[發明專利]一種基于機器視覺的三軸定位裝置及方法

在審

• 申請號: 201710142779.4
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN107072047A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 劉哲;黃博才;劉少君;謝志文;黎振升;溫玉娟
• 申請（專利權）人: 廣州市鍥致智能技術有限公司
• 主分類號: H05K3/00
• 分類號: H05K3/00
• 代理公司: 廣州市越秀區哲力專利商標事務所(普通合伙)44288
• 代理人: 趙賽,袁嘉恩

技術領域

本發明涉及定位技術領域，尤其涉及一種基于機器視覺的三軸定位裝置及方法。

背景技術

在自動化程度較高的行業，如印制電路板、數控加工、激光加工等，絕大部分都應用了自動化生產線，在產線關鍵工位或制程上都需要高精度高效的定位對時控制要求。如PCB行業中曝光對位過程控制由HDI板、多層柔性板等高端PCB板的電子線路密度大、線路間距小、并且PCB與曝光菲林都會存在形變，加上推桿機構間存在的隨機誤差，對垂直和水平對位的精度控制造成了很大的阻礙。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種基于機器視覺的三軸定位裝置，其能實現對PCB板生產過程中的精準定位。

本發明的目的之二在于提供一種基于機器視覺的三軸定位方法，其能實現對PCB板生產過程中的精準定位。

本發明的目的之一采用以下技術方案實現：

一種基于機器視覺的三軸定位裝置，包括控制平臺、CCD圖像傳感器、FPGA電路、伺服驅動器和I/O接口電路，CCD圖像傳感器和FPGA電路均與控制平臺連接，伺服驅動器和I/O接口電路均與FPGA電路連接；所述CCD圖像傳感器用于獲取位置圖像信號，并發送至控制平臺，使控制平臺根據該位置圖像信號發送控制信號至FPGA電路，FPGA電路用于根據控制信號通過I/O接口電路驅動外部的驅動電機工作。

優選的，所述控制平臺包括顯示裝置、CPU，所述FPGA電路、CCD圖像傳感器和顯示裝置均與CPU連接。

優選的，所述FPGA電路包括FPGA芯片、電源電路、數模轉換電路、配置電路、光耦隔離電路、鎖相環電路和存儲電路，電源電路、數模轉換電路、配置電路、光耦隔離電路、鎖相環電路和存儲電路均與FPGA芯片連接，FPGA芯片連接控制平臺，光耦隔離電路連接I/O接口電路。

優選的，所述I/O接口電路包括輸入信號接口、輸出繼電器和輸出信號接口，輸入信號接口和輸出繼電器均與FPGA電路連接，輸出信號接口連接輸出繼電器。

優選的，所述FPGA芯片的型號為EP1C3T144。

本發明的目的之二采用以下技術方案實現：

一種基于機器視覺的三軸定位方法，應用于PCB板定位系統，該定位系統包括PCB板以及權利要求1所述的三軸定位裝置，CCD圖像傳感器位于PCB板的外表面，每一個CCD中對應一菲林；包括如下步驟：

S1：根據預設的若干個對位點將PCB板與菲林進行定位；

S2：建立機臺坐標系統和每一個CCD的CCD坐標系統，以菲林的中心點所在位置為第一對位元素中心，以PCB板的中心點所在位置為第二對位元素中心，以第一對位元素中心為坐標原點，以菲林上經過該第一對位元素中心的水平中線為X軸，以菲林上經過該第一對位元素中心的豎直中線為Y軸建立第一坐標系，以第二對位元素中心為坐標原點，以PCB板上經過該第二對位元素中心的水平中線為X軸，以PCB板上經過該第二對位元素中心的豎直中線為Y軸建立第二坐標系；

S3：通過CCD圖像傳感器獲取第一坐標系的X軸與第二坐標系的X軸之間的夾角，記為對位夾角，并根據第一對位元素中心和第二對位元素中心分別在機臺坐標系統中的位置坐標求取該第一對位元素中心與第二對位元素中心在機臺坐標系統中X軸方向上的差值為第一差值、Y軸方向上的差值為第二差值；

S4：FPGA電路判斷對位夾角、第一差值和第二差值是否均在預設誤差范圍內，若是，則不作調整，否則，輸出位置補償信號至I/O接口電路以調整PCB板與菲林之間的位置，使對位夾角、第一差值和第二差值均在預設誤差范圍內。

優選的，S3中，根據公式dX＝(dX₁+dX₂+……+dX_i)/i求取第一差值，根據公式dY＝(dY₁+dY₂+……+dY_i)/i求取第二差值；其中，i為第i個對位點，第i個對位點在第一坐標系中的X值與其在第二坐標系中的X值之差的為dX_i，第i個對位點在第一坐標系中的Y值與其在第二坐標系中的Y值之差的為dY_i，dX為第一差值，dY為第二差值。