基于多相机的大尺寸PCB对位系统开发

发布时间：2020-05-05 11:10

【摘要】：目标对位技术是PCB生产制造过程中的关键技术之一,其效率和精度直接影响到PCB生产的效率和成品的质量。本文对基于机器视觉技术的大尺寸PCB对位系统进行了研究和开发。该系统采用的高分辨率大视野对位方式与传统的低分辨率小视野对位方式相比,具有目标对位范围大、应用范围广、产品换型换料更加灵活快捷的优点。系统中采用模板匹配的方法进行定位能够有效的降低操作的复杂程度和提高对位系统的适用性,采用边缘检测的方法优化定位结果可以提高PCB对位的精度。本文根据PCB生产制造过程中的具体对位需求,并结合机器视觉元器件的工作原理设计出对位系统的实现方案。通过对工业相机进行标定得到相机的内参和外参,对相机采集到的PCB图像进行畸变矫正并对相机坐标系进行标定,得到相机坐标系与外部设备(激光器)坐标系的相互转换关系,最终获得统一的世界坐标。与传统标定相机与相机之间坐标关系的标定方法相比,本系统采用的标定方法优点在于各个相机之间位置相互独立、精度更高、实施更加快捷简便。在此基础上可以增加多个相机以满足多种应用场景的需求。研究分析了三种常用的圆定位方法——霍夫变换圆定位法、最小二乘法拟合圆定位法和模板匹配圆定位法。结合实际的生产需求和数据分析,最终选择基于几何轮廓的模板匹配方法进行圆定位。最后利用边缘检测的方法对圆心定位进行优化,提高了对位的精度。对位系统是利用开源图像处理库OpenCV开发的。系统软件在项目现场中进行了长时间的连续生产测试,验证了本系统的可靠性、稳定性以及算法的精度和效率。
【图文】：

(a) 相机 (b) 镜头(a) Camera (b) Camera lens图 2-3 相机与镜头实物图Fig.2-3 Physical map of camera and lens2.2 系统对位原理系统对位的原理，分别获取 PCB 对角线（或长边）上两个圆 Mark 点的像素坐标，根据相机的像素坐标系与激光器的振镜坐标之间坐标变换的关系，，分别将圆Mark 点的像素坐标值转换为激光器振镜坐标系下的坐标值，计算出此时的 PCB 中心坐标与 PCB 的旋转角度，最后结合 PCB 的尺寸计算出 PCB 上每一个标刻区域的坐标。具体的工作流程如下：（1）上料（PCB 放置到载具上）后，通过按钮启动整个运动流程；（2）机构将载具移动到预先设置好的位置，然后通过信号触发相机拍

图 3-2 相机一金属片激光标刻图片Fig.3-2 Laser marking picture of metal sheet collected in camera one
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.41;TN41

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本文编号：2650040