本发明专利技术公开了一种基于单次成像的大视场LED透镜贴装的多目标定位系统与方法，该系统包括大幅面图像采集、目标定位、位置校正。本发明专利技术还提供了一种多目标定位方法。该方法包括第一个标准样品的处理方法与第二～N个样品的处理方法。标准样品的处理步骤：采集铝基板图像，设置目标与Mark点区域，图像分割,BLOB分析,特征提取与目标定位,Mark点中心定位及其连线中点与倾斜角度获取；第二～N个样品处理步骤：采集图像，Mark点中心定位及其直线段中点定位，获得样品角度与位移的偏移量，构造刚体变换矩阵，对标准样品的多目标点进行仿射变换。本发明专利技术所提供的系统与方法具有定位速度快、可实现全自动化、无人工示教干预获取目标点、可实现不间断连续生产。
Multi-target positioning system and method based on single imaging and large field-of-view LED lens mounting
【技术实现步骤摘要】
基于单次成像大视场LED透镜贴装的多目标定位系统与方法
：本专利技术涉及多目标定位
，具体涉及基于单次成像的大视场LED铝基板透镜贴装焊盘的多目标定位系统装置与方法。本专利技术提出一种多目标定位方法，具体涉及一种中心定位及其校正技术。本专利技术的具体涉及表现为，系统装置与方法的结合运用，实现大视场的LED透镜贴装引脚焊盘的多目标定位。
技术介绍
:随着工业的发展，工业运用中的多目标定位识别技术成为市场需求。科技的进步，人工的人眼定位识别目标逐渐淘汰，但如今的定位识别技术仍然不够成熟，国内工业运用中的区域多目标定位还存在着操作误差大、检测精度小、工作持续性低的问题。尤其是目前国内的点胶机的多目标定位功能，就存在着系统结构复杂、精度不高、稳定性差、操作误差大、检测精度小、工作持续性低的现象。在工业的运用中，成像采集环境在LED光照条件下，工业相机对PCB铝基板焊盘执行拍照成像采集，但实现区域多目标定位识别技术还不够完善，目前的多目标定位识别技术，存在着定位目标范围小、稳定性差、工作时间短、检测速度慢、检测精度低、算法计算量大的不足。中国专利【CN109201413A】公开了一种视觉定位点胶系统，包括摄像机构、点胶机构、三轴机构、计算机和控制器。本专利技术还公开了一种视觉定位点胶方法，包括如下步骤：对片状体零件拍摄照片，读取拍摄图片建立图像坐标系，确定各个坐标系之间的转换关系，对片状体零件待点胶区域图形进行阈值分割，提取待点胶区域的点胶位置；将点胶位置数据传给控制器，控制三轴系统运行到指定位置完成点胶。该系统存在着检测速度慢、定位范围较小、成像采集频率较高的不足之处。中国专利【CN105964492A】涉及一种自动点胶机，包括底座、定位部件、点胶部件与主面板盖，所诉定位部件主要包括定位板、设置于所诉定位板上端的次定位板、设置于所诉次定位板侧面的调节杆、设置与所诉次定位板前端的锁定件、设置于所诉次定位板上端的磁定位座、设置于所诉磁定位内部的定位块、设置于所诉主定位板下端的连接板、设置于所诉连接板下端的导轨、设置于所诉定位板下端的无杆气缸，设置于所诉定位板下端的缓冲器。但该方法的检测精度较低、成本较高、系统结构比较复杂。中国专利【CN202102970U】公开了一种带定位装置的继电器点胶机，包括机体，机体上端安装又进料轨道，进料轨道一侧安装有托板，托板上端安装有垂直于进料轨道的支座，支座上端滑动安装有搬运爪，进料轨道与托板之间安装有限位板，限位板上端滑动安装有数个上下伸缩的定位柱，定位柱前端固定有弹性垫，搬运抓前端设有数个卡槽，限位板高度高于搬运抓，搬运抓伸缩于进料轨道上方，采用定位柱进行多目标定位。该系统的定位精准度较低、系统结构较为复杂、工作持续性较低。欧洲专利【EP2066166A1】涉及了一种定位系统和补偿定位系统中热膨胀变化的方法，以及组件安装机、喷射式点胶机，包括定位系统。该定位系统包括沿轴(X)延伸的细长梁，其中梁的形状在定位系统操作期间由于热膨胀而发生变化。该系统包括可移动地悬浮在横梁上的定位单元、用于沿轴(X)提供定位单元移动的电机以及安装到定位单元上或与之集成的工作头。提供了一种形状固定的细长参考元件，其沿轴(X)具有基本上平行于梁的纵向延伸。在沿着轴(X)的多个位置处，测量定位单元和参考元件之间参考距离。定位单元的定位过程中测量所得的参考距离来补偿热膨胀。该系统成本较高、定位效率较差、检测精度较低。综上所述，关于工业运用上的多目标定位系统，仍然存在着多方面的不足，尤其是在单次成像的目标定位上，总是难以在工业生产线上广泛使用。而本专利技术致力于创造一种基于单次成像的大视场LED铝基板透镜贴装焊盘的多目标定位系统装置与方法，本专利技术系统与方法的结合使用，将解决目标定位时效率、误差、精度、稳定性等问题，实现大视场的LED透镜贴装引脚焊盘的多目标定位。
技术实现思路
：本专利技术目的在于提供一种多目标定位系统装置，所述系统装置由相机采集部分、机构定位部分、检测识别部分组成。所述系统在稳定光照环境下，工业相机对LED铝基板的透镜焊盘进行图像采集。图像采集平台主要包括工业相机(120)、LED铝基板焊盘(121)、传感器(122)、导轨(123)，相机成像平台的工作环境为：所述成像对象是基于铝基板(121)表面区域，而导轨(123)则位于铝基板(121)的正前方，传感器(122)居于铝基板(121)的侧边，工业相机(120)垂直固定在铝基板(121)的正上方；导轨(123)的传递实现铝基板(121)向前运动，铝基板(121)运动至传感器(122)感应范围时，所述传感器(122)感应基于铝基板(121)目标位置时，传感器该相机发出图像采集的信号指令。所述系统装置基于相机采集图像，通过对采集的图像进行多目标定位，从而获得多个目标的中心坐标。本专利技术的系统装置与本专利技术的方法相互结合使用，解决了定位系统在运行过程中的定位速度慢、自动化程度低下、系统稳定性不足的问题基于单次成像的大视场LED透镜贴装焊盘的多目标定位方法的定位步骤具体如下：步骤1、通过工业相机对PCB铝基板焊盘进行图像采集，获得第一个样品的图像数据；步骤2、将原图像拆分为RGB通道与HSV通道；步骤3、边缘检测原图像RGB通道与HSV通道，选择对比度最佳的通道；步骤4、目标点的ROI区域设置，以及两个Mark点的ROI区域设置；步骤5、基于最佳阈值法跟个目标点的ROI区域图像，采用灰度平均值分割Mark点的ROI区域图像，实现图像分割；步骤6、执行连通特性Blob分析；步骤7、根据不同的面积、长度、宽度、矩形度、圆度等特征提取焊盘区域并进行多个目标的中心定位；步骤8、根据灰度均值确定Mark点中心坐标；步骤9、保存点胶点的多个目标坐标值数据(Xk，Yk)，其中下标K表示第K个目标点；步骤10、点胶点的多个目标坐标值数据的像素坐标转换为机器人运动的机械坐标；步骤11、获取所建直线段的倾斜角度θ0，并且保存；步骤12、计算两个Mark点直线段的中点坐标(X0，Y0)，并保存倾斜角度与直线段的中点坐标，针对第一个样品(标准样品)的处理算法流程到此结束；步骤13、获取第二～N个样品(当前样品)的图像；步骤14、将当前像拆分为RGB通道与HSV通道；步骤15、根据目标对比度选择最大对比度的通道；步骤16、根据在第一个样品中已经设定好的Mark点区域，进行ROI感兴趣区域选择；步骤17、对两个Mark点区域，采用基于灰度平均值的方法分割Mark点区域子图像；步骤18、执行连通区域特性Blob分析，并根据面积特征提取Mark点目标区域；步骤19、根据目标像素的坐标平均值确定Mark点的中心坐标；步骤20、针对第二～N个样品，采用简化的定位策略。通过第一个样品的目标坐标，以及当前样品与第一个样品的位置控制差异性(即角度偏差与偏移量)，可快速可靠地获得当前样品的点胶点目标坐。采集当前样品图像，对所选择的两个Mark点进行中心定位，获得连个Mark点的中心连线的直线段，计算直线段的倾斜角度θi；步骤21、获得第二～N个样品(当前样品)的图像的两个Mark点连线直线段的中点坐标(Xi，Yi)。步骤22、根据当前图像(第二～N个样品)与第一个样品(标准样品)的Mark定位结果的差异本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于单次成像的大视场LED铝基板透镜贴装焊盘的多目标定位系统装置，其特征在于，该系统包括大幅面图像采集、多目标定位、位置校正；其中所述的单次成像与大视场，其特征在于，仅仅只需要进行一次成像即可获取LED贴装铝基板上几百个点胶位置(目标焊盘)的中心坐标，甚至可以实现几千个目标点。并且成像视场巨大，视场的W大于800mm，视场的高度H大于600mm。此外，成像精度高达0.1mm；为保证上述技术条件所采用的相机为采用大霸面且高分辨率的高速工业相机；相比传统的超耗时并需要长时间停产的人工示教获取目标方法，以及现有的仍然耗时并需要生产中断的小视场图采集结合多帧图像拼接的目标定位方法，本专利技术所提出的方法在速度上得到了极大的提高，只需0.1秒即可完成超大幅面的图像采集与高达几千个目标的一次性精确定位，可实现生产线连续不间断生产。
【技术特征摘要】
1.基于单次成像的大视场LED铝基板透镜贴装焊盘的多目标定位系统装置，其特征在于，该系统包括大幅面图像采集、多目标定位、位置校正；其中所述的单次成像与大视场，其特征在于，仅仅只需要进行一次成像即可获取LED贴装铝基板上几百个点胶位置(目标焊盘)的中心坐标，甚至可以实现几千个目标点。并且成像视场巨大，视场的W大于800mm，视场的高度H大于600mm。此外，成像精度高达0.1mm；为保证上述技术条件所采用的相机为采用大霸面且高分辨率的高速工业相机；相比传统的超耗时并需要长时间停产的人工示教获取目标方法，以及现有的仍然耗时并需要生产中断的小视场图采集结合多帧图像拼接的目标定位方法，本发明所提出的方法在速度上得到了极大的提高，只需0.1秒即可完成超大幅面的图像采集与高达几千个目标的一次性精确定位，可实现生产线连续不间断生产。2.如权利要求1所述的大幅面图像采集，其特征在于仅仅只需要成像1次，成像的视场的宽度W与高度H是可根据样品的尺寸调节的，最大样品的尺寸的宽度大于800mm,高度大于600mm，并且图像采集的速度快，只需要30～50ms即可把图像数据传输到计算机的内存空间。3.如权利要求1所述的多目标定位，其特征在于只需0.1秒即可完成大幅面图像所采集的LED铝基板透镜贴装焊盘上几百个，甚至上千数量的点胶位置的目标焊盘，在0.1秒的时间内，精度高达0.1mm下一次完成大视场图像采集、以及几百个甚至上千个点胶点(目标焊盘)的定位。4.如权利要求1所述的位置校正，其特征在于只要通过对第一个样品(标准样品)进行目标定位，并实现标准样品两个Mark点定位，及确定Mark点连线中点与连线段倾斜角度；针对第二～N个样品的处理，只需要定位两个Mark点，以及确定Mark点连线中点与连线段倾斜角度；通过样第二～N个样品与第一个样品进行比较，获得角度偏差、位移偏移量，从而构造刚体变换矩阵，对标准样品的数百个目标点进行仿射变换，即可获得第二～N个样品的目标点位置，可大大减少了图像数据的处理量与时间，并并且避免了由于产品的微细差异导致目标定位的缺失、或出现假目标。最终提高了系统高速连续生产的运行速度与稳定性。5.基于单次成像的大视场LED透镜贴装焊盘的多目标定位方法，该方法配合于所述系统装置的结合运用，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、通过工业相机对PCB铝基板焊盘进行图像采集，获得第一个样品的图像数据；步骤2、将原图像拆分为RGB通道与HSV通道；步骤3、边缘检测原图像RGB通道与HSV通道，选择对比度最佳的通道；...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟球盛，侯文峰，吴隽，范钰淮，李志瑶，娄身龙，
申请(专利权)人：广州番禺职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44
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