[發明專利]一種電子元件插裝方法和裝置

在審

• 申請號: 201811209693.X
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109287077A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 張憲民;張原;邱志成
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H05K3/30
• 分類號: H05K3/30;H05K13/04;H05K13/08
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李瑤

1.一種電子元件插裝方法，其特征在于：包括如下步驟，

S1、對圖像采集裝置進行標定；

S2、設定電子元件和電路板的初始模板并計算初始偏差；

S3、對電子元件進行圖像采集；對電路板進行圖像采集；

S4、對S3中采集到的電子元件圖像采用均值濾波、閾值分割、凸包處理的方式進行圖像預處理，并對其中心坐標、角度方向特征參數進行提取；

對S3中采集到的電路板圖像，首先進行閾值分割，然后基于面積和圓度特征選擇待插電路板孔并進行連通域處理，對獲取的待插電路板孔區域進行亞像素邊緣提取，最后采用基于離群點剔除的擬合法，對邊緣點進行擬合，獲取待插孔的中心位置坐標、角度方向特征參數；

S5、將S4提取的電子元件圖像特征與電路板圖像特征進行自適應匹配，匹配成功則轉S6，匹配不成功則舍棄當前電子元件，轉S3；

匹配過程實現方法為：

在S4中提取電子元件待插入點中心連線距離，在S4中提取電路板板孔中心距離，當二者滿足容差匹配條件時，即可認定二者可以實現有效插裝；

S6、對夾取裝置進行位置和姿態調整，步驟如下：

根據S4提取的電子元件圖像特征參數，獲取電子元件的位置和姿態估計值，并與S2中電子元件圖像采集點的圖像模板值做差，獲取第一平移分量和第一旋轉分量并進行運動學逆解傳遞給關節控制器，以控制關節的轉動和移動，實現夾取裝置的位置和姿態糾偏；

S7、夾取裝置夾取電子元件；

S8、對夾取裝置進行位置和姿態調整，步驟如下：

根據S4提取的電路板圖像特征參數，獲取電路板的位置和姿態估計值，并與S2中電路板圖像采集點的圖像模板值做差，獲取第二平移分量和第二旋轉分量并進行運動學逆解傳遞給關節控制器，以控制關節的轉動和移動，實現夾取裝置的位置和姿態糾偏；

S9、夾取裝置將電子元件插入電路板；

完成一個電子元件插件后，繼續循環步驟S3至S9，形成插件流水線。

2.按照權利要求1所述的一種電子元件插裝方法，其特征在于：標定的步驟如下，

1)在電子元件圖像采集點采集在高度為z_cc平面上具有n個不全共線特征點的圖像，記錄各點圖像坐標，由示教器獲取n個特征點在基坐標系下的世界坐標，其中，n取大于等于3的整數，z_cc為夾取電子元件示教時人為設定的高度，在電路板圖像采集點采集在高度為z_cp平面上具有n個不全共線的特征點的圖像，記錄各點圖像坐標，由示教器獲取的n個特征點在基坐標系下的世界坐標，其中，n取大于等于3的整數，其中z_cp為插入電子元件示教時人為設定的高度，基坐標系是機器人基座原點處所建立的世界坐標系；

2)將電子元件上特征點對應的圖像坐標和世界坐標分別代入二維仿射模型變換公式，通過最小二乘法，獲取電子元件圖像采集點的變換矩陣H，

電子元件二維仿射模型變換公式如下：

其中，(x_wi，y_wi)為基坐標系下電子元件特征點的世界坐標，(u_ci，v_ci)為電子元件特征點在圖像坐標系下的坐標，i＝1，2，...，n；

將電路板上特征點對應的圖像坐標和世界坐標分別代入二維仿射模型變換公式，通過最小二乘法，獲取電路板圖像采集點的變換矩陣K，

電路板二維仿射模型變換公式如下：

其中，(X_wi，Y_wi)為基坐標系下電路板特征點的世界坐標，(U_ci，V_ci)為電路板特征點在圖像坐標系下的坐標，i＝1，2，...，n。