用于焊锡机的焊咀旋转偏差或更换误差校正方法及装置与流程

本发明涉及焊接设备领域，尤其涉及一种用于焊锡机的焊咀旋转偏差校正方法及装置。

背景技术：

自动焊锡机，主要应用于焊锡焊接工作，在汽车电子、数码、电子、电声、lcd、线路板等领域广泛应用，自动焊锡机区别与波峰焊、回流焊等过炉焊接，主要用于替代简单且重复性强的手工焊接的设备；目前的自动焊接机主要包括自动送锡机构、温控系统、发热体和焊咀，通过移动焊咀对电路板的各个位置进行焊锡；

现有的自动焊锡机焊咀的运动轴一般包括4个轴，分别为x\y\z\r轴，其中的r轴是旋转轴，设置旋转轴使得焊咀旋转，在焊锡过程对电路板上的元器件进行避让，因此需要不同的倾斜角度对指定焊点进行焊锡；一般还设置有相机对x\y\z轴的坐标进行定位，然后进行校正；但是仍然缺少校正旋转轴的方法，现有的通常在旋转轴上设置固定装置，然后固定装置上设置有焊咀，且为了保证在旋转过程中x\y\z轴坐标发生偏差，则需要焊咀的头部与旋转轴同心旋转，但是由于机械部件的加工误差和装配误差，还有焊咀的材料损耗、加工误差和高温膨胀的误差、电路板偏移产生的误差以及机器在使用过程中操作不当出现撞机时产生的误差等等不良因素，当焊咀在绕着旋转轴旋转的过程中，焊咀的头部会画出一个圆，而不是理想中的一个点（图1右），如图1左所示焊咀的头部在旋转过程中的轨迹为圆形，则会导致焊咀旋转一定角度后，焊咀头部的x\y\z轴坐标发生偏移，影响后续加工的精度。

技术实现要素：

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提出了一种用于焊锡机的焊咀旋转偏差校正方法及装置，对每一个更换后的焊咀均需要进行数据采集，对0-360°的偏转位移值进行采集，然后再每一次加工过程中均加上对应的偏转位移值，能够对焊咀旋转后产生的偏差进行校正。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于焊锡机的焊咀旋转偏差校正方法，包括视觉传感器和焊咀，包括以下步骤：

s1：将焊咀调节到视觉传感器的焦点位置，并控制焊咀旋转360°；

s2：视觉传感器获取第一图像，第一图像记录焊咀旋转360°的运动轨迹；

s3：对第一图像进行处理，并得到任意旋转角度下焊咀的偏转位移值，即第一补偿函数；

s4：获取输入的原始加工坐标和旋转角度，根据旋转角度和第一补偿函数得到对应的偏转位移值；

s5：根据原始加工坐标结合s4中的偏转位移值得到最终补偿后的修正加工坐标。

其中，s3步骤之前还包括以下步骤：

s1’：调节视觉传感器的z轴坐标，直到视觉传感器的焦点与焊咀位于同一水平高度；

s2’：调节焊咀的x\y轴坐标，直到焊咀运动到视觉传感器的视野内，标定此位置的坐标为初始坐标；

s3’：获取输入的校准坐标，并控制焊咀移动到校准坐标处；

s4’：获取焊咀位于校准坐标和初始坐标处的视像，形成第二图像；

s5’：对第二图像进行处理，识别第二图像上像素点数量；

s6’：根据s2’和s3’的初始坐标和校准坐标，得到第二图像上像素点数量和长度的关系；

s7’：根据第二图像像素点数量和长度的关系，通过识别第一图像上的像素点计算出第一图像上的偏转位移值。

其中，还包括高度校正传感器，s1步骤包括以下步骤：

s11：控制焊咀运动到高度校正传感器的正上方；

s12：调节焊咀下移，直到触碰到高度校正传感器的表面；

s13：控制焊咀上升，直到焊咀与视觉传感器的焦点位于同一水平高度上；

s14：调节焊咀的x\y轴坐标，直到焊咀运动到视觉传感器的视野内。

其中，在s4步骤还包括：

s41：在产品的两个对角位置各标定一个marker点；

s42：视觉传感器对产品进行拍摄，得到第三图像；

s43：对第三图像进行处理，根据计算两个marker点的连线与坐标轴的夹角，得出需要加工的旋转角度。

还提供一种用于焊锡机的焊咀更换偏差校正方法，包括视觉传感器和焊咀，包括以下步骤：

s1''：将焊咀调节到视觉传感器的焦点位置，并控制焊咀旋转360°；

s2''：视觉传感器获取第三图像，第三图像记录焊咀旋转360°的运动轨迹；

s3''：对第三图像进行处理，并将第三图像和权利要求1中的第一图像进行比对，得到焊咀与上一个焊咀之间的误差值，通过得到的误差值与第一补偿函数结合得到第二补偿函数，第二补偿函数记录任意旋转角度下焊咀的偏转位移值；

s4''：获取输入的原始加工坐标和旋转角度，根据第二补偿函数计算出输入的旋转角度所对应的偏转位移值；

s5''：根据原始加工坐标结合s4''的偏转位移值得到最终补偿后的修正加工坐标。

还提供一种用于焊锡机的焊咀旋转偏差校正装置，包括用于对产品进行加工的焊咀，包括：

主控装置：用于控制焊咀运动和旋转；

视觉传感器：用于记录焊咀的旋转轨迹，进而获得第一图像；

处理装置：对第一图像进行处理，并得到任意旋转角度下焊咀的偏转位移值，即第一补偿函数；处理装置根据接收到的原始加工坐标、旋转角度和第一补偿函数，得出最终的修正加工坐标，主控装置接控制焊咀运动到修正加工坐标处对产品进行加工。

其中，控制装置还包括z轴调节器、x轴调节器和y轴调节器，z轴调节器用于对焊咀的水平高度进行调节；x轴调节器用于对焊咀的水平x轴方向的位移进行调节，y轴调节器用于对焊咀的水平y轴方向的位移进行调节；视觉传感器还用于记录焊咀位于校准坐标和初始坐标处的视像，形成第二图像；处理装置还用于对第二图像进行处理，并获取第二图像上像素点数量和长度的关系。

其中，还包括高度校正传感器，高度校正传感器用于获取焊咀与视觉传感器的距离信息，主控装置用于接收到距离信息，并控制焊咀运动。

其中，视觉传感器用于对产品进行拍摄，进而得到第三图像，处理装置还用于对第三图像进行处理，并计算出两个marker点的连线与坐标轴的夹角，得出需要加工的旋转角度。

还提供一种用于焊锡机的焊咀更换偏差校正装置，包括用于对产品进行加工的焊咀，还包括：

主控装置：用于控制焊咀运动和旋转；

视觉传感器：用于记录焊咀的旋转轨迹，进而获得第一图像；

处理装置：对第三图像进行处理，并将第三图像和权利要求1中的第一图像进行比对，得到焊咀与上一个焊咀之间的误差值，通过得到的误差值与第一补偿函数结合得到第二补偿函数，第二补偿函数记录任意旋转角度下焊咀的偏转位移值；处理装置根据接收到的原始加工坐标、旋转角度和第二补偿函数，得出最终的修正加工坐标，主控装置接控制焊咀运动到修正加工坐标处对产品进行加工。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的用于焊锡机的焊咀旋转偏差或更换偏差校正方法及装置，包括视觉传感器和焊咀，包括以下步骤：s1：将焊咀调节到视觉传感器的焦点位置，并控制焊咀旋转360°；s2：视觉传感器获取第一图像，第一图像记录焊咀旋转360°的运动轨迹；s3：对第一图像进行处理，并得到任意旋转角度下焊咀的偏转位移值，即第一补偿函数；s4：获取输入的原始加工坐标和旋转角度，根据旋转角度和第一补偿函数得到对应的偏转位移值；s5：根据原始加工坐标结合s4中的偏转位移值得到最终补偿后的修正加工坐标；对每一个更换后的焊咀均需要进行数据采集，对0-360°的偏转位移值进行采集，然后再每一次加工过程中均加上对应的偏转位移值，能够对焊咀旋转后产生的偏差进行校正。

附图说明

图1是本发明的旋转轨迹示意图；

图2是本发明的主要方法步骤图；

图3是本发明的校准方法步骤图；

图4是本发明的焊咀控制步骤图；

图5是本发明的定位方法步骤图；

图6是本发明的更换偏差校正方法步骤图；

图7是本发明的装置结构示意图。

主要元件符号说明

1、旋转轴2、焊咀

3、视觉传感器4、产品

5、高度校正传感器。

具体实施方式

为了更清楚地说明本技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行说明，需要说明的是本文所指的焊咀主要是指焊咀用于加工焊锡的一端。

请参阅图1和图2，本实施例的用于焊锡机的焊咀旋转偏差校正方法，包括视觉传感器3和焊咀2，包括以下步骤：

s1：将焊咀2调节到视觉传感器3的焦点位置，并控制焊咀2旋转360°；

s2：视觉传感器3获取第一图像，第一图像记录焊咀2旋转360°的运动轨迹；

s3：对第一图像进行处理，并得到任意旋转角度下焊咀2的偏转位移值，即第一补偿函数；

s4：获取输入的原始加工坐标和旋转角度，根据旋转角度和第一补偿函数得到对应的偏转位移值；

s5：根据原始加工坐标结合s4中的偏转位移值得到最终补偿后的修正加工坐标。

在生产制造焊咀2的过程中，难免会存在公差，导致每一个焊咀2的实际尺寸都不可能完全相同，因此在更换焊咀2后，焊咀2的加工头的位置则会发生变化，并且在新焊咀2的安装过程中，会产生装配误差，均会导致焊咀2的x、y、z轴的坐标发生变化，此时焊咀2的头部就不在r轴的延长线上，这里的r轴就是旋转轴1，因此当焊咀2旋转过后，焊咀2加工头的位置也会产生变化，就会出现定位不准确的现象；所以本实施例对每一个更换后的焊咀2均需要进行数据采集，且对0-360°的偏转位移值进行采集，然后再每一次加工过程中均加上对应的偏转位移值，能够对焊咀2旋转后产生的偏差进行校正，提高加工精度。

请参阅图3，本实施例的s3步骤之前还包括以下步骤：

s1’：调节视觉传感器3的z轴坐标，直到视觉传感器3的焦点与焊咀2位于同一水平高度；

s2’：调节焊咀2的x\y轴坐标，直到焊咀2运动到视觉传感器3的视野内，标定此位置的坐标为初始坐标；

s3’：获取输入的校准坐标，并控制焊咀2移动到校准坐标处；

s4’：获取焊咀2位于校准坐标和初始坐标处的视像，形成第二图像；

s5’：对第二图像进行处理，识别第二图像上像素点数量；

s6’：根据s2’和s3’的初始坐标和校准坐标，得到第二图像上像素点数量和长度的关系；

s7’：根据第二图像像素点数量和长度的关系，通过识别第一图像上的像素点计算出第一图像上的偏转位移值。

为了方便后续对第一图像进行长度计算，在校正之前首先需要取一组对照数据，即相同距离下，图像上像素点与长度的关系，因此需要首先拍摄一组焊咀2在同一高度位置的直线运动图像，即第二图像，焊咀2的运动距离为一个输入值，即为已知数，然后可以根据计算第二图像上像素点的数量，计算出每一个像素点代表的长度，然后在以此计算出第一图像上焊咀2的偏转位移值，再将偏转位移值和原始加工坐标结合，可以得到需要加工的修正加工坐标，修正加工坐标即为已经修正后的加工坐标。

请参阅图4，本实施例还包括高度校正传感器5，s1步骤包括以下步骤：

s11：控制焊咀2运动到高度校正传感器5的正上方；

s12：调节焊咀2下移，直到触碰到高度校正传感器5的表面；

s13：控制焊咀2上升，直到焊咀2与视觉传感器3的焦点位于同一水平高度上；

s14：调节焊咀2的x\y轴坐标，直到焊咀2运动到视觉传感器3的视野内。

在焊咀2的工作过程中，可能由于焊咀2和产品4的碰撞使得焊咀2本身发生偏移，焊咀2水平偏移误差可以通过前面实施例中的方法进行消除，但是垂直高度的误差并不能消除，因此需要设置高度校正传感器5，焊咀2触碰到高度校正传感器5的表面时，可以将z轴坐标设置为0，由于视觉传感器3的焦距是镜片组（或镜片）中心到焦点的距离，选定镜头就已经确定了焦点位置，因此高度校正传感器5到焦点的高度h也是已知的，然后再将焊咀2调节到高度h的位置即可，能够保证焊咀2的运动轨迹能够被视觉传感器3清晰的捕捉。

请参阅图5，本实施例在s4步骤还包括：

s41：在产品4的两个对角位置各标定一个marker点；

s42：视觉传感器3对产品4进行拍摄，得到第三图像；

s43：对第三图像进行处理，根据计算两个marker点的连线与坐标轴的夹角，得出需要加工的旋转角度；在加工过程中若产品4发生偏移，则可以利用读取对角的marker点对产品4进行定位，以此来计算与原有的x\y轴的夹角，即产品4的偏移角度。

请参阅图6，本实施例的用于焊锡机的焊咀更换偏差校正方法，包括视觉传感器3和焊咀2，包括以下步骤：

s1''：将焊咀2调节到视觉传感器3的焦点位置，并控制焊咀2旋转360°；

s2''：视觉传感器3获取第三图像，第三图像记录焊咀2旋转360°的运动轨迹；

s3''：对第三图像进行处理，并将第三图像和权利要求1中的第一图像进行比对，得到焊咀2与上一个焊咀2之间的误差值，通过得到的误差值与第一补偿函数结合得到第二补偿函数，第二补偿函数记录任意旋转角度下焊咀2的偏转位移值；

s4''：获取输入的原始加工坐标和旋转角度，根据第二补偿函数计算出输入的旋转角度所对应的偏转位移值；

s5''：根据原始加工坐标结合s4''的偏转位移值得到最终补偿后的修正加工坐标；更换后的焊咀2可以基于前一个焊咀2的第一补偿函数直接得到第二补偿函数，并对更换后的新焊咀2进行修正。

本实施例还提供一种电路板焊锡方法，采用上述的用于焊锡机的焊咀2旋转偏差校正方法得到的修正加工坐标对电路板进行锡焊；首先在加工之前需要对焊咀2进行数据采集，即对焊咀2头部的旋转轨迹进行计算，若焊咀2头部的旋转轨迹为一个点，则不需要对旋转偏差进行修正，若焊咀2头部的旋转轨迹为一个圆，若以圆的中心为原点，那么圆的方程1为x²+y²=r²，其中r为圆的半径；然后输入加工路径的控制程序，假设第一次要加工的原始加工坐标为（x0、y0），第一偏转角为30°，根据方程1可得出偏转位移值为（rcos30°-r，rsin30°），再根据得到的偏转位移值和原始加工坐标可以得出最终的修正加工坐标（x1、y1）=（x0、y0）+（rcos30°-r，rsin30°）。

请参阅图7，本实施例还提供一种用于焊锡机的焊咀旋转偏差校正装置，包括用于对产品4进行加工的焊咀2，包括：主控装置：用于控制焊咀2运动和旋转；视觉传感器3：用于记录焊咀2的旋转轨迹，进而获得第一图像；处理装置：对第一图像进行处理，并得到任意旋转角度下焊咀2的偏转位移值，即第一补偿函数；处理装置根据接收到的原始加工坐标、旋转角度和第一补偿函数，得出最终的修正加工坐标，主控装置接控制焊咀2运动到修正加工坐标处对产品4进行加工；本实施例的控制装置还包括z轴调节器、x轴调节器和y轴调节器，z轴调节器用于对焊咀2的水平高度进行调节；x轴调节器用于对焊咀2的水平x轴方向的位移进行调节，y轴调节器用于对焊咀2的水平y轴方向的位移进行调节；视觉传感器3还用于记录焊咀2位于校准坐标和初始坐标处的视像，进而形成第二图像；处理装置还用于对第二图像进行处理，并获取第二图像上像素点数量和长度的关系。

请继续参阅图7，本实施例还包括高度校正传感器5，高度校正传感器5用于获取焊咀2与视觉传感器3的距离信息，主控装置用于接收到距离信息，并控制焊咀2运动；本实施例的视觉传感器3用于对产品4进行拍摄，进而得到第三图像，处理装置还用于对第三图像进行处理，并计算出两个marker点的连线与坐标轴的夹角，得出需要加工的旋转角度；本实施例还提供一种电路板焊锡装置，其特征在于，采用上述用于焊锡机的焊咀2旋转偏差校正装置对电路板进行锡焊。

本实施例的用于焊锡机的焊咀更换偏差校正装置，包括用于对产品4进行加工的焊咀2，还包括：主控装置：用于控制焊咀2运动和旋转；视觉传感器3：用于记录焊咀2的旋转轨迹，进而获得第一图像；处理装置：对第三图像进行处理，并将第三图像和权利要求1中的第一图像进行比对，得到焊咀2与上一个焊咀2之间的误差值，通过得到的误差值与第一补偿函数结合得到第二补偿函数，第二补偿函数记录任意旋转角度下焊咀2的偏转位移值；处理装置根据接收到的原始加工坐标、旋转角度和第二补偿函数，得出最终的修正加工坐标，主控装置接控制焊咀2运动到修正加工坐标处对产品4进行加工。

本发明的优势在于：

（1）对每一个更换后的焊咀均需要进行数据采集，对0-360°的偏转位移值进行采集，然后再每一次加工过程中均加上对应的偏转位移值，能够对焊咀旋转后产生的偏差进行校正；

（2）计算出每一个像素点代表的长度，然后在以此计算出第一图像上焊咀的偏转位移值，再将偏转位移值和原始加工坐标结合，可以得到需要加工的第二加工坐；

（3）将焊咀调节到高度h的位置即可，能够保证焊咀的运动轨迹能够被视觉传感器清晰的捕捉。

以上公开的仅为本发明的一个或几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。