一种组合式的多相机视觉对位方法技术

本发明专利技术公开了一种组合式的多相机视觉对位方法，涉及元件定位技术领域；该方法包括以下的步骤：S10、像素精度与角度标定；S20、位置标定；S30、硬触发补偿值标定；S40、根据元件尺寸计算对位模式，相机对吸嘴的拍摄分为两种模式，第一种为一个相机一次拍摄两个吸嘴，称为“一对二模式”，第二种为一个相机一次拍摄一个吸嘴，称为“一对一模式”；S50、图像采集，S60、视觉定位与坐标转换；本发明专利技术的有益效果是：该方法应用于SMT行业贴片机生产过程中，提供了一种方便的、灵活的多相机视觉对位方法，达到提高产品品质，使机器人更加人性化和智能化。使机器人更加人性化和智能化。使机器人更加人性化和智能化。

【技术实现步骤摘要】
一种组合式的多相机视觉对位方法


[0001]本专利技术涉及元件定位
，更具体的说，本专利技术涉及一种组合式的多相机视觉对位方法。

技术介绍

[0002]表面贴装技术产业由于产品精度高，工件情况复杂而多变等原因，用传统定位办法无法精准而高速地生产。
[0003]在现代化的SMT生产过程中，元件的定位都是通过视觉识别的方式实现的。对于工业相机的选择，往往是千差万别。按接口分，有千兆网相机、USB相机、CameraLink相机；按感光芯片类型分，有CCD相机和CMOS相机、有全局相机和卷帘相机、有面阵相机和线阵相机；按分辨率分，有30万像素相机、130万像素相机、200万像素相机、500万像素相机等。
[0004]以上相机各有优劣，因不同的使用场景而异。但普遍存在着品质较低，视觉识别方式不够智能化和人性化的缺陷。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种组合式的多相机视觉对位方法。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种组合式的多相机视觉对位方法，其改进之处在于，该方法包括以下的步骤：
[0007]S10、像素精度与角度标定，控制吸嘴沿设定位置移动，记录吸嘴的机械坐标，此后计算吸嘴对应的目标在图像中的位置，并记录对应的图像坐标；根据机械坐标和图像坐标计算变换矩阵；
[0008]S20、位置标定，控制吸嘴运动至设定的理论位置，根据目标在图像中位置，通过变换矩阵计算出相机的实际位置；
[0009]S30、硬触发补偿值标定，由于相机采图延迟，实际采图位置与理论采图位置存在偏差，导致图像产生偏移，通过自动标定对图像的偏移量进行补偿；
[0010]S40、根据元件尺寸计算对位模式，相机对吸嘴的拍摄分为两种模式，第一种为一个相机一次拍摄两个吸嘴，称为“一对二模式”，第二种为一个相机一次拍摄一个吸嘴，称为“一对一模式”；
[0011]根据标定结果和相机采图尺寸，确定相机对吸嘴的拍摄模式；
[0012]S50、图像采集，根据标定结果和图像的偏移量，累加在理论采图位置坐标上，此时采图的图像即为消除偏移量的图像；
[0013]S60、视觉定位与坐标转换，定位到元件在图像中的位置后，通过变换矩阵将图像坐标转换为机械坐标。
[0014]进一步的，步骤S10中，变换矩阵即为透视变换，其公式如下：
[0015][0016]其中，x',y',w'为转换后的点的齐次座标，u,v,w为原始点的齐次座标，a
11
,a
12
,......,a
33
为变换矩阵，通过透视变换后得到的图片坐标是：
[0017][0018][0019]其中，a
33
＝1，通过选取4组图像坐标，组成8个方程，即可解出8个参数，得到透视变换矩阵。
[0020]进一步的，步骤S20中，包括以下的步骤：
[0021]使第一个吸嘴运动至设定的理论位置；
[0022]采集图像，并以图像中心为原点计算吸嘴在图像中的位置；
[0023]根据变换矩阵计算偏移，使吸嘴位于图像中心需要移动的距离，并重复执行该步骤；
[0024]使第一个吸嘴运动至第二个相机上方，计算偏移，剩余相机的位置标定依次类推。
[0025]进一步的，步骤S30中，吸嘴运动到喂料器上取料的位置为起始位置，记为起始位置pos
star
，相机收到硬触发信号的位置为触发位置，记为触发位置pos
trig
，吸嘴进行元件贴装时具有贴装位置，记为贴装位置pos
targ
；
[0026]相机采集图像的模式分为软触发和硬触发两种，当处于软触发模式时，相机静止，被拍物也静止；当处于硬触发模式时，相机静止，被拍物正在运动；起始位置pos
star
到触发位置pos
trig
的距离为固定值L1，贴装位置pos
targ
到触发位置pos
trig
的距离为可变值，设为Δy，则Δy＝pos
targ
·
y
‑
pos
trig
·
y；其中pos
targ
·
y为贴装位置的Y坐标，pos
trig
·
y为触发位置的Y坐标。
[0027]其自动标定过程如下：
[0028]吸嘴运动到触发位置pos
trig
处，采用软触发模式进行采图，计算吸嘴在图像中的位置，并根据变换矩阵转换成机械坐标pos
soft
；
[0029]此后吸嘴运动至取料处，经过触发位置运动至pos
trig
+L2处，其中L2为轨道固定边的宽度，也就是触发位置到离轨道固定边最近的贴装点的Y方向距离，约为50mm。经过触发位置时采用硬触发模式进行采图，计算吸嘴在图像中的位置，并根据变换矩阵转换成机械坐标，计算该机械坐标与机械坐标pos
soft
的偏差；
[0030]L2每次加m，且反复执行n次，其中m为步幅。
[0031]进一步的，相机紧挨着导轨，导轨固定边的宽度设为L2，则Δy＞L2。
[0032]进一步的，L2＝50mm，m＝10mm，n＝20次。
[0033]进一步的，当采用“一对二模式”时，步骤S50中，相机采集图像完成后，对图像进行裁剪，分成左右两半部分，图像的宽度和高度均为480像素，根据以下公式计算：
[0034]image_width＝480；
[0035]image_height＝480；
[0036][0037][0038][0039]其中，image_width为图像宽度，image_height为图像高度，offset_x1为图像左半部分X方向偏移量，offset_x2为右半部分X方向偏移量，offset_y为左右两半部分y方向的偏移量。
[0040]进一步的，当采用“一对一模式”时，步骤S50中，相机采集图像完成后，不需要对图像裁剪，图像宽度和高度均为1024像素，根据以下公式计算：
[0041]image_width＝1024；
[0042]image_height＝1024；
[0043][0044]offset_y＝0；
[0045]其中，image_width为图像宽度，image_height为图像高度，offset_x为x方向偏移量，offset_y为y方向偏移量。
[0046]进一步的，步骤S60中，根据不同元件类型，选用不用的识别方法进行定位，包括：
[0047]对于电阻电容类型的元件，使用边缘直线拟合并求交点计算元件中心和角度；
[0048]对于SOT、SOP以及QFP类型的元件，使用各引脚最外边中心计算元件中心和角度；
[0049]对于BGA类型的元件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合式的多相机视觉对位方法，其特征在于，该方法包括以下的步骤：S10、像素精度与角度标定，控制吸嘴沿设定位置移动，记录吸嘴的机械坐标，此后计算吸嘴对应的目标在图像中的位置，并记录对应的图像坐标；根据机械坐标和图像坐标计算变换矩阵；S20、位置标定，控制吸嘴运动至设定的理论位置，根据目标在图像中位置，通过变换矩阵计算出相机的实际位置；S30、硬触发补偿值标定，由于相机采图延迟，实际采图位置与理论采图位置存在偏差，导致图像产生偏移，通过自动标定对图像的偏移量进行补偿；S40、根据元件尺寸计算对位模式，相机对吸嘴的拍摄分为两种模式，第一种为一个相机一次拍摄两个吸嘴，称为“一对二模式”，第二种为一个相机一次拍摄一个吸嘴，称为“一对一模式”；根据标定结果和相机采图尺寸，确定相机对吸嘴的拍摄模式；S50、图像采集，根据标定结果和图像的偏移量，累加在理论采图位置坐标上，此时采图的图像即为消除偏移量的图像；S60、视觉定位与坐标转换，定位到元件在图像中的位置后，通过变换矩阵将图像坐标转换为机械坐标。2.根据权利要求1所述的一种组合式的多相机视觉对位方法，其特征在于，步骤S10中，变换矩阵即为透视变换，其公式如下：其中，x'，y'，w'为转换后的点的齐次座标，u，v，w为原始点的齐次座标，a
11
，a
12
，......，a
33
为变换矩阵，通过透视变换后得到的图片坐标是：为变换矩阵，通过透视变换后得到的图片坐标是：其中，a
33
＝1，通过选取4组图像坐标，组成8个方程，即可解出8个参数，得到透视变换矩阵。3.根据权利要求1所述的一种组合式的多相机视觉对位方法，其特征在于，步骤S20中，包括以下的步骤：使第一个吸嘴运动至设定的理论位置；采集图像，并以图像中心为原点计算吸嘴在图像中的位置；
根据变换矩阵计算偏移，使吸嘴位于图像中心需要移动的距离，并重复执行该步骤；使第一个吸嘴运动至第二个相机上方，计算偏移，剩余相机的位置标定依次类推。4.根据权利要求1所述的一种组合式的多相机视觉对位方法，其特征在于，步骤S30中，吸嘴运动到喂料器上取料的位置为起始位置，记为起始位置pos
star
，相机收到硬触发信号的位置为触发位置，记为触发位置pos
trig
，吸嘴进行元件贴装时具有贴装位置，记为贴装位置pos
targ
；相机采集图像的模式分为软触发和硬触发两种，当处于软触发模式时，相机静止，被拍物也静止；当处于硬触发模式时，相机静止，被拍物正在运动；起始位置pos
star
到触发位置pos
trig
的距离为固定值L1，贴装位置pos
targ
到触发位置pos
trig
的距离为可变值，设为Δy，则Δy＝pos<...

【专利技术属性】
技术研发人员：付文定，杨帮合，刘国祥，邓泽峰，贾孝良，
申请(专利权)人：深圳市路远智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：