平面可能為長方形、正方形、或者多邊形的形態,當電子器件的上平面為不規則的多邊形時,所述拍攝模組101對上平面取一個長方形的最小包圍集,該最小包圍集能包圍該多邊形。如圖5所示,圖5的(1)為一個多邊形的電子器件的上平面,圖5的(2)為對該多邊形的上平面取一個長方形的最小包圍集,圖5的(3)為得到的該多邊形的上平面的長方形的最小包圍集。
所述電子器件的上平面的長度及寬度由用戶自由定義,但一旦確定,長度及寬度的定義在本實施例的整個流程中將不能被修改。當上平面為正方形或長方形時,所述長度及寬度的定義針對電子器件的上平面進行選取;當上平面為多邊形時,所述長度及寬度的定義針對電子器件的上平面的長方形的最小包圍集進行選取。
如圖6所示係為本發明需確定高度的電子器件之形態示意圖。假設被測主板中電子器件為如圖6的(1)中的長方體形態,所述L平面為電子器件的上平面。如圖6的(2)中為圖6的(1)中的L平面,所述L平面有AB、BC、CD及DA四條邊,用戶定義AB及CD為L平面的長度、BC及DA為L平面的寬度。所述平移設備3將被測主板沿著寬度BC及DA直線延伸所在的平面進行平移。
步驟S102,所述處理模組102分別取出平移前圖像、平移後圖像中包含電子器件寬度的區域圖像,經處理分別找出各區域圖像中表示電子器件長度的兩條線段,並分別計算各區域圖像中該兩條線段之間的最小距離,從而得到各區域圖像中的電子器件的寬度。所述表示器件長度的兩條線段,如圖6中的長度AB、CD在區域圖像中的成像線段。所述電子器件的實際寬度是已知的,為w。具體而言:
所述處理模組102取出平移前圖像中包含電子器件寬度的區域圖像A,對所取得的區域圖像A依次進行灰度處理、邊緣檢測、霍夫直線檢測,找出區域圖像A中表示電子器件長度的兩條線段,計算該兩條線段之間的最小距離,所述最小距離由圖元點表示,從而得到區域圖像A中的電子器件的寬度k。所述選取的區域圖像A的寬度比平移前圖像中電子器件的寬度寬約4mm至5mm。
在計算表示長度的兩條線段之間的最小距離時,所述處理模組102將由圖元點表示的最小距離,經單位換算,轉化為與電子器件實際寬度的單位相同的長度單位表示的最小距離。例如,電子器件實際寬度的單位為mm,則所述處理模組102將所述最小距離由圖元點表示,經單位換算,轉化成以mm為單位表示。
根據圖像成像原理及三角形相似關係,可得到被測主板的平移距離m在圖像B中的成像距離n。如圖4所示,為被測主板的成像示意圖。由及可求出n,其中d為物距,指攝像設備2的鏡頭孔至被測主板平面的距離。
所述處理模組102根據被測主板的平移距離m在平移後圖像中的成像距離n,可定位平移後圖像中電子器件的位置。所述處理模組102根據確定的平移後圖像中的電子器件的位置,取出平移後圖像中包含電子器件寬度的區域圖像B,對所取得的區域圖像B依次進行灰度處理、邊緣檢測、霍夫直線檢測,找出區域圖像B中表示電子器件長度的兩條線段,計算該兩條線段之間的最小距離,從而得到區域圖像B中的電子器件的寬度t。所述選取的區域圖像B的寬度比平移後圖像中電子器件的寬度寬約4mm至5mm。
如圖7所示,圖7(a1)為與圖6中相同的,平移前的電子器件的上平面,圖7(a2)為被測主板沿著寬度BC及DA直線延伸所在的平面進行平移後,得到的平移後的電子器件的上平面;圖7(b1)為平移前圖像中的電子器件的上平面,圖7(b2)為平移後得到的平移後圖像中的電子器件的上平面;圖7(c1)為對圖7(b1)取區域圖像A,圖7(c2)為對圖7(b2)取區域圖像B;圖7(d1)為得到的區域圖像A,圖7(d2)為得到的區域圖像B。圖7(d1)的A2B2C2D2為區域圖像A,所述處理模組102經灰度處理、邊緣檢測、霍夫直線檢測,找出的區域圖像A中表示電子器件長度的兩條線段,為A3B3及C3D3,所述處理模組102計算區域圖像A中A3B3及C3D3兩條線段之間的最小距離,從而得到區域圖像A中的電子器件的寬度k,該電子器件的寬度近似等於B3C3或D3A3;圖7(d2)的A2’B2’C2’D2’為區域圖像B,所述處理模組102經灰度處理、邊緣檢測、霍夫直線檢測,找出的區域圖像B中表示電子器件長度的兩條線段,為A3’B3’及C3’D3’,所述處理模組102計算區域圖像B中A3’B3’及C3’D3’兩條線段之間的最小距離,從而得到區域圖像B中的電子器件的寬度t,該電子器件的寬度近似等於B3’C3’或D3’A3’。
步驟S103,所述高度計算模組103根據圖像成像原理及三角形相似關係求得電子器件高度h。
如圖4所示,由、及,可得到。其中,s及p為中間變數。
步驟S104,所述判斷模組104判斷電子器件高度h是否在預設高度範圍內。當電子器件高度h在預設高度範圍時,執行步驟S105,否則執行步驟S106。所述預設高度範圍的最大值在電子器件已知的實際高度基礎上加上一個固定值而得到,所述預設高度範圍的最小值在電子器件已知的實際高度基礎上減去該固定值而得到。所述固定值根據用戶經驗值進行設置。
例如,所述固定值為1mm,則所述預設高度範圍最大值為電子器件已知的實際高度加1mm,所述預設高度範圍最小值為電子器件已知的實際高度減1mm。假如,電子器件已知的實際高度為10mm,則預設高度範圍為9mm(電子器件已知的實際高度減1mm)至11mm(電子器件已知的實際高度加1mm)。
步驟S105,所述正確判定模組105判定電子器件正確,並顯示電子器件正確判定結果於顯示設備4上。
步驟S106,所述錯誤判定模組106判定電子器件錯誤,並顯示電子器件錯誤判定結果於顯示設備4上。
綜上所述,本發明符合發明專利要件,爰依法提出專利申請。惟,以上所述者僅爲本發明之較佳實施例,本發明之範圍並不以上述實施例爲限,舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化,皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
1...電腦
10...電子器件高度識別系統
100...焦距計算模組
101...拍攝模組
102...處理模組
103...高度計算模組
104...判斷模組
105...正確判定模組
106...錯誤判定模組
2...攝像設備
3...平移設備
4...顯示設備
S100...通過棋盤視場像進行攝像機標定,獲得攝像設備的焦距
S101...將被測主板置於攝像設備正下方,拍攝得平移前圖像,將被測主板平移一段距離後,再拍攝得平移後圖像
S102...分別取出拍攝所得圖像中包含器件寬度的區域圖像,經處理分別找出各區域圖像中表示長度的兩條線段,分別計算各區域圖像中兩條線段之間的最小距離
S103...根據圖像成像原理及三角形相似關係得到器件高度
S104...器件高度在預設高度範圍內?
S105...電子器件正確
S106...電子器件錯誤
圖1係為本發明電子器件高度識別系統較佳實施例之架構圖。
圖2係為本發明電子器件高度識別方法較佳實施例之流程圖。
圖3係為本發明較佳實施例中一副示例棋盤。
圖4係為本發明較佳實施例的被測主板之成像示意圖。
圖5係為本發明較佳實施例的多邊形取包圍集之示意圖。
圖6係為本發明較佳實施例的電子器件之形態示意圖。
圖7係為本發明較佳實施例之區域圖像形成圖。
S100...通過棋盤視場像進行攝像機標定,獲得攝像設備的焦距
S101...將被測主板置於攝像設備正下方,拍攝得平移前圖像,將被測主板平移一段距離後,再拍攝得平移後圖像
S102...分別取出拍攝所得圖像中包含器件寬度的區域圖像,經處理分別找出各區域圖像中表示長度的兩條線段,分別計算各區域圖像中兩條線段之間的最小距離
S103...根據圖像成像原理及三角形相似關係得到器件高度
S104...器件高度在預設高度範圍內?
S105...電子器件正確
S106...電子器件錯誤
Claims (10)
- 一種電子器件高度識別方法,其中,該方法包括以下步驟:
拍攝步驟:在已知攝像設備的焦距的情況下,控制攝像設備拍攝位於攝像設備正下方的被測主板,得到一張平移前圖像,並控制平移設備將被測主板平移一段距離,再次控制攝像設備拍攝被測主板,得到一張平移後圖像;
處理步驟:分別取出平移前圖像、平移後圖像中包含需確定高度的電子器件寬度的區域圖像,經處理分別找出各區域圖像中表示所述電子器件長度的兩條線段,並分別計算各區域圖像中該兩條線段之間的最小距離,從而得到各區域圖像中的電子器件的寬度;
高度計算步驟:根據圖像成像原理及三角形相似關係求得所述電子器件高度;
正確判定步驟:當電子器件高度在預設高度範圍內時,判定電子器件正確,顯示電子器件正確判定結果於顯示設備上;
錯誤判定步驟:當電子器件高度不在預設高度範圍內時,判定電子器件錯誤,顯示電子器件錯誤判定結果於顯示設備上。 - 如申請專利範圍第1項所述之電子器件高度識別方法,其中,該方法還包括:
焦距計算步驟:在攝像設備的焦距未知的情況下,通過棋盤視場像進行攝像機標定,獲得攝像設備的焦距,所述棋盤視場像指針對不同的棋盤視場,攝像設備拍攝所得圖像。 - 如申請專利範圍第1項所述之電子器件高度識別方法,其中,所述拍攝步驟中拍攝平移前圖像時,被測主板上的需確定高度的電子器件位於攝像設備的正下方。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子器件高度識別方法,其中,所述處理步驟包括:
取出平移前圖像中包含電子器件寬度的區域圖像,對所取得的區域圖像依次進行灰度處理、邊緣檢測、霍夫直線檢測,找出該區域圖像中表示電子器件長度的兩條線段,計算該兩條線段之間的最小距離,從而得到該區域圖像中的電子器件的寬度;
根據圖像成像原理及三角形相似關係,得到被測主板的平移距離在平移後圖像中的成像距離;
根據被測主板的平移距離在平移後圖像中的成像距離,定位平移後圖像中電子器件的位置;
根據確定的平移後圖像中的電子器件的位置,取出平移後圖像中包含電子器件寬度的區域圖像,對所取得的區域圖像依次進行灰度處理、邊緣檢測、霍夫直線檢測,找出該區域圖像中表示電子器件長度的兩條線段,計算該兩條線段之間的垂直距離,從而得到該區域圖像中的電子器件的寬度。 - 如申請專利範圍第1項所述之電子器件高度識別方法,其中,所述預設高度範圍的最大值在電子器件已知的實際高度基礎上加上一個固定值而得到,所述預設高度範圍的最小值在電子器件已知的實際高度基礎上減去一個固定值而得到。
- 一種電子器件高度識別系統,其中,該系統包括:
拍攝模組,用於在已知攝像設備的焦距的情況下,控制攝像設備拍攝位於攝像設備正下方的被測主板,得到一張平移前圖像,並控制平移設備將被測主板平移一段距離,再次控制攝像設備拍攝被測主板,得到一張平移後圖像;
處理模組,用於分別取出平移前圖像、平移後圖像中包含需確定高度的電子器件寬度的區域圖像,經處理分別找出各區域圖像中表示所述電子器件長度的兩條線段,並分別計算各區域圖像中該兩條線段之間的最小距離,從而得到各區域圖像中的電子器件的寬度;
高度計算模組,用於根據圖像成像原理及三角形相似關係求得所述電子器件高度;
正確判定模組,用於當電子器件高度在預設高度範圍內時,判定電子器件正確,顯示電子器件正確判定結果於顯示設備上;
錯誤判定模組,用於當電子器件高度不在預設高度範圍內時,判定電子器件錯誤,顯示電子器件錯誤判定結果於顯示設備上。 - 如申請專利範圍第6項所述之電子器件高度識別系統,其中,該系統還包括:
焦距計算模組,用於在攝像設備的焦距未知的情況下,通過棋盤視場像進行攝像機標定,獲得攝像設備的焦距,所述棋盤視場像指針對不同的棋盤視場,攝像設備拍攝所得圖像。 - 如申請專利範圍第6項所述之電子器件高度識別系統,其中,所述拍攝模組中拍攝平移前圖像時,被測主板上的需確定高度的電子器件位於攝像設備的正下方。
- 如申請專利範圍第6項所述之電子器件高度識別系統,其中,所述處理模組通過以下步驟計算出各區域圖像中的電子器件的寬度:
取出平移前圖像中包含電子器件寬度的區域圖像,對所取得的區域圖像依次進行灰度處理、邊緣檢測、霍夫直線檢測,找出該區域圖像中表示電子器件長度的兩條線段,計算該兩條線段之間的最小距離,從而得到該區域圖像中的電子器件的寬度;
根據圖像成像原理及三角形相似關係,得到被測主板的平移距離在平移後圖像中的成像距離;
根據被測主板的平移距離在平移後圖像中的成像距離,定位平移後圖像中電子器件的位置;
根據確定的平移後圖像中的電子器件的位置,取出平移後圖像中包含電子器件寬度的區域圖像,對所取得的區域圖像依次進行灰度處理、邊緣檢測、霍夫直線檢測,找出該區域圖像中表示電子器件長度的兩條線段,計算該兩條線段之間的最小距離,從而得到該區域圖像中的電子器件的寬度。 - 如申請專利範圍第6項所述之電子器件高度識別系統,其中,所述預設高度範圍的最大值在電子器件已知的實際高度基礎上加上一個固定值而得到,所述預設高度範圍的最小值在電子器件已知的實際高度基礎上減去一個固定值而得到。
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