专利名称：高速的片式元件检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种编带包装流水线中电子元件位置识别和排序的设备。
背景技术：
片式元件的位置识别是片式电子元件编带包装的关键技术之一。编带内的电子元件如果方向、极性、正反面等不符合要求，就会在贴装时造成电路板返修或报废，因此编带包装机必须要有电子元件的位置识别和排序装置。对电子元件进行位置识别和排序通常有3种方法，即机械自动导向识别、光电检测识别和图像识别。其中机械自动导向识别和光电检测识别的局限性强，一种设备只能处理一种特定规格的电子元件，不具有通用性。而图像识别技术适应面广，能够识别出其他两种方法无法识别的元件，其缺点是运算量较大，这是流水线速度提高的一个瓶颈。例如，图I所示的片式元件检测装置，主要包括以下6个部 分1，输送电子元件的输送部分，由连接振动料斗的料槽30及其停车机构50组成；2，图像采集的触发部分，由光电传感器7及其输出信号的整形电路8组成；3，系统控制、图像处理、信息存储的主控部分，由微处理器I及与其配套的随机存储器(RAM)l、闪存(FLASH)3和时钟电路12组成，微处理器I可采用单片机或工控微处理器，时钟电路12的频率约3M赫兹；4，采集电子元件图像的采集部分，由照相机20及其输出信号的A/D转换器11组成；5，用户操作、信息显示的界面部分，由键盘4、显示器5和数据I/O接口 6组成；6，剔除错误电子元件的剔除部分，由气阀10及其驱动器9组成。触发部分的光电传感器7、剔除部分的气阀10和采集部分的照相机20设置在输送部分的料槽30附近；触发部分的整形电路8输出端口连接主控部分的微处理器I的控制输入端口。采集部分的照相机20的控制输入端连接主控部分的微处理器I的第一控制输出端，采集部分的A/D转换器11的控制输入端连接主控部分的微处理器I的第二控制输出端，A/D转换器11的数据输出端口连接微处理器I的第一数据输入端口。界面部分的键盘4的数据输出端连接主控部分的微处理器I的第二数据输入端口，界面部分的显示器5的数据输入端连接主控部分的微处理器I的第一数据输出端口，界面部分的数据I/O接口 6的对内端口连接主控部分的微处理器I的I/O端口，界面部分的数据I/O接口 6的对外端口连接上位机的I/O端口。输送部分停车机构50的控制输入端连接主控部分的微处理器I的第三控制输出端。剔除部分驱动器9的控制输入端连接主控部分的微处理器I的第四控制输出端。工作中，片式电子元件40在输送部分经过振动料斗和料槽30向编带包装机输送。触发部分中的光电传感器7检测到一个片式电子元件40进入图像采集的视场，就发出一个触发脉冲信号，该触发脉冲信号经整形电路8整形后输送给主控部分。主控部分中的微处理器I收到该触发脉冲信号，就向输送部分内的停车机构50和采集部分中的照相机20及A/D转换器11发出控制信号，使停车机构50动作，暂停料槽30内各个片式电子元件40的移动，而采集部分的CCD摄像头20采集料槽30上进入视场的片式电子元件40的图像，并由A/D转换器11将该图像的模拟信号变换为数字信息送给主控部分的微处理器1，微处理器I将该图像的数字信息顺序存储在RAM2中；然后微处理器I将该图像的数字信息与预先保存在FLASH3中的标准图像的数字信息进行对比运算，判断该图像所对应的片式电子元件40的位置(方向、极性、正反面)是否正确，若正确则微处理器I向输送部分中的停车机构50发出控制信号，使停车机构50停止作用、料槽30内的各个片式电子元件40向前移动；若不正确则微处理器I向剔除部分的驱动器9发出控制信号，使气阀10打开、从料槽30上吹掉不正确的片式电子元件40，然后控制驱动器9使气阀10关闭，最后向输送部分中的停车机构50发出控制信号，使停车机构50停止作用、料槽30内的各个片式电子元件40向前移动。界面部分的键盘4用于向微处理器I发出控制命令和输入参数，显示器5用于显示设定的各种参数和工作中的各种统计数据，数据I/O接口 6用于微处理器I与上位机通 目。但是这种片式元件检测装置，微处理器I既要处理各个部分的控制，又要对采集部分提供的图像数据的存储过程进行处理，还要对元件位置的判断进行大量的图像数据对比计算，由于单片机或工控微处理器能力的限制，每检测一个片式电子元件40需要的时间长达I秒左右，因而料槽30内的各个片式电子元件40只能间歇式移动才能避免漏检所 以，不适应编带包装机流水线上连续对电子元件位置识别的实时性和准确性的要求。
实用新型内容本实用新型旨在提供一种高速的片式元件检测装置，它可以满足编带包装机流水线上连续对电子元件位置识别和排序的实时性和准确性的要求。本实用新型的技术方案是高速的片式元件检测装置，包括有连接振动料斗的料槽的输送部分，有光电传感器及整形电路的触发部分，有微处理器及与其配套的随机存储器RAM、闪存FLASH和时钟电路的主控部分，有照相机及A/D转换器的采集部分，有键盘和显示器的界面部分和有气阀及其驱动器的剔除部分；该主控部分的微处理器采用时钟电路频率为IOM赫兹的DSP处理器；该采集部分还有一个第一复杂可编程逻辑器件CPLD和一个先进先出的数据缓存器FIFO，该第一复杂可编程逻辑器件CPLD的四个控制输出端分别连接该照相机的控制输入端、该A/D转换器的控制输入端、该先进先出的数据缓存器FIFO的控制输入端和该主控部分随机存储器RAM的控制输入端，该第一复杂可编程逻辑器件CPLD的数据输入端口连接该A/D转换器的数据输出端口，该第一复杂可编程逻辑器件CPLD的数据输出端口连接该先进先出的数据缓存器FIFO的数据输入端口，该第一复杂可编程逻辑器件CPLD的I/O端口连接该DSP处理器的第一个I/O端口，该先进先出的数据缓存器FIFO的数据输出端口连接该主控部分随机存储器RAM的数据端口 ；该界面部分还有一个第二复杂可编程逻辑器件CPLD和一个编码器，该编码器将该键盘输出信号的对应编码输送给该第二复杂可编程逻辑器件CPLD的数据输入端口，该第二复杂可编程逻辑器件CPLD的数据输出端口连接该显示器的数据输入端口，该第二复杂可编程逻辑器件CPLD的I/O端口连接该DSP处理器的第二个I/O端口；该DSP处理器的第三个I/O端口连接该界面部分数据I/O接口的对内端口 ；该DSP处理器的控制输入端连接触发部分的整形电路输出端d_DSP处理器的控制输出端连接该剔除部分的驱动器的控制输入端。所述输送部分料槽的附近设红外灯照射图像采集视场；所述采集部分的照相机采用红外CCD传感器，所述触发部分的光电传感器采用红外光电传感器。采用红外灯照射图像采集视场，并相应使用红外CCD传感器的照相机和采用红外光电传感器，可提高检测过程抗杂散光干扰的能力，提高检测装置整体的可靠性和稳定性。本实用新型高速的片式元件检测装置，采用时钟电路频率为IOM赫兹的DSP处理器替代现有技术中主控部分时钟电路频率为3M赫兹的微处理器，图像对比处理的速度大幅度提高。用一个CPLD(复杂可编程逻辑器件)控制采集部分中的照相机、A/D转换器、FIFO(先进先出的数据缓存器)和主控部分中的随机存储器RAM，该复杂可编程逻辑器件CPLD将A/D转换器输出的图像数据直接存入先进先出的数据缓存器FIFO，当先进先出的数据缓存器FIFO中存满一张照片的数据后，在该复杂可编程逻辑器件CPLD控制下先进先出的数据缓存器FIFO的数据直接存入主控部分随机存储器RAM中，无需DSP处理器干预图像数据的存储过程。用另一个复杂可编程逻辑器件CPLD配合编码器解决键盘向DSP处理器输入的预处理和DSP处理器向显示器输出的预处理，可以简化DSP处理器的处理业务，提高整机的数据处理速度。本实用新型高速的片式元件检测装置，用一个复杂可编程逻辑器件CPLD对采集的片式元件图像数据进行预处理，DSP处理器运用数字图像处理技术获得该片式元件轮廓图像数据，进而DSP处理器利用片式元件轮廓几何特征参数进行实时图像识别，由DSP 处理器控制气阀剔除编带包装机流水线上位置不正确的片式元件(集成电路芯片)，满足了编带包装机流水线上连续对电子元件位置的识别与控制的需要。以DSP处理器为核心的检测系统不但能够满足实时性要求，提高流水线速度，而且成本较低，使用灵活方便，是片式元件识别的理想解决方案。利用DSP处理器在图像处理方面的优越性能，采用图像识别技术检测编带机内元件的位置，不但能够获得较高的准确度，而且能够识别出机械自动导向识别、光电检测识别方法无法识别的元件，从而减少后续生产环节电路板的返修和报废率，为工业生产节约成本。
图I为现有片式元件检测装置的方框结构示意图。图2为本实用新型高速的片式元件检测装置一个实施例的方框结构示意图。图3为图2实施例的操作流程示意图。
具体实施方式
一、实施例一本实用新型高速的片式元件检测装置一个实施例的方框结构，如图2所示。本装置包括有连接振动料斗的料槽30的输送部分，用以输送片式电子元件40 ;由光电传感器7及整形电路8组成的触发部分，用以检测片式电子元件40是否进入图像采集视场，并提供图像采集的触发信号；有DSP处理器I’及与其配套的随机存储器RAM2、闪存FLASH3、和时钟电路12’的主控部分，用以实施检测装置的系统控制、图像处理、信息存储；有照相机20’、A/D转换器11、第一复杂可编程逻辑器件CPLD13和先进先出的数据缓存器FIF014的采集部分，用以采集和预处理片式电子元件图像的数据；有键盘4、第二先进先出的数据缓存器CPLD15、编码器16、显示器5和数据I/O接口 6的界面部分，用以进行用户操作、信息显示和数据传输；有气阀10及其驱动器9的剔除部分，用以从料槽40上剔除位置有错误的片式电子元件40。[0015]触发部分的光电传感器7、剔除部分的气阀10和采集部分的照相机20设置在输送部分的料槽30附近；输送部分料槽30的附近设红外灯照射图像采集视场；采集部分的照相机20’米用红外(XD传感器,触发部分的光电传感器7米用红外光电传感器。采集部分第一复杂可编程逻辑器件CPLD13的四个控制输出端分别连接照相机20’的控制输入端、A/D转换器11的控制输入端、先进先出的数据缓存器FIF014的控制输入端和主控部分随机存储器RAM2的控制输入端。第一复杂可编程逻辑器件CPLD13的数据输入端口连接A/D转换器11的数据输出端口，第一复杂可编程逻辑器件CPLD13的数据输出端口连接先进先出的数据缓存器FIF014的数据输入端口。第一复杂可编程逻辑器件CPLD13的I/O端口连接DSP处理器I’的第一个I/O端口。先进先出的数据缓存器FIF014的数据输出端口连接主控部分随机存储器RAM2的数据端口。该界面部分中的数据I/O接口 6具有两个对内端口和一个对外端口，第二复杂可编程逻辑器件CPLD15的一个I/O端口连接数据I/O接口 6的第一个对内端口，第二复杂可编程逻辑器件CPLD15的另一个I/O端口连接DSP处理器I’的第二个I/O端口 ；DSP处理 器I’的第三个I/O端口连接界面部分数据I/O接口 6的第二个对内端口。编码器16将键盘4输出信号的对应编码输送给第二复杂可编程逻辑器件CPLD15的数据输入端口，第二复杂可编程逻辑器件CPLD15的数据输出端口连接显示器5的数据输入端口。主控部分中时钟电路12’的输出频率为IOM赫兹，DSP处理器I’的第四个I/O端口与随机存储器RAM2的I/O端口、闪存FLASH3的I/O端口对应连接。DSP处理器I ’的控制输入端连接触发部分中整形电路8的输出端；DSP处理器I’的控制输出端连接剔除部分中驱动器9的控制输入端。本装置软件部分的工作流程，如图3所示。步骤100，设备上电，软件开始工作，DSP处理器I’对系统内的各部分进行初始化；执行步骤101。步骤101，DSP处理器I通过第二复杂可编程逻辑器件CPLD15向显示器5发送提示信息，提示用户设置选择流水线上的片式电子元件的芯片类型；DSP处理器I’经第二复杂可编程逻辑器件CPLD15获得用户从键盘4输入的芯片类型信息，从闪存FLASH3调出对应芯片图像数据并存放在随机存储器RAM2内作为检测比较的基准片式元件轮廓几何特征参数；执行步骤102。步骤102，DSP处理器I’判断用户是否从键盘4输入了提取检测信息的命令；实则执行步骤103，否则执行步骤104。步骤103，DSP处理器I’从随机存储器RAM2取出当前已记录片式电子元件位置正确元件数、位置错误元件数，并经第二复杂可编程逻辑器件CPLD15送显示器5显示；执行步骤 104。步骤104，DSP处理器I’作短时间等待，执行步骤105。步骤105，DSP处理器I’检查是否收到图像采集触发信号，若有被测片式元件进入照相机20’红外CCD传感器的视场范围内，触发部分的光电传感器7就会发出相应的图像采集触发信号，DSP处理器I’收到图像采集触发信号就执行步骤106，否则执行步骤102。步骤106，DSP处理器I’通过握手信号通知第一复杂可编程逻辑器件CPLD13开始片式电子元件图像采集并控制相应的时序。在第一复杂可编程逻辑器件CPLD13的控制下，照相机20’中红外CCD传感器获得的模拟的片式电子元件图像信息经A/D转化器11转换为数字信息并进行行场信息分离后送入视频先进先出的数据缓存器FIF014中，然后第一复杂可编程逻辑器件CPLD13控制第一复杂可编程逻辑器件CPLD13将整幅片式电子元件图像的数字化信息转存与随机存储器RAM2，第一复杂可编程逻辑器件CPLD13通过握手信号通知DSP处理器I’从随机存储器RAM2中读取该图像信息并进行相应的处理和识别。执行步骤107。步骤107，DSP处理器I’进行图像预处理图像阈值分割，获得该片式元件轮廓图像数据；执行步骤108。步骤108，DSP处理器I’进行图像边缘提取，获得片该式元件轮廓几何特征参数，执行步骤109。步骤109，DSP处理器I’将该片式元件轮廓几何特征参数与随机存储器RAM2内基准片式元件轮廓几何特征参数进行比较识别，判断该片式元件的位置是否正确；若正确就 执行步骤110，否则执行步骤111。步骤110，DSP处理器I’将元件放置正确数寄存器中的数据加I ;执行步骤102，进入下一检测循环。步骤111，DSP处理器I’将元件放置错误数寄存器中的数据加I，执行步骤112。步骤112，第一复杂可编程逻辑器件CPLD13向驱动器9发出控制信号，驱动气阀10从料槽40上剔除位置有错误的片式电子元件40。执行102，进入下一检测循环。以上所述，仅为本实用新型较佳实施例，不以此限定本实用新型实施的范围，依本实用新型的技术方案及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应属于本实用新型涵盖的范围。
权利要求1.高速的片式元件检测装置，包括有连接振动料斗的料槽的输送部分，有光电传感器及整形电路的触发部分，有微处理器及与其配套的随机存储器RAM、闪存FLASH和时钟电路的主控部分，有照相机及A/D转换器的采集部分，有键盘和显示器的界面部分和有气阀及其驱动器的剔除部分；其特征在于该主控部分的微处理器采用时钟电路频率为IOM赫兹的DSP处理器；该采集部分还有一个第一复杂可编程逻辑器件CPLD和一个先进先出的数据缓存器FIFO，该第一复杂可编程逻辑器件CPLD的四个控制输出端分别连接该照相机的控制输入端、该A/D转换器的控制输入端、该先进先出的数据缓存器FIFO的控制输入端和该主控部分随机存储器RAM的控制输入端，该第一复杂可编程逻辑器件CPLD的数据输入端口连接该A/D转换器的数据输出端口，该第一复杂可编程逻辑器件CPLD的数据输出端口连接该先进先出的数据缓存器FIFO的数据输入端口，该第一复杂可编程逻辑器件CPLD的I/O端口连接该DSP处理器的第一个I/O端口，该先进先出的数据缓存器FIFO的数据输出端口连接该主控部分随机存储器RAM的数据端口 ；该界面部分还有一个第二复杂可编程逻辑器件CPLD和一个编码器，该编码器将该键盘输出信号的对应编码输送给该第二复杂可编程逻辑器件CPLD的数据输入端口，该第二复杂可编程逻辑器件CPLD的数据输出端口连接该显示器的数据输入端口，该第二复杂可编程逻辑器件CPLD的I/O端口连接该DSP处理器的第二个I/O端口；该DSP处理器的第三个I/O端口连接该界面部分数据I/O接口的对内端口 ；该DSP处理器的控制输入端连接触发部分的整形电路输出端；该DSP处理器的控制输出端连接该剔除部分的驱动器的控制输入端。
2.根据权利要求I所述的高速的片式元件检测装置，其特征在于所述输送部分料槽的附近设红外灯照射图像采集视场；所述采集部分的照相机采用红外CCD传感器，所述触发部分的光电传感器采用红外光电传感器。
专利摘要本实用新型高速的片式元件检测装置，涉及编带包装流水线中电子元件位置识别和排序的设备。该装置包括有料槽的输送部分，有光电传感器及整形电路的触发部分，有微处理器及随机存储器RAM的主控部分，采集部分，界面部分和有气阀及驱动器的剔除部分；微处理器采用DSP处理器；采集部分中用第一复杂可编程逻辑器件CPLD控制照相机、A/D转换器、先进先出的数据缓存器FIFO和随机存储器RAM；界面部分中用第二复杂可编程逻辑器件CPLD处理编码器提供的键盘信号编码，和给显示器的信息；DSP处理器三个I/O端口分别连接两个复杂可编程逻辑器件CPLD和数据I/O接口、控制输入输出端分别连接整形电路和驱动器。
文档编号B65B57/14GK202609149SQ20122004809
公开日2012年12月19日 申请日期2012年2月14日 优先权日2012年2月14日
发明者张卫海, 熊鹰, 牟继荣 申请人:睿成汇商科技有限公司