一种锡膏印刷机相机的标定方法技术

本发明专利技术属于图像处理技术领域，具体涉及一种锡膏印刷机相机的标定方法，该方法包括以下步骤，(1)结合锡膏印刷机实际生产情况，在锡膏印刷机上建立4个坐标系；(2)建立锡膏印刷机坐标系系统坐标转化关系；(3)采集图像，对坐标系系统关键参数标定；(4)图像坐标系到世界坐标系的坐标转化误差分析；(5)建立UVW平台的旋转模型；(6)根据计算得到的UVW平台的移动量移动UVW平台，检查对位精度，以验证相机标定的有效性。本发明专利技术的标定方法在标定精度方面有大幅提升，且操作简单，降低了运算的复杂度，标定速度快，易于编码实现。

Calibration method of solder paste printing machine camera

The invention belongs to the technical field of image processing, in particular relates to a method for calibration of solder paste printing machine camera, the method comprises the following steps: (1) the printing machine according to the actual production situation, the establishment of 4 coordinates in solder paste printing machine; (2) the establishment of solder paste printing machine coordinate system coordinate transformation relation; (3) image acquisition, calibration of the coordinate system of key parameters; (4) analysis of coordinates of the image coordinates to world coordinates conversion error; (5) to establish the model of rotating UVW platform; (6) according to the amount calculated by the UVW Mobile platform mobile UVW platform, check the alignment accuracy, in order to verify the effectiveness of camera calibration. The calibration method of the invention has a greatly improved calibration accuracy, and has simple operation, reduced operation complexity, fast calibration speed and easy coding implementation.

【技术实现步骤摘要】
一种锡膏印刷机相机的标定方法
本专利技术属于图像处理
，涉及一种锡膏印刷机相机的标定方法，该方法的标定结果在标定精度方面有大幅提升。
技术介绍
在PCB贴装生产中，第一道工序是锡膏印刷，锡膏印刷机作为PCB贴装生产线的关键设备之一，其印刷质量的好坏，直接影响到后续工艺流程和产品质量。随着电子产品朝着小型化、轻型化和高可靠性方向发展，使得表面贴装电子元器件也不断朝着轻薄微小的高集成方向发展，主动元器件的尺寸变得越来越小，被动元件的尺寸也在减小。对锡膏印刷设备印刷精度的要求也越来越高。因此，作为印刷前的一个重要环节，精确的对位是提高全自动锡膏印刷机质量的关键，而对锡膏印刷机相机进行精确的标定是对位的前提。锡膏印刷机相机标定就是指在图像测量过程中，求取几何模型的关键参数，为后续确保PCB和钢网上对应孔位对准提供保障，以便后续将PCB上升与钢网贴合，进行锡膏印刷。传统的锡膏印刷机相机的标定方法，由于没有考虑到从最初由相机拍摄图像到最终由电机驱动UVW平台运动的整个过程，没有建立整个锡膏印刷机的坐标系系统，没有系统的坐标转化，所以对印刷平台的对位方法误差较大，对位结果不是很精确，并且效率低下。已经不能满足提高电子产品锡膏印刷质量和印刷过程中整个印刷效率的要求。由于存在上述缺陷和不足，本领域亟需做出进一步的完善和改进，设计一种锡膏印刷机相机的标定方法，使其能够克服锡膏印刷机在使用过程中出现的印刷平台对位结果不准确、效率低下等缺点，提高其对位精度，满足使用需求。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种关于锡膏印刷机相机的标定方法，通过对钢网和PCB图像的Mark点进行处理，求取几何模型关键参数，建立UVW平台旋转模型，根据印刷机平台调整量移动平台，检查对位精度，验证相机标定效果。该方法在标定精度方面有大幅提升，且操作简单，降低了运算的复杂度，标定速度快，易于编码实现。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种锡膏印刷机相机的标定方法，其特征在于，所述锡膏印刷机的底部为PCB板，所述PCB板设置在UVW平台上，所述PCB板的正上方为一钢网，该PCB板和钢网的中间有一分光镜，在分光镜的前后分别设置有一相机和一个平面反射镜，该标定方法具体包括以下步骤：S1.针对上述锡膏印刷机的结构，在该锡膏印刷机上建立四个坐标系，分别是：在相机采集的图像上建立的图像坐标系、在相机上建立的相机坐标系、基于相机视野建立的参考坐标系和当锡膏印刷机的电机轴挡片处于零位时建立的世界坐标系；S2.将锡膏印刷机的上述坐标系之间进行坐标转化：对步骤S1中建立的四个坐标系进行分析，依次建立各个坐标系之间的坐标转化关系，包括：图像坐标系到相机坐标系的转化、相机坐标系到参考坐标系的转化、参考坐标系到世界坐标系的转化；S3.采集图像，对坐标系系统中的关键参数进行标定，得到各个坐标系之间的转化公式；S4.根据步骤S3中的得到各个坐标系之间的转化公式，对图像坐标系中的坐标转化到世界坐标系的坐标时产生的误差进行分析，并对坐标转化过程中的误差数据进行量化处理；S5.建立UVW平台的旋转模型，在UVW平台处于零位时，计算UVW平台模型的旋转中心，即得到UVW平台的旋转模型；S6.基于步骤S5中建立的UVW平台旋转模型，计算UVW平台的移动量，并对UVW平台进行对位调整，完成相机标定。进一步优选地，步骤S1中，所述图像坐标系是在相机拍摄的图像上建立的坐标系，其坐标原点位于图像左上角，坐标单位是pixel；所述相机坐标系是建立在相机上的坐标系，坐标单位是pixel；所述参考坐标系是以相机视野建立的坐标系，该坐标系面对PCB板建立，以相机视野下边缘为坐标系X轴，以相机视野右边缘为坐标系Y轴，坐标单位是mm；世界坐标系是根据锡膏印刷机的三个电机轴挡片处于零位时建立的坐标系，当电机挡片回到零位的时候，视为电机归零；将Y1零位和Y2零位的连线作为X轴，过X零位且垂直于X轴的直线作为Y轴，建立世界坐标系，坐标单位是mm。进一步优选地，步骤S2中，所述坐标系之间进行坐标转化包括以下步骤：S21.从图像坐标系(U,V)到相机坐标系(Occd，Xccd，Yccd)的坐标转化,其转化公式为:式中，W为图像宽度，(U,V)为图像坐标系中的点的坐标，(Xccd,Yccd)为相机坐标系中相应点的坐标；S22.从相机坐标系(OccdXccdYccd)到参考坐标系(OR，XR，YR)的坐标转化，记则其转化公式为：式中，(XR,YR)为参考坐标系中的点的坐标，(Xccd,Yccd)为相机坐标系中相应点的坐标；S23.从参考坐标系(OR，XR，YR)到世界坐标系(Ow，Xw，Yw)的坐标转化，其转化公式为：式中，(XW,YW)为世界坐标系中的点的坐标，(XR,YR)为参考坐标系中相应点的坐标，S24.联立公式和公式得到：在以上公式中，参数lx,ly,θ,a,b需要标定获得。进一步优选地，对转化公式中lx、ly、θ、a、b这几个关键参数进行标定，其具体步骤如下：S31.使用锡膏印刷机上的相机拍摄PCB上的Mark点在未移动、沿X轴正方向移动、沿Y轴正方向移动的三幅图像，记录下Mark点圆心坐标，使用步骤S2中得到的lx、ly的标定公式计算得出lx、ly的值：S32.使用步骤S2中得到的θ的标定公式计算得到θ的值：θ＝atan2(Yccd1-Yccd2,Xccd2-Xccd1)；S33.对参数a、b的标定,每旋转锡膏印刷机UVW平台一次，拍摄一组PCB的Mark点图像，这样旋转若干次，获取若干个PCB的Mark点图像，在已建立的坐标系中求得Mark点圆心坐标，用最小二乘法进行圆拟合，获得相机坐标系下的旋转中心坐标(Xccdr,Yccdr),在世界坐标系中，平台旋转中心(XR,YR)已知，使用步骤S2中得到的a、b的标定公式计算得出a、b的值：相机移动情况下a、b的标定通过标定公式求得：进一步优选地，步骤S4中，根据求得的转化公式，根据图像坐标系坐标(U,V)到世界坐标系坐标(XW,YW)的转化关系式对坐标转化过程中的误差数据进行量化处理。进一步优选地，步骤S5中，建立UVW平台的旋转模型的步骤如下：S51.旋转UVW平台，获取若干个PCB板的mark点圆心；S52.用最小二乘法进行圆拟合，获得相机坐标系下的圆心坐标(Xccdr,Yccdr)；S53.将相机坐标系下的圆心坐标转换至世界坐标系，即得到UVW平台的旋转模型。进一步优选地，步骤S6中，相机标定的具体步骤如下：S61.根据步骤S5中得到的UVW平台的旋转模型，对基于PCB板的平台进行调整，平台调整包括UVW平台三个电机轴的平移移动量和旋转移动量；S62.根据计算得到的UVW平台的平移移动量和旋转移动量移动UVW平台，验证对位精度；S63.如果对位精度满足要求，则说明标定有效，相机标定结束；否则，标定失败，此时继续重复步骤S3-S6直到标定结果满足要求。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：(1)本专利技术提出的锡膏印刷机相机标定方法，考虑到从最初由相机拍摄图像到最终由电机驱动UVW平台运动的整个过程，建立整个锡膏印刷机的坐标系系统，本专利技术在标定精度方面有大幅提升，能够克服本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锡膏印刷机相机的标定方法，其特征在于，所述锡膏印刷机的底部为PCB板，所述PCB板设置在UVW旋转平台上，所述PCB板的正上方为一钢网，该PCB板和钢网的中间有一分光镜，在分光镜的前后分别设置有一相机和一个平面反射镜，该标定方法具体包括以下步骤：S1.针对上述锡膏印刷机的结构，在该锡膏印刷机上建立四个坐标系，分别是：在相机采集的图像上建立的图像坐标系、在相机上建立的相机坐标系、基于相机视野建立的参考坐标系和在锡膏印刷机的电机轴挡片处于零位时建立的世界坐标系；S2.将锡膏印刷机的上述坐标系之间进行坐标转化：对步骤S1中建立的四个坐标系进行分析，依次建立各个坐标系之间的坐标转化关系，包括：图像坐标系到相机坐标系的转化、相机坐标系到参考坐标系的转化、参考坐标系到世界坐标系的转化；S3.采集图像，对坐标系系统中的关键参数进行标定，得到各个坐标系之间的转化公式；S4.根据步骤S3中的得到各个坐标系之间的转化公式，对图像坐标系中的坐标转化到世界坐标系中的坐标时产生的误差进行分析，并对坐标转化过程中的误差数据进行量化处理；S5.建立UVW平台的旋转模型，在UVW平台处于零位时，计算UVW平台模型的旋转中心，即得到UVW平台的旋转模型；S6.基于步骤S5中建立的UVW平台旋转模型，计算UVW平台的移动量，并对UVW平台进行对位调整，完成相机标定。...

【技术特征摘要】
1.一种锡膏印刷机相机的标定方法，其特征在于，所述锡膏印刷机的底部为PCB板，所述PCB板设置在UVW旋转平台上，所述PCB板的正上方为一钢网，该PCB板和钢网的中间有一分光镜，在分光镜的前后分别设置有一相机和一个平面反射镜，该标定方法具体包括以下步骤：S1.针对上述锡膏印刷机的结构，在该锡膏印刷机上建立四个坐标系，分别是：在相机采集的图像上建立的图像坐标系、在相机上建立的相机坐标系、基于相机视野建立的参考坐标系和在锡膏印刷机的电机轴挡片处于零位时建立的世界坐标系；S2.将锡膏印刷机的上述坐标系之间进行坐标转化：对步骤S1中建立的四个坐标系进行分析，依次建立各个坐标系之间的坐标转化关系，包括：图像坐标系到相机坐标系的转化、相机坐标系到参考坐标系的转化、参考坐标系到世界坐标系的转化；S3.采集图像，对坐标系系统中的关键参数进行标定，得到各个坐标系之间的转化公式；S4.根据步骤S3中的得到各个坐标系之间的转化公式，对图像坐标系中的坐标转化到世界坐标系中的坐标时产生的误差进行分析，并对坐标转化过程中的误差数据进行量化处理；S5.建立UVW平台的旋转模型，在UVW平台处于零位时，计算UVW平台模型的旋转中心，即得到UVW平台的旋转模型；S6.基于步骤S5中建立的UVW平台旋转模型，计算UVW平台的移动量，并对UVW平台进行对位调整，完成相机标定。2.如权利要求1所述的标定方法，其特征在于，步骤S1中，所述图像坐标系是在相机拍摄的图像上建立的坐标系，其坐标原点位于图像左上角，坐标单位是pixel；所述相机坐标系是建立在相机上的坐标系，坐标单位是pixel；所述参考坐标系是以相机视野建立的坐标系，该坐标系是面对PCB板建立的，以相机视野下边缘为坐标系X轴，以相机视野右边缘为坐标系Y轴，坐标单位是mm；世界坐标系是根据锡膏印刷机的三个电机轴挡片处于零位时建立的坐标系，当电机挡片回到零位的时候，视为电机归零；将Y1零位和Y2零位的连线作为X轴，过X零位且垂直于X轴的直线作为Y轴，建立世界坐标系，坐标单位是mm。3.如权利要求1或2所述的标定方法，其特征在于，步骤S2中，所述坐标系之间进行坐标转化包括以下步骤：S21.从图像坐标系(U,V)到相机坐标系(Occd，Xccd，Yccd)的坐标转化,其转化公式为:式中，W为图像宽度，(U,V)为图像坐标系中的点的坐标，(Xccd，Yccd)为相机坐标系中的点的坐标；S22.从相机坐标系(Occd，Xccd，Yccd)到参考坐标系(OR，XR，YR)的坐标转化，记则其转化公式为：式中，(XR，YR)为参考坐标系中的点的坐标，(Xccd，Yccd)为相机坐标系中的点的坐标；S23.从参考坐标系(OR，XR，YR)到世界坐标系(Ow，Xw，Yw)的坐标转化，其转化公式为：式中，(Xw，Yw)为世界坐标系中的点的坐标，(XR，YR)为参考坐标系中的点的坐标，S24.联立公式和公式得到：在以上公式中，参数lx,ly,θ,a,b需要标定获得。4.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨华，尹周平，张新乾，黄程辉，
申请(专利权)人：华中科技大学，广东思谷智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42