[發明專利]基于三目光學體視顯微鏡的焊盤引線結構

有效

• 申請號: 201310111628.4
• 申請日: 2013-04-01
• 公開（公告）號: CN103213941A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 王躍宗;張稱稱;馬國棟;殷文佳
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明屬于微機電系統技術領域，用于焊盤引線微裝配使用的機械裝置。本裝置利用電機旋轉帶動旋轉盤,使引線焊盤旋轉到指定位置，實現微夾鉗夾持微型馬達線圈引線，并將引線夾持到焊盤上的一種機械裝置。

背景技術

基于光學體視顯微鏡的雙目顯微立體視覺技術已經在微操作、微裝配、微測量等領域廣泛應用，而微馬達是一種典型的微執行器，并且已經用于汽車、玩具、辦公機械、自動化設備等多種領域。微馬達最重要的工序就是將微馬達線圈的引線焊接到焊盤上。微馬達轉子引線自動裝配到焊盤上已經成為微機電技術和微裝置技術的關鍵。

目前，由于引線的細小，柔軟，不易抓取的特點，大部分工業領域內引線的焊接全部采用人工在顯微鏡下操作完成，人工在顯微鏡下的長時間操作會使操作人員產生視覺疲勞，不僅對工人的身體有害，而且會造成操作誤差、生產效率不穩定、焊接成本高、成品率低、準確率低等一系列問題，如何克服人工操作存在的問題，使引線能夠準確地裝配到焊盤上是微馬達焊盤引線最重要的技術問題。另外，也有一些針對手機上的振動微馬達的設計，是采用視覺控制的方法實現微馬達轉子引線自動化裝配的研究，這種方法針對引線柔性的特點，采用氣流定位法定位引線頭，并且要對焊盤進行位姿調整.使得操作復雜、效率較低，而且用氣流定位法定位引線頭需要控制氣流的大小，氣流太小不能達到定位的目的，太大則會將引線吹斷。

發明內容

本發明的目的在于克服人工在顯微鏡下進行焊接造成的生產效率低，成本高和準確度低的缺點，提出了一種基于三目光學體視顯微鏡的微馬達引線自動焊接的方法。三目光學體視顯微鏡包括雙目光學體視顯微鏡以及放置在馬達線圈前端的前置攝像頭，通過三目光學體視顯微鏡體系代替人眼觀測并確定焊盤的位置，這種技術屬于圖像處理領域的應用，需要在計算機中編寫自動檢測焊盤位置的程序，這種設計把機械結構與圖像處理結合起來。

為了實現上述目的，減少工業生產的成本和避免采用氣流定位法定位引線頭不準確的特點，本發明采用如下技術方案：

基于三目光學體視顯微鏡的焊盤引線結構，其特征在于：該裝置包括雙目光學體視顯微鏡SLM1、電機2、連接板3、SLM底板4、前置攝像頭5、微夾鉗6、旋轉盤7、微馬達底座8、微馬達線圈9、引線焊盤10；

雙目光學體視顯微鏡SLM1、前置攝像頭5與計算機連接在一起，雙目光學體視顯微鏡SLM1檢測引線的位置，通過計算機內的圖像處理軟件控制微夾鉗6的運動，使其容易夾持引線；前置攝像頭5檢測3個焊盤的位置，通過圖像處理軟件控制電機2的旋轉角度使焊盤旋轉到準確的位置；雙目光學體視顯微鏡SLM1物鏡的下方是微馬達線圈9，前置攝像頭5的中心軸線與微馬達線圈9的中心軸線同軸；微馬達線圈9的前端是引線焊盤10，前置攝像頭對準引線焊盤10，以便檢測引線焊盤10的位置；在引線焊盤10的一側設有用于夾持引線的微夾鉗6，微夾鉗6與二維平臺裝配在一起；在微馬達底座8前端安裝有微馬達線圈9；微馬達底座8安裝在旋轉盤7；旋轉盤7與電機2固定，電機2轉動帶動旋轉盤7的轉動，并最終帶動引線焊盤10的轉動；電機2的上端與連接板3的中間部位固定到一起，連接板的兩端與SLM底板4固定到一起。

微夾鉗6的設計主要是夾持引線，微夾鉗與二維平臺裝配在一起，電機的旋轉運動轉化成平移臺的直線運動，從而控制微夾鉗的運動量和運動方向，當微馬達線圈前的焊盤旋轉到確定的位置時，微夾鉗能夠自動地夾持引線，夾持引線后，微夾鉗遠離引線焊盤，當微馬達線圈前的下一個焊盤旋轉到確定的位置時，微夾鉗再靠近焊盤引線進行引線。

應用雙目光學體視顯微鏡和前置攝像頭進行視覺檢測，對微夾鉗夾持引線并夾持到引線焊盤10的過程采用圖像處理技術，圖像處理技術在該領域的應用提高了顯微鏡和攝像頭控制焊盤引線的準確度，并提高微夾鉗自動引線的效率，這類技術通常需要攝像頭和計算機組合在一起，在計算機中設計雙目光學體視顯微鏡檢測微夾鉗夾持引線和前置攝像頭檢測引線是否夾持到焊盤上的圖像處理軟件，本設計采用Halcon圖像處理軟件。微馬達線圈前端的3個焊盤均勻分布，即相鄰兩個焊盤之間的夾角為120°。電機轉動，控制微馬達線圈的轉動角度，雙目光學體視顯微鏡能夠看到以及檢測微夾鉗夾持引線的過程，前置攝像頭檢測微夾鉗夾持引線后并把引線準確地夾持到焊盤上的過程。