一种基于图像识别的运动控制自适应补偿方法及装置与流程

本发明涉及pcb生产控制，尤其涉及一种pcb生产控制中菲林与pcb的对位定位的控制。

背景技术：

在自动化控制中，随着目前工业4.0产业的发展，国内制造业企业的生产自动化程度越来越高，在消费电子生产装配、数控加工、印刷包装等行业，都应用了高性能的自动化产线。但在产线关键工位或制程上都会存在不同的影响因素，如何在pcb行业中曝光对位过程控制是一个比较严重的问题。

由于hdi板、多层柔性版等高端pcb板的电子线路密度大，线路间距小，并且pcb板与曝光菲林均会存在形变，加上推杆机构间存在的随机误差，对垂直和水平的精度控制造成了很大的阻碍，使得pcb板与菲林之间的对位很难控制。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种基于图像识别的运动控制自适应补偿方法，其能够解决pcb板与菲林对位控制的问题。

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之二在于提供一种基于图像识别的运动控制自适应补偿装置，其能够解决pcb板与菲林对位控制的问题。

本发明的目的之一采用以下技术方案实现：

一种基于图像识别的运动控制自适应补偿方法，包括以下步骤：

获取图像步骤，分别获取pcb板与菲林所对应的ccd图像；pcb板与菲林上均设有多个靶位并且pcb板的靶位与菲林的靶位一一对应；

位置偏差计算步骤，根据每个ccd图像获取pcb板与菲林的靶位并计算得到菲林与pcb板的对应靶位的位置偏差；

添加补偿步骤，根据预设补偿量以及对应靶位的位置偏差得到每个靶位的靶位补偿偏差；

调整量计算步骤，根据靶位补偿偏差计算得到pcb板的位置调整量；

对位控制步骤，根据pcb板的位置调整量计算得出对位机构的运动轨迹，从而驱动电机控制pcb板运动，同时对位次数加1。

进一步地，还包括偏差判断步骤，判断每个靶位的位置偏差是否在对应的预设范围内，若是，则对位成功或结束；若否，则执行添加补偿步骤。

进一步地，还包括对位次数判断步骤，获取当前对位次数，并判断当前对位次数是否达到预设最大值，若是，则结束对位；若否，则执行调整量计算步骤。

进一步地，所述调整量计算步骤具体为：

以中心均分或四边均分将每个靶位补偿偏差均均分到其他的靶位上，然后根据均分后的每个靶位所对应的靶位补偿偏差计算得到pcb板位置调整量。

本发明的目的之二采用以下技术方案实现：

一种基于图像识别的运动控制自适应补偿装置，包括：

获取图像模块，用于分别获取pcb板与菲林所对应的ccd图像；pcb板与菲林上均设有多个靶位并且pcb板的靶位与菲林的靶位一一对应；

位置偏差计算模块，用于根据每个ccd图像获取pcb板与菲林的靶位并计算得到菲林与pcb板的对应靶位的位置偏差；

添加补偿模块，用于根据预设补偿量以及对应靶位的位置偏差得到每个靶位的靶位补偿偏差；

调整量计算模块，用于根据靶位补偿偏差计算得到pcb板的位置调整量；

对位控制模块，用于根据pcb板的位置调整量计算得出对位机构的运动轨迹，从而驱动电机控制pcb板运动，同时对位次数加1。

进一步地，还包括偏差判断模块，用于判断每个靶位的位置偏差是否在对应的预设范围内，若是，则对位成功或结束；若否，则执行添加补偿模块。

进一步地，还包括对位次数判断模块，用于判断对位次数是否达到预设最大值，若是，则结束对位；若否，则执行调整量计算模块。

进一步地，所述位置调整量计算模块还用于以中心均分或四边均分将每个靶位补偿偏差均均分到其他的靶位上，然后根据均分后的每个靶位所对应的靶位补偿偏差计算得到pcb板位置调整量。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明通过添加补偿量来对在对位过程中计算位置偏差时进行修正，来提高pcb板与菲林的对位精度。

附图说明

图1为本发明提供的方法流程图；

图2为本发明提供的偏差数据分布直方图；

图3为本发明提供的概率密度分布曲线图；

图4为本发明提供的pcb板与菲林的对位示意图之一；

图5为本发明提供的pcb板与菲林的对位示意图之二；

图6为本发明提供的偏差未均分示意图；

图7为本发明提供的偏差中心均分示意图；

图8为本发明提供的偏差四边均分示意图；

图9为本发明提供的装置模块图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

本发明应用于pcb板与菲林的对位流程中，若将菲林粘贴到pcb板上：首先对pcb板和菲林通过ccd图像传感器识别获取pcb板与菲林的对应ccd图像。而且，pcb板与菲林上均设有对应的靶位，当ccd图像上的pcb板的靶位与菲林的靶位一一对位时，则表示pcb板与菲林对位。然后根据ccd图像中pcb板与菲林的靶位之间的位置偏差，当位置偏差在要求范围内，则说明对位成功；若不成功，则根据位置偏差抬起吸合菲林与pcb板，执行对位操作，直到对位成功或结束。

但是，在上述流程中我们可以直接控制的是对于ccd对位完成后的位置，而真正影响曝光位置精度的是抬起吸合后的位置；而导致ccd对位后的位置与抬起吸合后的位置不一致，主要有以下原因所引起：

1、抬起过程中，由于机械原因不能保证完全垂直抬起而引起的水平运动；

2、真空吸附不均匀而引入的水平运动；

3、对位控制时，pcb板带有一定的弯曲，而吸合后pcb板被压平。

但是，虽然抬起吸合后的位置不能直接控制，但可以通过将其与对位完成时位置进行比较，得出各个靶位的偏差补偿量，然后把该补偿量添加到ccd对位计算过程中，这样抬起吸合后pcb板与菲林刚好贴合在要求的位置上。

而补偿量的使用分两种情况，分别是首轮对位吸合与再轮对位吸合；上述三个影响吸合偏差的因素中前两个因素引入的偏差是固定的，而第三个引入的偏差是变动的。因此，对于首轮对位吸合中的补偿量通常是根据实验对十几片的pcb板进行偏差数据计算并得到分布直方图，然后拟合出概率密度分布曲线，以概率密度最大的偏差值作为补偿量。如图2为偏差分布直方图、如图3所示为偏差概率密度分布曲线。而再轮对位吸合是只需将上一轮对位吸合偏差量作为补偿量即可。其中首轮是指第一次进行ccd对位，再轮是指非第一次进行ccd对位。

也即是，本发明是在对位控制的环节中添加补偿量来对pcb板的运动进行控制，从而使得pcb板与菲林对位。

如图1所示，一种基于图像识别的运动控制自适应补偿方法，其包括以下步骤：

s1：分别获取pcb板的ccd图像以及菲林的ccd图像；pcb板与菲林上均设有多个靶位，而且pcb板的靶位与菲林的靶位一一对应。

本发明的实施例中所采用的靶位数量为四个，分别位于pcb板的四个角、菲林的四个角。在pcb板以及菲林上均设有ccd图像传感器，用来获取pcb板与菲林所对应的ccd图像。通过获取pcb板的ccd图像以及菲林的ccd图像，也即是获得了pcb板的靶位图像以及菲林的靶位图像。pcb板与菲林的对位也即是指将pcb板的靶位与菲林的靶位进行对位。如图4所示中pcb板的ccd图像与菲林的ccd图像没有对位，下层是菲林、上层是pcb板、中间的靶位为菲林的、外层为pcb板的；而如图5所示pcb板与菲林处于对位状态。

s2：根据各个ccd图像获取pcb板与菲林的靶位并计算得到菲林与pcb板的对应靶位的位置偏差。

当pcb板与菲林未对位时，其对应的靶位之间就会存在对应的偏差，首先根据ccd图像计算得到菲林与pcb板的对应靶位的位置偏差，比如菲林的第一靶位与pcb板的第一靶位之间的位置偏差、菲林的第二靶位与pcb板的第二靶位之间的位置偏差、菲林的第三靶位与pcb板的第三靶位之间的位置偏差、菲林的第四靶位与pcb板的第四靶位之间的位置偏差。

s3：判断每个位置偏差是否均在对应的预设范围内，若是，则对位成功、结束；若否，则执行s4。

在理论上，当pcb板与菲林对位时，其对应靶位的位置偏差应为零，但是在实际的应用中，由于人为操作或机器操作的精度的问题，其不可能达到理想的要求，因此，首先在系统中预设范围，只要pcb板与菲林的对应靶位的位置偏差在该预设范围内，就认为其对位符合要求，达到了标准。若每个位置偏差均达到对应的预设范围，则说明pcb板与菲林已经对位，则结束对位流程；若否，则说明pcb板与菲林未对位，则执行下一步操作。

s4：根据预设补偿量以及每个靶位的位置偏差得到每个靶位的靶位补偿偏差。将补偿量与靶位的位置偏差进行结合来得到修正后的靶位补偿偏差，然后在计算pcb板的位置。

s5：根据每个靶位的靶位补偿偏差计算得到pcb板的位置调整量。

在pcb板与菲林对位时，在将pcb板设于菲林下方。菲林处于固定的位置，因此需要通过移动pcb板的位置来使得pcb板与菲林进行对位。为了避免上述因素对pcb板与菲林对位时的影响，本发明通过使用补偿量来修正后的靶位补偿偏差来计算得到pcb板的位置调整量，比如通过对pcb板与菲林的建立坐标系，然后计算出pcb板在x、y、z轴上需要移动的距离、角度等数据。

s6：根据pcb板的位置调整量计算得出对位机构的运动轨迹，从而驱动电机控制pcb板运动，同时对位次数加1。pcb板的位置调整量计算得到后，通过对位机构驱动电机来带动pcb板运动，使得pcb板与菲林进行对位。同时，将对位次数加1记录到系统中，由于对位次数具有系统限制，当对位次数达到了预设最大值时，不需在进行对位操作。

另外，对位机构的控制上，一种情况是防焊机，使用的是对位xxy对位平台，将其对位机构安装于pcb板框的下面，通过摩擦力的作用来带动pcb板运动；而一种情况是外层机，其采用对位推杆，将其安装于pcb板框的侧边，通过pin钉作用pcb板的pin孔上推动pcb板运动。而对于第二种情况来说，由于pin孔与pin钉直径不等，存在了较大的间隙，使得pcb板未能安装要求达到所要的位置，从而使得对位次数增多，甚至无法对位。因此，采用本发明所提供到一是通过采用ccd图像识别器来获取到ccd图像，并通过将估算出间隙的大小来对pcb板运动的数据进行补偿，从而得到pcb板的运动轨迹，减少间隙的影响。

也即是，还包括s51：判断对位次数是否达到预设最大值，若是，则结束；若否，则执行s5。在系统中，对位次数设有上限值，当对位次数达到上限值时，就结束对位。

另外，s6具体为根据每个靶位补偿偏差以中心均分或四边均分，将每个靶位补偿偏差进行均分到其他的靶位上，然后根据均分后的每个靶位所对应的靶位补偿偏差计算得到pcb板位置调整量。

也即是，本发明中还在计算pcb板的位置调整量时，将每个靶位的靶位补偿偏差根据中心均分或四边均分的方式将每一个靶位的靶位补偿偏差均分到其他的靶位上，然后根据均分后的靶位补偿偏差计算得到pcb板位置调整量。其中，中心均分或四边均分指的是将多个靶位偏差进行均分计算，比如四个靶位，如图6所示其为偏差未均分时的靶位坐标；如图7所示为将第四个靶位的靶位偏差以中心点均分到其他靶位的坐标；如图8所示为将第四个靶位的靶位偏差以四边均分到其他靶位的坐标。

如图9所示，一种基于图像识别的运动控制自适应补偿装置，其包括：

获取图像模块，用于分别获取pcb板与菲林所对应的ccd图像；pcb板与菲林上均设有多个靶位并且pcb板的靶位与菲林的靶位一一对应；

位置偏差计算模块，用于根据每个ccd图像获取pcb板与菲林的靶位并计算得到菲林与pcb板的对应靶位的位置偏差；

添加补偿模块，用于根据预设补偿量以及对应靶位的位置偏差得到每个靶位的靶位补偿偏差；

调整量计算模块，用于根据靶位补偿偏差计算得到pcb板的位置调整量；

对位控制模块，用于根据pcb板的位置调整量计算得出对位机构的运动轨迹，从而驱动电机控制pcb板运动，同时对位次数加1。

优选地，还包括偏差判断模块，用于判断每个靶位的位置偏差是否在对应的预设范围内，若是，则对位成功、结束；若否，则执行添加补偿模块。

优选地，还包括对位次数判断模块，用于判断对位次数是否达到预设最大值，若是，则结束对位；若否，则执行调整量计算模块。

优选地，所述调整量计算模块还用于根据每个靶位补偿偏差以中心均分或四边均分，将每个靶位补偿偏差进行均分到其他的靶位上，然后根据均分后的每个靶位所对应的靶位补偿偏差计算得到pcb板位置调整量。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。