一种基于视觉的PCB板料自主精准定位方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于视觉的PCB板料自主精准定位方法及装置，针对未加工的PCB料板存在面积大、特征单一和自身形状尺寸较大的特点，传统的视觉处理难以有效解决机器人上下料时由于相机偏离机器人旋转轴距离较大而使误差放大导致无法实现精准定位的问题，本方法利用高精度标定板作为定位标记靶的方法，解决了定位对象大、无明显特征的定位识别问题，有效克服了现有视觉检测技术难以在PCB料板面积大且无明显特征时的精确定位问题；构建误差补偿模型进行修正，可进行多次补偿修正，使模型精度达到实用目的；利用迭代的方法进一步提高了定位精度。定位精度。定位精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉的PCB板料自主精准定位方法及装置


[0001]本专利技术属于自动化上下料自主定位
，尤其涉及一种基于视觉的PCB板料自主精准定位方法及装置。

技术介绍

[0002]在PCB自动化生产线中，PCB板料的上下料为了保证机床坐标系和工具坐标系的位置一致，需要进行复杂的夹紧调整，步骤复杂，操作时间长，效率低。此外，PCB待加工板料型号多样、板料面积大质量重、无明显特征且加工台定位需求精度高，而目前自动化生产线中PCB板上下料定位技术主要针对静态定位抓取，机械臂和相机本身的位姿和抓取目标物品的位置需要保持一定的相对关系，末端执行器视觉识别定位种类单一、适应性差，无法适应多变复杂应用场景下的动态精准定位，不能满足现在高精度、高稳定性、高适应性的生产要求。在PCB料板定位过程中，机器人和相机本身位姿是存在时时变化的，如机械臂在上下料往返取物递送定点抓取物体时，自身重复定位的不确定性对抓取准确性的影响，物料更替后料架台和新一批物料产生的偏移也会影响抓取定位等。为实现抓取对象PCB板的普适性和动态性以及提高抓取精度，利用机器人视觉技术可以获取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉的PCB板料自主精准定位方法，其特征在于，包括：步骤(1)：在机械臂末端安装相机支架模块并在相机支架模块中的L型相机固定件末端固定安装相机、机械臂夹持PCB料板之后，获取预先设置的机械臂运行路径；步骤(2)：获取预先设置的相机参数下拍摄得到的畸变标定板图像，根据所述畸变标定板图像求解畸变系数；步骤(3)：获取定位标记靶位于相机视野正中心的标准位置图像，利用所述畸变系数对所述标准位置图像进行畸变矫正后进行预处理，得到定位标记靶图像区域，提取定位标记靶特征点，求取标记靶中心像素点在图像坐标系下的坐标值和向量值，并设置机械臂末端在所述定位标记靶位于相机视野正中心时的位置作为加工台坐标系下的原点；步骤(4)：获取在预先设定的相机平移和旋转参数下采集的标准偏移图像集，求解标记靶中心像素点的图像坐标值，记录预定的标准偏移量与标记靶中心点图像坐标偏移值的对应关系，建立误差补偿模型；步骤(5)：获取并求解待求解图像目标特征点图像坐标值，与步骤(4)中标准偏移图像集中定位标记靶中心像素差值进行比较，在最接近的两个平移值和旋转值之间进行插值求取实际偏移量，根据所述实际偏移量驱动夹具修正偏移；步骤(6)：在夹具修正偏移后，重复步骤(5)迭代执行至识别定位标记靶图像与标准位置图像差值小于预先设置的目标精度范围，控制机械臂根据偏移值归位至标准位置并驱动夹具完成执行上下料动作。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，“机械臂末端安装相机支架模块并在相机支架末端固定安装相机、机械臂夹持PCB料板”的过程为：在所述机械臂末端的法兰连接轴下方设置方形连接件，与所述法兰连接轴固定连接，将L型相机固定件一侧安装至所述法兰连接轴上，将所述肋部支件一侧通过方形连接件与法兰连接轴固定连接，所述相机固定安装于L型相机固定件的另一侧，在所述法兰连接轴正下方安装夹具并夹持PCB料板；其中所述法兰连接轴的轴线与所述机械臂的中心轴线重合，PCB料板中心轴线与机器中心轴线偏离5mm内，相机支架偏离机器中心轴线大于280mm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：步骤2.1：在预先设置的相机拍摄高度H下，控制所述相机拍摄畸变标定板图像，其中畸变标定板的大小大于所述相机的拍摄视野范围；步骤2.2：提取所述畸变标定板图像中的亚像素级别特征点，利用特征点图像坐标值和实际坐标值，结合径向和切向两种畸变求取畸变系数：式中，k1、k2、k3、p1、p2为五个畸变系数，x、y是畸变标定板图像中的特征点坐标，x
correted
、y
correted
为矫正后点的像素坐标。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：步骤3.1：在将定位标记靶固定在加工台，令所述定位标记靶在固定拍摄点下的视野中心位置，控制所述相机在所述固定拍摄点下进行标准位置图像的拍摄，其中所述定位标记
靶为在拍摄视野内小于视野1/9面积的小型标定板；步骤3.2：将所述标准位置图像利用所述畸变系数进行畸变矫正，对矫正后的图像依次进行直方图归一化、中值滤波、亮度矫正以及均值二值化并利用面积和周长特征得到定位标记靶图像区域；步骤3.3：求解所有的特征点在图像坐标系下的坐标并以所有特征点坐标的均值作为定位标记靶的中心像素点的坐标(x
c
,y
c
)：其中(x
pab
,y
pab
)为图像坐标系下亚像素特征点坐标，a、b代表定位标记靶中特征点行列数，1≤a≤n，1≤b≤n；步骤3.4：拟合得到每一行特征点在图像坐标系下的向量x1、
…
、x
n
，求解向量均值作为定位标记靶的中心像素点的向量值；步骤3.5：设置机械臂末端在所述定位标记靶位于相机视野正中心时的位置作为加工台坐标系下的原点。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：步骤4.1：以所述加工台坐标系下的原点为中心，控制执行器以机械臂中工具坐标系中xy方向为基准方向做
±
c mm平移，在坐标为(
‑
c，
‑
c)、(0，
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙毅，王娴晓，王培有，林庆晓，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：