本发明涉及一种贴片机的贴装方法，特别涉及一种可满足零散元器件贴装的、基于区域图像采集的贴装方法，属于表面贴装技术领域。
背景技术：
在表面贴装领域中，元器件的贴装过程主要包括：待贴装元器件的图像采集、识别、拾取，贴装位的图像采集、判断，以及贴装中的位置补偿和最后的贴装。其中，图像采集与识别技术是指通过摄像机、相机等摄取光学图像传送至图像采集卡，通过图像采集卡进行数字化处理，形成数字图像数据，为后继工序使用提供帮助。在拾取过程中，待贴装元器件以料带的方式进行供料，供料位单一、固定，待贴装元器件摆放整齐，不会出现歪斜、正反方向错误等问题，贴装头在拾取待贴装元器件时图像采集为一个点目标，品种唯一，目标特征一致，拾取过程只需进行简单的点目标图像采集和位置判断，即可完成待贴装元器件的拾取。这种方式，适合单一品种、大批量、集中供料的元器件的贴装，贴装效率高、贴装速度快。
随着贴装电路板应用范围的增加，在一些特殊行业中，如批量少、种类多的测试和样板打样行业，以及对贴装要求和对元器件稳定性要求非常高的军工行业中，其主要针对散料进行贴装。现有贴片机在散料贴装时除采用手工逐个、定点摆放待贴装元器件的方式外，只能采用将散料先安装在料带中，然后再通过料带进行供料、贴装，这两种方式不仅操作繁琐，效率低，而且使用不便，不能充分发挥贴片机的高效、准确贴装性能，无法满足日益扩大的散料贴装需要。
为方便散料贴装过程，实现一个区域内分散的、空间位置无规律分布的元器件的图像采集、识别、拾取和贴装，设计一种全新概念的零散元器件贴装方法，就成为本发明想要解决的问题。
技术实现要素：
鉴于上述现有技术存在的不足，本发明旨在提供一种可在一个区域内、对无规律摆放的零散元器件进行准确图像采集和位置识别，并在基于贴片机的基础上实现零散元器件的高效、准确贴装，以满足某些行业对零散元器件的快速贴装需要。
为解决上述问题，本发明的关键是在一定区域内对无规律摆放的零散元器件的图像采集和位置识别，其要解决的技术问题包括两个：一、如何在一个区域内采集到清晰的图像，并能满足后期元器件的识别需要；二、如何判断、识别区域内可贴装的元器件，并准确获得可贴装元器件的位置信息。
为了识别的需求，需要在零散元器件贴装设备上设计不同的图像采集环境，如不同的光源亮度、不同的光源角度、不同颜色的光源等。在区域图像采集过程中，根据不同元器件的识别需求，可能采用相同亮度不同角度的光源进行多次拍照，也可采用不同亮度不同光源角度进行拍照，总之通过光源的亮度、角度、颜色的任意组合，实现不同的识别需求。
为判断、识别可贴装元器件，需要对待贴装元器件的尺寸信息、外观颜色信息，极性信息甚至折射信息等进行预先录入和存储，为后期对比、识别过程提供帮助。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种基于区域图像采集的零散元器件贴装方法，具体步骤包括：
步骤1、在贴片机的贴装头上设置不同颜色的相机拍照辅助光源，并将辅助光源进行矩阵式或环形排列。
步骤2、将全部种类的待贴装元器件的基本信息录入或程序导入到贴片机的控制中心。
步骤3、将不同的、散料状态的待贴装元器件放入到一个待贴装区域中；或，将散料状态的待贴装元器件按种类区分分别放入到不同的待贴装区域中。
步骤4、贴装时，根据待贴装元器件的基本信息，采用辅助光源对准备贴装的待贴装区域内的待贴装元器件进行立体照射，相机对准备贴装的待贴装区域进行区域拍照，并将图像信息传送到图像采集卡中进行处理，形成所需的每个待贴装元器件的数字图片影像信息。
步骤5、控制中心根据处理后的数字图片影像信息与已录入的待贴装元器件基本信息进行比对，符合相似度要求的待贴装元器件被确认为可使用的待贴装元器件并被标定。
步骤6、控制中心对标定的、可使用的待贴装元器件进行位置计算，得出该待贴装元器件的中心位置坐标，并对应存入到控制中心中。
步骤7、贴装头根据标定的、可使用的待贴装元器件名称和存储的中心位置坐标信息进行相应待贴装元器件的拾取，经电路板位置拍照和待贴装元器件位置补偿后，贴装到电路板的对应位置上，完成一次贴装过程。
步骤8、重复上述步骤7，直至全部标定的、可使用的待贴装元器件贴装完成。
步骤9、如还有下一个待贴装区域，转至下一个待贴装区域重复上述步骤4-8，直至标定的、可使用的待贴装元器件贴装完成。
一种基于区域图像采集的零散元器件贴装方法，还包括步骤10-1、清除待贴装区域内无法使用的待贴装元器件，重复上述步骤3-9，直至全部贴装过程完成。
一种基于区域图像采集的零散元器件贴装方法，还包括步骤10-2、利用振动、摇摆、重新放置或翻转装置对待贴装区域内无法使用的待贴装元器件进行位置干扰，使其位置重新分布后重复上述步骤4-9，直至全部贴装过程完成。
所述基本信息包括：待贴装元器件的种类、名称、外观尺寸、是否有极性和外观颜色信息，以及对待贴装元器件的轮廓相似度设定。
所述步骤4中，根据已录入待贴装元器件的外观颜色信息选择反差较大的不同亮度光源进行多次照射拍照；或者采用不同颜色的光源进行拍照，光源的颜色为一种以上。
所述步骤4中，控制中心控制不同角度的辅助光源进行多角度结合的立体照射并拍照；所述立体照射的方式为一种以上。
所述步骤4中，根据立体照射的方式以及光源的颜色进行对应拍照；所述相机拍照的次数为一次以上。
所述步骤5具体包括：
步骤501、控制中心根据处理后的数字图片影像信息得出其中各个待贴装元器件的外轮廓尺寸信息，并与已录入的待贴装元器件基本信息中的外观尺寸信息进行比对，符合轮廓相似度要求的进行记录。
步骤502、对已记录符合轮廓相似度要求的待贴装元器件进行处理后的图像明暗度判断，确定该待贴装元器件的正、反朝向，记录正向的待贴装元器件。
步骤503、根据已录入的该待贴装元器件基本信息中是否有极性的特征，对正向的待贴装元器件进行处理后图像极性特征点的判断，极性特征点判断正确的确认为可使用的待贴装元器件并被标定。
所述步骤3中放入待贴装元器件的待贴装区域的底部为吸光透明材料制成。
本发明所述的一种基于区域图像采集的零散元器件贴装方法的有益效果包括：
1、通过区域图像采集，实现了多种、多个散料状态的待贴装元器件的准确识别，为后期快速拾取和贴装提供了方便。
2、简化了以往贴装过程需要手工供料，或者，采用重新料带装料贴装的繁琐、低效过程，提高了贴装效率，保证了贴装质量。
3、以多颜色辅助光源照射和多种立体照射方式相结合，通过多次拍照形成多个效果的图片信息，为图片中逐个待贴装元器件的识别提供了有效保证。
4、通过存储全部种类待贴装元器件的基本信息，作为比对基础，与采集、处理后的图片中的待贴装元器件信息进行比对，可方便地实现待贴装元器件的种类和位置识别，形成有效、可靠的中心位置坐标信息和外轮廓尺寸信息，为准确拾取提供依据。
5、本方法可有效识别散乱摆放的待贴装元器件的朝向、正反、歪斜、极性朝向等信息，满足了待贴装元器件的拾取要求。
6、通过振动、摇摆或翻转装置对待贴装区域内无法使用的待贴装元器件进行位置干扰，还可重新进行待贴装元器件的空间位置排列，简化了装料过程，提高了贴装效率。
具体实施方式
本发明的中心是：通过将散料状态的待贴装元器件随意放置在待贴装区域内，通过相机在待贴装区域内的拍照和后期图像的对比分析，得出每个待贴装元器件的分布情况和位置情况信息，确认出可以使用的待贴装元器件后，完成后续准确拾取和贴装。而无法拾取或位置信息错误的散料则通过更换或位置干扰后，重新进行拍照、拾取，方便了散料的快速贴装过程。
本发明所述的一种基于区域图像采集的零散元器件贴装方法，具体步骤包括：
步骤1、在贴片机的贴装头上设置不同颜色的相机拍照辅助光源，并将辅助光源进行矩阵式排列。
辅助光源可采用多头的led灯，其通过自身的颜色控制可形成不同的照射颜色，如红色、黄色、白色、蓝色、绿色等。为形成立体照射效果，辅助光源采用规则的矩阵方式进行排列，或者也可采用不规则矩阵方式、环形方式进行排列，以形成全方向、多角度辅助照射。
步骤2、将全部种类的待贴装元器件的基本信息录入到贴片机的控制中心。
由于后期需要对每类待贴装元器件进行逐一识别，为确立识别标准，在贴装前需要将全部种类的待贴装元器件基本信息录入到控制中心中。其中，基本信息包括：待贴装元器件的种类、名称、外观尺寸、是否有极性、外观颜色信息以及对待贴装元器件的轮廓相似度设定。外观颜色信息用于确定照射时辅助光源的颜色，以便形成良好的反差效果，使拍摄的图片内容更清晰。是否有极性的设定可以用来区分待贴装元器件的种类，同时，还可为判断待贴装元器件的朝向提供帮助。而轮廓相似度的设定是一个经验值，其取值的大小被用于判定图片中待贴装元器件与录入的某种待贴装元器件的轮廓相似程度，为最终确认待贴装元器件提供重要帮助。
步骤3、将散料状态的待贴装元器件按种类区分分别放入到不同的待贴装区域中。
多个待贴装区域可以一次进行多种待贴装元器件的摆放，增加了供料种类，简化了更换过程，同时，识别过程简单。当然，将不同的、散料状态的待贴装元器件也可同时放入到一个待贴装区域中，通过后期的拍照、识别，来区分各种待贴装元器件。
为确保形成良好的拍照效果，本例中，放入待贴装元器件的待贴装区域的底部为吸光透明材料制成，如：吸光透明膜或吸光半透明膜等。其通过吸光过程，使拍照时待贴装元器件表面产生良好的遮光效果，形成清晰的外形轮廓图像。
步骤4、贴装时，根据待贴装元器件的基本信息，采用辅助光源对准备贴装的待贴装区域内的待贴装元器件进行立体照射，相机对准备贴装的待贴装区域进行区域拍照，并将图像信息传送到图像采集卡中进行处理，形成所需的每个待贴装元器件的数字图片影像信息。
为达到良好的拍照效果，为后期比对过程提供方便，在具体拍照时采用以下方式进行物料方向的图像效果增强，具体包括：
1、根据已录入待贴装元器件的外观颜色信息选择反差较大的辅助光源颜色进行照射拍照，具体拍照时，可根据需要选择一种光源颜色进行拍照，也可采用多种颜色的光源进行多次拍照，以形成良好的图像对比效果。
当然，为形成反差较大的照片，也可采用不同亮度的辅助光源进行照射和拍照，以形成明显的明亮对比效果。
2、控制中心通过控制矩阵排列的、不同角度的辅助光源进行照射，形成多角度结合的立体照射效果，提高图片遮光或反光效果的对比性，为进一步确定散料状态的、待贴装元器件的空间和位置关系提供帮助。其中，立体照射的方式可以为一种或多种，相应的拍照次数也为一次或多次。
图像采集卡的处理主要以软件形式完成，其包括通常的增强处理、归一处理、对比度处理等常用图片处理方式，只是最终结果需要得到图片中每个待贴装元器件的数字图片影像信息，为后期的逐一比对提供帮助。
步骤5、控制中心根据处理后的数字图片影像信息与已录入的待贴装元器件基本信息进行比对，符合相似度要求的待贴装元器件被确认为可使用的待贴装元器件并被标定。其具体过程包括：
步骤501、控制中心根据处理后的数字图片影像信息得出其中各个待贴装元器件的外轮廓尺寸信息，并与已录入的待贴装元器件基本信息中的外观尺寸信息进行比对，符合轮廓相似度要求的进行记录，不符合轮廓相似度要求的，则认为其位置歪斜或者叠加，不属于可使用的待贴装元器件。
步骤502、对已记录符合轮廓相似度要求的待贴装元器件进行处理后的图像明暗度判断，确定该待贴装元器件的正、反朝向，记录正向的待贴装元器件，而反向的待贴装元器件由于无法贴装，最终被放弃。
步骤503、根据已录入的该待贴装元器件基本信息中是否有极性的特征，对正向的待贴装元器件进行处理后图像极性特征点的判断，极性特征点判断正确的确认为可使用的待贴装元器件并被标定。
极性特征点由于位置固定并且具有反光性，所以，根据此特征就可在图片中对待贴装元器件进行极性以及极性方向的判断，从而最终完成可使用的待贴装元器件的判定。
步骤6、控制中心对标定的、可使用的待贴装元器件进行位置计算，得出该待贴装元器件的中心位置坐标，并对应存入到控制中心中。
由于标定的、可使用的待贴装元器件的外轮廓尺寸信息已经得出，所以根据简单几何计算，就可得出该待贴装元器件的中心位置坐标，为后期根据此坐标进行元器件拾取提供了依据。
步骤7、贴装头根据标定的、可使用的待贴装元器件名称和存储的中心位置坐标信息进行相应待贴装元器件的拾取，经电路板位置拍照和待贴装元器件位置补偿后，贴装到电路板的对应位置上，完成一次贴装过程。
此过程中，位置补偿主要基于现有贴片机贴装头在进行贴装时的位置补偿功能，以满足最终贴装要求，消除拾取过程产生的位置偏差，保证与电路板的准确贴装。
步骤8、重复上述步骤7，直至准备贴装的待贴装区域内的、全部标定的、可使用的待贴装元器件贴装完成。
步骤9、如还有下一个待贴装区域，转至下一个待贴装区域重复上述步骤4-8，直至标定的、可使用的待贴装元器件贴装完成。
为实现工业生产的连续化进行，以及解决实际贴装需要，对不符合贴装要求的、不能使用的待贴装区域内的待贴装元器件还可进行如下步骤：
步骤10、清除待贴装区域内无法使用的待贴装元器件，重复上述步骤3-9，直至全部贴装过程完成。或者，利用振动、摇摆、重新放置或翻转装置对待贴装区域内无法使用的待贴装元器件进行位置干扰，使其位置重新分布后重复上述步骤4-9，直至全部贴装过程完成。
至此，整个散料状态的待贴装元器件被贴装完成，其方式实现了贴片机的快速贴装，简化了贴装过程，提高了贴装效率。