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一种基于机器视觉的PCB焊点定位方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2015-11-18
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2016-03-23
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2018-05-08
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2035-11-18
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201510795283.8 申请日 2015-11-18
公开/公告号 CN105345194B 公开/公告日 2018-05-08
授权日 2018-05-08 预估到期日 2035-11-18
申请年 2015年 公开/公告年 2018年
缴费截止日
分类号 B23K1/00B23K1/20 主分类号 B23K1/00
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 0
权利要求数量 1 非专利引证数量 0
引用专利数量 6 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 CN103945653A、JP昭63-177045A、CN104616306A、CN102164460A、CN102974964A、CN104408722A 被引证专利
专利权维持 2 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 徐平、郑柱、许彬 第一发明人 徐平
地址 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街 邮编 310018
申请人数量 1 发明人数量 3
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州君度专利代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
杜军
摘要
本发明公开了一种基于机器视觉的PCB焊点定位方法,本发明通过相机获取待定位PCB板上mark点的图像,根据基准件上mark点和任意待定位点的位置关系,确定待定位PCB板上任意待定位点的位置。本发明模型简单、数据采集方便、精确度高,自动化程度高以及可以应用在各种复杂多变的情况中,基于机器视觉的定位方法被广泛应用在工业检测、自动打孔、自动校正等领域。
  • 摘要附图
    一种基于机器视觉的PCB焊点定位方法
  • 说明书附图:图1
    一种基于机器视觉的PCB焊点定位方法
  • 说明书附图:图2
    一种基于机器视觉的PCB焊点定位方法
  • 说明书附图:图3
    一种基于机器视觉的PCB焊点定位方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2018-05-08 授权
2 2016-03-23 实质审查的生效 IPC(主分类): B23K 1/00 专利申请号: 201510795283.8 申请日: 2015.11.18
3 2016-02-24 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种基于机器视觉的PCB焊点定位方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
步骤1所搭建的面向PCB板的自动焊接装置,包括底座、运动执行机构、固定PCB板的卡座和一台工业相机;
自动焊接装置上设置有两个相机观测点,分别为观测点1和观测点2;运动执行机构包括电机X和电机Y,运动执行机构固定在底座上,同时与固定PCB板的卡座相连,用于控制卡座做平移运动;
步骤2系统参数标定阶段,具体如下:
2-
1.将基准PCB板安装固定在卡座内,通过两台电机的移动,分别使基准PCB板上两个mark点位于相机视野内;记录电机运动到观测点1和观测点2的脉冲分别为(PAX,PAY)、(PBX,PBY),两个mark点在相机中的像素坐标分别是(CAX,CAY)、(CBX,CBY);同时精确定位基准PCB板上的待定位点,记录电机运动的脉冲为(PCX,PCY);
2-
2.当基准PCB板上mark点位于相机视野内时,通过电机的运动确定电机及卡座安装时的微小偏差:X轴电机运动P1脉冲,运动前后mark点的像素坐标分别为(C1X,C1Y),(C2X,C2Y);Y轴电机运动P2脉冲,运动前后mark点的像素坐标分别为(C3X,C3Y),(C4X,C4Y);
由此可得X轴、Y轴电机运动时,图像在水平、竖直方向上像素变化与平移脉冲的比值分别为:
2-
3.由此可得基准PCB板上两个mark点和待定位点的坐标(XA,YA)、(XB,YB)、(XC,YC)分别为:
步骤3待定位PCB板参数标定阶段,具体如下:
3-
1.将待定位PCB板安装固定在卡座内,由于卡座缝隙和固定误差,待定位板与基准板之间存在位置偏差;通过电机分别移动到观测点1和观测点2,此时两个mark点在相机中的像素坐标分别是(CAX',CAY')、(CBX',CBY');
3-
2.由此可得待定位PCB板上两个mark点的坐标(XA',YA')、(XB',YB')分别为:
步骤4待定位PCB板定位阶段,具体如下:
4-
1.根据旋转平移原理列出方程:
(x,y)为基准板上的点,(x',y')为待定位板上相应的点,α为旋转角,tx、ty为平移量;
由此求得旋转角度和平移量分别为:
当x2'<x1'时α=α+180°;x2<x1当时α=α-180°;(x1,y1),(x2,y2)基准板上两个mark点的坐标,(x1',y1'),(x2',y2')待定位板上两个mark点的坐标;
4-
2.将(6)得到的参数和待定位点坐标(XC,YC)带入(4)可得焊点实际坐标:
4-
3.将焊点坐标转换为两台电机的脉冲量,根据如下坐标与脉冲关系式:
可得电机X、Y的实际偏移脉冲为:
4-
4.可得待定位点与基准件上点的脉冲偏移量为:
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于机器视觉技术领域,是一种基于机器视觉的PCB焊点定位方法。

背景技术

[0002] 随着工业自动化的发展,PCB板上电子原件分布密集,而尺寸不断减小,因此在PCB板上单独焊点的难度也越来越大。工业自动化焊点时出现漏焊和脱焊的情况,而焊枪很难定位需要加焊的点,导致PCB板失效,因此需要采用高精度的定位方法定位焊点。普通的定位方法不准确主要是由于卡座固定PCB板的精度不高。

发明内容

[0003] 本发明针对PCB板焊点精度要求高、两台电机及卡座安装时具有微小偏差等问题,根据机器视觉测量的特点,提出了一种基于机器视觉的PCB焊点定位方法。
[0004] 一种基于机器视觉的PCB焊点定位方法,包括如下步骤:
[0005] 步骤1:搭建面向PCB板的自动焊接装置,并将基准PCB板固定在卡座上;
[0006] 步骤2:系统参数标定阶段:
[0007] 通过电机移动确定基准PCB板上两个mark点的位置,以及x、y电机运动脉冲与x轴和y轴像素的比值;
[0008] 步骤3:待定位PCB板参数标定阶段:
[0009] 通过相机确定待定位PCB板上mark点像素坐标。
[0010] 步骤4:待定位PCB板定位阶段
[0011] 通过算法求出待定位点的脉冲偏移量。
[0012] 本发明的有益效果:本发明通过相机获取待定位PCB板上mark点的图像,根据基准件上mark点和任意待定位点的位置关系,确定待定位PCB板上任意待定位点的位置。本发明模型简单、数据采集方便、精确度高,自动化程度高以及可以应用在各种复杂多变的情况中,基于机器视觉的定位方法被广泛应用在工业检测、自动打孔、自动校正等领域。

附图说明

[0013] 图1为装置整体示意图;
[0014] 图2为电机理想运动路径与实际运动路径示意图;
[0015] 图3为PCB板上各点偏移示意图。具体实施方式:
[0016] 如图1所示,PCB板上的两个mark点分别位于两个观测点处,工业相机通过电机运动分别获取两个观测点处的图像,将PCB板固定在卡座内。X轴、Y轴电机与理想的垂直方向有一定的偏差,建立以电机原点为原点,理论的X轴、Y轴电机为X轴和Y轴、像素为单位的坐标系。
[0017] 步骤1所搭建的面向PCB板的自动焊接装置,包括底座、运动执行机构、固定PCB板的卡座和一台工业相机;
[0018] 自动焊接装置上设置有两个相机观测点,分别为观测点1和观测点2;运动执行机构包括电机X和电机Y,运动执行机构固定在底座上,同时与固定PCB板的卡座相连,用于控制卡座做平移运动。
[0019] 步骤2所述的系统参数标定阶段,具体如下:
[0020] 2-1.将基准PCB板安装固定在卡座内,通过两台电机的移动,分别使基准PCB板上两个mark点位于相机视野内。记录电机运动到观测点1和观测点2的脉冲分别为(PAX,PAY)、(PBX,PBY),两个mark点在相机中的像素坐标分别是(CAX,CAY)、(CBX,CBY)。同时精确定位基准PCB板上的待定位点,记录电机运动的脉冲为(PCX,PCY)。
[0021] 2-2.当基准PCB板上mark点位于相机视野内时,通过电机的运动确定电机及卡座安装时的微小偏差:X轴电机运动P1脉冲,运动前后mark点的像素坐标分别为(C1X,C1Y),(C2X,C2Y);Y轴电机运动P2脉冲,运动前后mark点的像素坐标分别为(C3X,C3Y),(C4X,C4Y)。
[0022] 由此可得X轴、Y轴电机运动时,图像在水平、竖直方向上像素变化与平移脉冲的比值分别为:
[0023]
[0024] 2-3.由此可得基准PCB板上两个mark点和待定位点的坐标(XA,YA)、(XB,YB)、(XC,YC)分别为:
[0025]
[0026] 步骤3所述的待定位PCB板参数标定阶段,具体如下:
[0027] 3-1.将待定位PCB板安装固定在卡座内,由于卡座缝隙和固定误差,待定位板与基准板之间存在位置偏差。通过电机分别移动到观测点1和观测点2,此时两个mark点在相机中的像素坐标分别是(CAX',CAY')、(CBX',CBY')。
[0028] 3-2.由此可得待定位PCB板上两个mark点的坐标(XA',YA')、(XB',YB')分别为:
[0029]
[0030] 步骤4所述的待定位PCB板定位阶段,具体如下:
[0031] 4-1.根据旋转平移原理列出方程:
[0032]
[0033] (x,y)为基准板上的点,(x',y')为待定位板上相应的点,α为旋转角,tx、ty为平移量。由此求得旋转角度和平移量分别为:
[0034]
[0035] 当x2'<x1'时α=α+180°;x2<x1当时α=α-180°;(x1,y1),(x2,y2)基准板上两个mark点的坐标,(x1',y1'),(x2',y2')待定位板上两个mark点的坐标;
[0036]
[0037] 4-2.将(6)得到的参数和待定位点坐标(XC,YC)带入(4)可得焊点实际坐标:
[0038]
[0039] 4-3.如图2、图3所示,将焊点坐标转换为两台电机的脉冲量,根据如下坐标与脉冲关系式:
[0040]
[0041] 可得电机X、Y的实际偏移脉冲为:
[0042]
[0043] 4-4.可得待定位点与基准件上点的脉冲偏移量为:
[0044]
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