一種基于機器視覺的pcb焊點定位方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于機器視覺技術領域，是一種基于機器視覺的PCB焊點定位方法。
【背景技術】
[0002] 隨著工業自動化的發展，PCB板上電子原件分布密集，而尺寸不斷減小，因此在 PCB板上單獨焊點的難度也越來越大。工業自動化焊點時出現漏焊和脫焊的情況，而焊槍很 難定位需要加焊的點，導致PCB板失效，因此需要采用高精度的定位方法定位焊點。普通的 定位方法不準確主要是由于卡座固定PCB板的精度不高。

【發明內容】

[0003] 本發明針對PCB板焊點精度要求高、兩臺電機及卡座安裝時具有微小偏差等問 題，根據機器視覺測量的特點，提出了一種基于機器視覺的PCB焊點定位方法。
[0004] 一種基于機器視覺的PCB焊點定位方法，包括如下步驟：
[0005] 步驟1:搭建面向PCB板的自動焊接裝置，并將基準PCB板固定在卡座上；
[0006] 步驟2:系統參數標定階段：
[0007] 通過電機移動確定基準PCB板上兩個mark點的位置，以及x、y電機運動脈沖與X 軸和y軸像素的比值；
[0008] 步驟3:待定位PCB板參數標定階段：
[0009] 通過相機確定待定位PCB板上mark點像素坐標。
[0010] 步驟4 :待定位PCB板定位階段
[0011] 通過算法求出待定位點的脈沖偏移量。
[0012] 本發明的有益效果：本發明通過相機獲取待定位PCB板上mark點的圖像，根據基 準件上mark點和任意待定位點的位置關系，確定待定位PCB板上任意待定位點的位置。本 發明模型簡單、數據采集方便、精確度高，自動化程度高以及可以應用在各種復雜多變的情 況中，基于機器視覺的定位方法被廣泛應用在工業檢測、自動打孔、自動校正等領域。
【附圖說明】
[0013] 圖1為裝置整體示意圖；
[0014] 圖2為電機理想運動路徑與實際運動路徑示意圖；
[0015] 圖3為PCB板上各點偏移示意圖。
【具體實施方式】：
[0016] 如圖1所示，PCB板上的兩個mark點分別位于兩個觀測點處，工業相機通過電機 運動分別獲取兩個觀測點處的圖像，將PCB板固定在卡座內。X軸、Y軸電機與理想的垂直 方向有一定的偏差，建立以電機原點為原點，理論的X軸、Y軸電機為X軸和Y軸、像素為單 位的坐標系。
[0017] 步驟1所搭建的面向PCB板的自動焊接裝置，包括底座、運動執行機構、固定PCB 板的卡座和一臺工業相機；
[0018] 自動焊接裝置上設置有兩個相機觀測點，分別為觀測點1和觀測點2 ;運動執行機 構包括電機X和電機Y，運動執行機構固定在底座上，同時與固定PCB板的卡座相連，用于控 制卡座做平移運動。
[0019] 步驟2所述的系統參數標定階段，具體如下：
[0020] 2-1.將基準PCB板安裝固定在卡座內，通過兩臺電機的移動，分別使基準PCB板上 兩個mark點位于相機視野內。記錄電機運動到觀測點1和觀測點2的脈沖分別為（PAX，PAY)、 (ΡΒχ，PBY)，兩個mark點在相機中的像素坐標分別是（CAX，CAY)、（CBX，CBY)〇同時精確定位基準 PCB板上的待定位點，記錄電機運動的脈沖為（Pa，PCY)。
[0021] 2-2.當基準PCB板上mark點位于相機視野內時，通過電機的運動確定電機及卡座 安裝時的微小偏差：X軸電機運動P1脈沖，運動前后mark點的像素坐標分別為（C1X,C1Y)， (C2X,C2Y) ;Y軸電機運動？2脈沖，運動前后mark點的像素坐標分別為（C3X,C3Y)，（C4X,C4Y)。
[0022] 由此可得X軸、Y軸電機運動時，圖像在水平、豎直方向上像素變化與平移脈沖的 比值分別為：
[0024] 2-3.由此可得基準PCB板上兩個mark點和待定位點的坐標（XA，YA)、（XB，YB)、（Xc， Yc)分別為：
[0026] 步驟3所述的待定位PCB板參數標定階段，具體如下：
[0027] 3-1.將待定位PCB板安裝固定在卡座內，由于卡座縫隙和固定誤差，待定位板與 基準板之間存在位置偏差。通過電機分別移動到觀測點1和觀測點2,此時兩個mark點在 相機中的像素坐標分別是（CAX'，CAY'）、（CBX'，CBY'）。
[0028] 3-2.由此可得待定位PCB板上兩個mark點的坐標（XA'，YA'）、（XB'，YB'）分別為：
[0030] 步驟4所述的待定位PCB板定位階段，具體如下：
[0031] 4-1.根據旋轉平移原理列出方程：
[0033] (x,y)為基準板上的點，（x'，y'）為待定位板上相應的點，α為旋轉角，tx、ty為 平移量。由此求得旋轉角度和平移量分別為：
[0035]當χ2' <χΓ時α=α+180。；x2 <xl當時α=α-180。；（xl，yl)，（x2,y2) 基準板上兩個mark點的坐標，（χΓ，yl'），（x2'，y2'）待定位板上兩個mark點的坐標；
[0037] 4-2.將（6)得到的參數和待定位點坐標（XDYe)帶入（4)可得焊點實際坐標：
[0039] 4-3.如圖2、圖3所示，將焊點坐標轉換為兩臺電機的脈沖量，根據如下坐標與脈 沖關系式：
[0041] 可得電機X、Y的實際偏移脈沖為：
[0043] 4-4.可得待定位點與基準件上點的脈沖偏移量為：
【主權項】
1. 一種基于機器視覺的PCB焊點定位方法，其特征在于，該方法包括如下步驟： 步驟1 :搭建面向PCB板的自動焊接裝置，并將基準PCB板固定在卡座上； 步驟2 :系統參數標定階段： 通過電機移動確定基準PCB板上兩個mark點的位置，以及x、y電機運動脈沖與X軸和y軸像素的比值； 步驟3 :待定位PCB板參數標定階段： 通過相機確定待定位PCB板上mark點像素坐標； 步驟4 :待定位PCB板定位階段 求出待定位點的脈沖偏移量。
【專利摘要】本發明公開了一種基于機器視覺的PCB焊點定位方法，本發明通過相機獲取待定位PCB板上mark點的圖像，根據基準件上mark點和任意待定位點的位置關系，確定待定位PCB板上任意待定位點的位置。本發明模型簡單、數據采集方便、精確度高，自動化程度高以及可以應用在各種復雜多變的情況中，基于機器視覺的定位方法被廣泛應用在工業檢測、自動打孔、自動校正等領域。
【IPC分類】B23K1/20, B23K1/00
【公開號】CN105345194
【申請號】CN201510795283
【發明人】徐平, 鄭柱, 許彬
【申請人】杭州電子科技大學
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年11月18日