基于机器视觉的高精度印刷机中印制板上MARK点的坐标算法的制作方法

本发明涉及一种印刷机上的对位算法，具体用于用于焊锡膏印刷机中pcb板和印刷钢网的mark点的定位。

背景技术：

smt行业中，线路板通过印刷机涂布焊锡膏后进行元器件组装和回流焊工序，最终实现pcb的完整生产；现有技术中的印刷机由人工涂布已经转为半自动的印刷，具体的，气缸驱动刮刀及钢网降落至pcb表面，刮刀降落后沿着钢网表面左右反复刮涂焊锡膏；此过程之所以是半自动，是因为需要有人工的将pcb固定在夹具上以及人工取下的过程，这样一来较为浪费时间；

我们致力于做出全自动焊锡膏印刷机，同时还要提升刮涂精度；在全自动印刷机的设计中，印刷网板和pcb的对位是非常重要的，目前的对位仅仅是通过mark点进行激光穿过测试对位，或者人工对位；由于光线及照明环境不足，这些对位方式都存在一些弊端，不能可靠精准的对位；也不利于实现全自动的对位过程。为了实现全自动对位我们设计了视觉对位组件，其以工业相机为核心进行设置，能够自动对位，但是对位过程需要进行移动来调整工业相机与mark点以及网板和pcb板的相互位置关系；现有技术没有适合我们的全自动焊锡膏印刷机的mark点定位算法，目前基于激光技术以及光栅尺定位的技术其定位过程精度较低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于机器视觉的高精度印刷机中印制板上mark点的坐标算法，其能够合理可靠精准的实现mark的定位；算法合理，技术方案高效可靠。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

基于机器视觉的高精度印刷机中印制板上mark点的坐标算法，其中：

相机通过二维驱动机构驱动移动；相机上方为印刷钢网，相机下方为pcb板；印刷钢网和pcb板上分别包含两个mark点(pcb板上为a、b两点，印制钢网上为c、d两点)；印刷钢网和pcb板上的mark点数量一致，位置匹配；印刷钢网和pcb板上两个位置匹配的mark点为一组；二维驱动机构包含x移动组件、y移动组件、x光栅尺和y光栅尺；二维驱动机构包含两个位于机械原点的光电开关，即x光电开关和y光电开关；机械原点为相机碰触x光电开关和y光电开关后的停止位置；

包含如下步骤：

(1)将印刷钢网和pcb板初步对位，每组mark点移动对位至部分重合(部分重合是指肉眼观察为重合状态)；

(2)相机通过二维驱动机构驱动后移动至机械原点；

(3)相机测得机械原点的坐标为(h，l)(该坐标为像素点的位置)；

(4)相机像素点与坐标的换算关系(即视觉比例系数d)如下：

相机的分辨率为xp×xp，相机的窗口尺寸为m×m；每个像素点所占位置d且d＝xp/m；

(5)在相机视野范围内测量pcb板上mark点a，获取所述mark点的初始像素坐标(xp1,yp1)以及此时的机械坐标(xj1,yj1)；计算得mark点a的实际坐标为xa＝xp1+dxj1-dh；xb＝yp1+dyj1-dl；

同样的过程，依次测量pcb板上mark点b的实际坐标；依次测量印制钢网上mark点c和d的实际坐标；

(6)通过二维驱动机构驱动印制钢网实现x和y方向的移动，将a、b、c、d的坐标移动至差值相等。

作为本发明的一种优选实施方式：所述机械原点位于相机的下方；相机运动到机械原点，光栅尺复位0值。

作为本发明的一种优选实施方式：所述相机的像素值为500万-2500万。

作为本发明的一种优选实施方式：印制钢网和pcb板上的两个mark点均为同一平面对角线上的两个点。

作为本发明的一种优选实施方式：所述二维驱动机构包含组装平台，组装平台上固定安装两根平行且沿着y方向设置的y支撑轨道，一个y支撑轨道上安装有y电机，y电机的输出轴通过联轴器连接y丝杠，y丝杠的远端转动安装在y挡板上；另一个y支撑轨道上开设有y滑槽；

还包含垂直于y支撑轨道沿着x方向设置的x支撑轨道，x支撑轨道两端滑动安装在y支撑轨道上，且所述y丝杠啮合穿过所述x支撑轨道；所述x支撑轨道上平行于x方向转动安装x丝杠，x丝杠的两端转动安装在x挡块上；x丝杠的一端连接x电机的输出轴，x电机固定安装在x支撑轨道上；

所述x丝杠上啮合安装x移动块，x移动块的侧面固定连接有组装板上，组装板上组装有所述相机。

本发明有益效果是：

本发明公开的方法可通过视觉比例系数确保在机械坐标系与像素坐标系的平行度存在一定的误差时，也可以获得较精确的视觉比例系数。通过该方法获取的视觉比例系数可精确到1个像素以内。可提高设备机器视觉参数调试的方便性、快捷性及准确性。该方法可大幅下降对设备调机人员的要求，仅需其提供视觉校正的mark点，并点击设备控制软件上的校正按键即可完成视觉比例系数的校正，整个过程无需人员干预，可大幅提高设备调机效率。

附图说明

图1为本发明的二维驱动机构的一种具体实施方式的立体结构示意图。

附图标记说明：

1-y电机，2-y联轴器，3-y支撑轨道，4-y丝杠，5-y线束组装带，6-x电机，7-x丝杠，8-x支撑轨道，9-视觉对位组件，10-组装板，11-x移动块，12-x挡块，13-x线束组装带，14-y支撑轨道，15-y滑槽。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：

本发明公开的基于机器视觉的高精度印刷机中印制板上mark点的坐标算法，其中：

相机通过二维驱动机构驱动移动；相机上方为印刷钢网，相机下方为pcb板；印刷钢网和pcb板上分别包含两个mark点(pcb板上为a、b两点，印制钢网上为c、d两点)；印刷钢网和pcb板上的mark点数量一致，位置匹配；印刷钢网和pcb板上两个位置匹配的mark点为一组；二维驱动机构包含x移动组件、y移动组件、x光栅尺和y光栅尺；二维驱动机构包含两个位于机械原点的光电开关，即x光电开关和y光电开关；机械原点为相机碰触x光电开关和y光电开关后的停止位置；

包含如下步骤：

(1)将印刷钢网和pcb板初步对位，每组mark点移动对位至部分重合(部分重合是指肉眼观察为重合状态)；

(2)相机通过二维驱动机构驱动后移动至机械原点；

(3)相机测得机械原点的坐标为(h，l)(该坐标为像素点的位置)；

(4)相机像素点与坐标的换算关系(即视觉比例系数d)如下：

相机的分辨率为xp×xp，相机的窗口尺寸为m×m；每个像素点所占位置d且d＝xp/m；

(5)在相机视野范围内测量pcb板上mark点a，获取所述mark点的初始像素坐标(xp1,yp1)以及此时的机械坐标(xj1,yj1)；计算得mark点a的实际坐标为xa＝xp1+dxj1-dh；xb＝yp1+dyj1-dl；

同样的过程，依次测量pcb板上mark点b的实际坐标；依次测量印制钢网上mark点c和d的实际坐标；

(6)通过二维驱动机构驱动印制钢网实现x和y方向的移动，将a、b、c、d的坐标移动至差值相等。

作为本发明的一种优选实施例：所述机械原点位于相机的下方；相机运动到机械原点，光栅尺复位0值。

作为本发明的一种优选实施例：所述相机的像素值为500万-2500万。

作为本发明的一种优选实施例：印制钢网和pcb板上的两个mark点均为同一平面对角线上的两个点。

作为本发明的一种优选实施例：所述二维驱动机构包含组装平台，组装平台上固定安装两根平行且沿着y方向设置的y支撑轨道，一个y支撑轨道上安装有y电机，y电机的输出轴通过联轴器连接y丝杠，y丝杠的远端转动安装在y挡板上；另一个y支撑轨道上开设有y滑槽；

还包含垂直于y支撑轨道沿着x方向设置的x支撑轨道，x支撑轨道两端滑动安装在y支撑轨道上，且所述y丝杠啮合穿过所述x支撑轨道；所述x支撑轨道上平行于x方向转动安装x丝杠，x丝杠的两端转动安装在x挡块上；x丝杠的一端连接x电机的输出轴，x电机固定安装在x支撑轨道上；

所述x丝杠上啮合安装x移动块，x移动块的侧面固定连接有组装板上，组装板上组装有所述相机。本实施例公开的二维驱动机构采用丝杠螺母的驱动结构，驱动精度非常高；x方向为一个支撑轨道，通过x方向的电机等组件实现x方向的可靠移动；y方向通过两个支撑轨道支撑，能够平稳支撑整个x方向的沿着y支撑轨道移动，因此具备更好的平稳性；本发明的视觉对位组件设置在组装板上，调节维护便捷，同时可以很好的保证对位过程的可靠实现。

复位原点也位于相机的下方，上下对位不是mark点重合，而是钢网和印制板相应印刷位置重合，相机的坐标是由光栅尺测得；

a.b和c.d上下个是个的坐标，可能还是随机的；相机到原点，光栅尺复位0值。

上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，这些变化涉及本领域技术人员所熟知的相关技术，这些都落入本发明专利的保护范围。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。