专利名称：借助于不同的元件说明来识别电子元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种借助于图4象处理来识别电子元件的方法，其中 将一个待识别的元件的模型与由相机拍摄的元件图像之一进行比 较，并在才莫型与图l象上所示的电子元件对应一致时就认为元件识别正确。
本发明还涉及一种图4象处理系统以及一种自动装配才几，它们都 设置用来实施才艮据本发明的用于识别元件的方法。
此外本发明还涉及一种计算机可读存储介质以及一种程序单 元，它们包括用来执行根据本发明的用于识別元件的方法的指令。
背景技术：
动装配机对元件载体进行自动装配时，将元 件由元件供应装置提供到规定的拾取位置并由装配头拾取，该装配 头借助于定位系统可以在一个工作范围之内自由地定位。才会取的元 件由装配头运送至装配位置并在安装位置上安装在待装配的元件 载体上，这些安装位置通过相应的电连4妄面来确定。
由于电子元件越来越^f鼓型化，所以只有通过对由装配头夹持的 元件进行准确的光学位置测量才能实现精密的装配过程。同样也必 须对待装配的元件载体进行精确的测量，以便可以从装配头精确地 移动到装配位置上。通常才艮据专门的、设置在各自的元件载体上的标记来进行元件载体的位置测量。为了对由装配头夹持的电子元件 进行位置测量，使装配头或者说对应的元件夹持装置相对于一个所 谓的元件照相机这样地定位，即待识别元件位于相才几的视场内。然 后借助于图^象处理过程进行实际上的识别。
为了对自动装配才几里的电子元件进^f于准确、可靠，也就是说误
差少的识另ij,通常用 一个几^P溪型对元件的几何形状详细地加以i兌 明。图像处理系统在许多单个的识别步骤中应用该几何模型。由该 几何模型可以测出各个特征，例如元件引脚、元件4妄线球或边角的
相对位置。测出的相对位置受到几何模型的公差的影响。首先元件 的准确的空间位置由于所谓的输送公差而在提供和冲合取元件时通 常不是已知的，因此必须在第一个识别步骤里至少找到元件在拍搨^ 的图像的一个相对较大区域里的一个特征。然后，在接下来的识别 步骤中才艮据各自特征才莫型的形状和大小在图像的准确确定的区域 里寻找元件的至少 一个确定的特征。为此例如可以应用几何形状过
i^、 "^S" o
来自不同供货商或不同批次的电性能相同的元件往往在几何 形状上有区别，因此不可能找到 一种可以应用于元〗牛的所有变体的 模型。但在元件识别时人们可能提高确定的特征的尺寸公差，当然
那就会有i吴识别的危险，例如这种"i吴识别在随后的4立置测定时造成 误差，这些误差超出了所涉及元件的精度指标。
如果不能为元件类型的各种不同变体都建立一个模型，那就必 须为元件建立各种不同的模型。当批次改变时则必须手动地转换至 另一种模型。然而这是非常昂贵且容易出错的。
发明内容
本发明的目的是对z借助于图4象处理对电子元件的识别进行改 进，从而即使当所要识别的元件可能有不同的变体时，也确保少出错。
该目的通过独立权利要求的主题来实现。本发明的有利实施方 式在/人属权利要求中加以i兑明。
在独立权利要求1中描述了 一种借助于图像处理来自动识别电
子元件的方法。该方法具有以下步骤(a)将具有电子元件的外，见 的不同的说明的数据记录载入一个数据处理装置中；(b)将由相机 所拍摄的电子元件的至少一个部分的图像载入到数据处理装置中； 并且(c)将不同的i兌明的至少一个特4正与图像的至少一个特征进 行比较。当图像的至少一个特征在预定的公差之内与数据记录的至 少一个特4正一f丈时，那么电子元4牛就-故识别为与教:才居记录一至丈。
本发明基于这样的认识，即如果所要识别的元件可能有各种不 同的结构形式的话，那么在考虑到对所要识别的元件的各种不同的 外壳i兌明时，尤其可以大幅地提高元件识别的可靠性或耐用性。原 则上可能的结构形式通常为经-验已知的，相反，正在^皮考虑的元件 的特殊结构形式却是未公开的。根据本发明将这些可选择的结构形 式的i兌明i己录在一个^:才居i己录里，/人而在识别元4牛时，如果元件只 是对应于许多不同的结构变体中的 一个的话，那么也就可以达到高 度的一致性。
对不同的结构变体加以考虑的可能性具有以下伊乙点如果不同 的结构变体相互差别很大，那么也就可以可靠且坚决地对元件进行 识别。在4及端情况下结构变体是如此地不同，以致于人们在结果中 会谈到完全不同的或者说分立的不同变体。在此，外观的概念包括了待识别的所有光学上可以检测到的特 征。其中除了元件各个部分的几4可特征或结构之外也包括光学特
;f正，例如颜色、亮度和对比度。
应该指出的是，所谓图像不仅是指人眼可以见到的图像信息。 更确定地说，图像的概念也包括以下信息这些信息以被任意地规 定或编码的图像数据的形式在图像处理的框架内代表所涉及的元
件的图像。
此外还应该指出的是，所述方法可以应用于不同大小的元件。 若是较小的元件，它们在相机的视场里完全适合，那么由相才几所拍 摄的图像就已经包含了关于所涉及的元件的所有光学信息。若是一 个较大的，它不能用一个唯一的图像来记录，那么可能需要用所谓 的多次测量，以便完全地光学4企测所涉及的元件。元件的识别一般 基于对多个分图像的共同图像处理，这些分图像分别表示了元件的 各个不同的截耳又部分并^皮载入^:据处理装置中。
此外，还应指出的是，在上面所述的多次测量时将一个确定的 元件的多个图像一起在图像处理装置里进行处理，这种多次测量对 于小的元件来说也可能是合理的，该小的元件在相才几的一见场里完全 适合。因此可以例如应用各种不同的照明场景，以《更能够利用不同 的拍摄尽可能清楚地;险测到元件的各种不同的典型的特征。
不同的说明的至少一个特征与图像的至少一个特征的比较可 以用多种不同的方式来4丸行。该比较尤其可以包括多个单独的图像 处理步骤。优选地由才莫型推导出图Y象处理器的参数，这些参凄t应用 于找出图4象中的确定的特4正。例如，图^象处理器可以是几^f可形状过 滤器或者轮廓处理器。用于元件识别的方法可以以简单的方式在已有的影4象系统中 由自动装配机来执行。不需要对影像系统进行设备上的改造。而可 能通过图像处理软件的调整来实现执行过程。
应该指出的是，如果不同的说明的 一个特征与图像的至少 一个
特4i相比寿交并不一致，那么元件;故看作未一皮识别。这种信息可以在 装配过程中应用于丢弃未被识别的元件。然而也可以将未被识别的 元件与元件壳体形状的其它根据模型的说明进行比较并相应地特征化。
如果图像的 一 个特征可以配属于多个不同的说明，那么可以选 择那个与图像特征具有最大程度的一致性的说明。为了测出 一致性 的程度可以釆用已知的、用于在图〗象处理过程中辨别目标的方法。
应该指出的是，如果图像的一个特征可以对应于多个不同的说 明，那么对于自动的元件识别方法来说给出了附加的误差可能性。 出于这个原因，有利的是，如果在这种情况下对操作人员发出一个
相应的警告，#:作人员就可以才交-验元件识别的正确性。
根据根据权利要求2所述的本发明的一个实施例，说明就是对 元件的外壳形状的几何形状的说明。应用几何形状的说明的优点在 于，可以特别容易和特别可靠地识别出几何构造。
几何形状的说明可以描述元件的局部或者整个元件。元件的外 形通常由可以由外部可一见的各自的外壳形状得出。这里所谓的外壳 形状的扭X念不仅可以理解为元件的 一 个相比4交而言紧凑的主体的 形状。该概念也可以包括元件的其它的外围构造，例如电接头或冷却体。各自的几何形状的说明优选地由待装配的元件的制造厂家来 测定并最迟在元件供货时告知用户。因此可能的特征变体已经提前 得知并且可以在识别元件时在装配作业期间加以考虑。
根据权利要求3所述的本发明的另一个实施例，该载入到数据 处理装置中的图像展示了 一个由元件夹持装置夹持的电子元件。其 优点在于，所描述的元件识别原则上可以被实施用于所有元件，这 些元件要被一个适合的元件夹持装置夹持并且因此可以通过由一 个配属于夹持装置的装配头进行的适当的定位而被运送到相机的 拍摄范围中。然后该相机可以拍摄被夹持的元件的图像，如上所述， 这个图像被载入数据处理装置中。
根据权利要求4所述的本发明的另一个实施例，该方法还具有 以下步骤测出元件的模型相对于由相机所拍摄的图像的空间位置。
通过确定在模型和图像之间的相对空间位置，可以可靠地测出 元件在图像之内的位置。这对于元件栽体的高精度装配是一个重要 的先决条件，因为通过确定元件夹持装置所夹持的元件的准确的位 置，在必要时可以通过装配头的相应的定位和/或通过夹持装置的相 应的旋转运动，在安装元件时对元件与预定夹持位置的现有的位置 偏差进行补偿。
在此，在模型和图像之间的相对空间位置可以这样地测定，即 通过合适的方式使模型嵌入到图像中。这意味着，模型和存在于图 像中的元件相叠地放置，从而使在两者之间存在最大程度的重叠。
根据权利要求5所述的本发明的一个优选实施例，数据记录包 4舌电子元件的外7见的 一个才莫型，该才莫型具有包括多个不同的可选的 变体的特征。此外，如果图像的特征在预定的公差之内对应于特征
ii的至少一个可选的变体，那么电子元件:陂识别为对应于^:据记录。 以此方式可以在据记录里以有效的方式存々者各种不同的可选的 元件i兌明，这些元件i兌明具有至少一个共有的特4正。
根据权利要求6所述的本发明的另 一个实施例，将来自模型的 一个预定区域的模型的特征与来自 一个图像区域的图像的特征进 4亍比4交，该图〗象区域对应于才莫型的预定区域。以此方式可以通过合 适地预先选择模型的区域或图像的区域(在这些区域中设置了待相 互比较的特;f正)，在计算费用相对4交〗氐的情况下，明显4是高元件识 别的可靠性。如上所述，在模型的预定区域中的模型的特征包括多 个结构变体。
可以通过考虑前面所进4亍的元件识别过程的结果<吏正确的对 应关系变得容易。不言而p俞，在没有这样的学习过程的情况下，也 可以进行配属，因为通常来说，拍才聂几何关系，也就是说在相机和 被夹持的元件之间的相对空间布置是已知的。因此已知的拍摄几何 关系展示了 一种可利用的经-验知识，即至少该净皮夹持的元件大致位 于图像的哪里。
才艮据权利要求7所述的发明的另 一个实施例，特征的变体在形 状、大小、位置、颜色、亮度、对比度和/或对比度方向 (Kontrastrichtung )方面与电子元件的外，见的才莫型的确定的空间区
域进行区分。
因此，对于在不同的变体中的模型的特征的差异来说存在许多 不同的可能性。因此才莫型可以适应于4寺识别元件的许多不同的结构 型式。因此，例如如果相应的元件来自于不同的制造厂商或者来自 不同的生产批次，它们的各个特征相互之间有明显的差别，则也可 以可靠地识别出例如确定的元件类型。
12根据权利要求8所述的本发明的另 一个实施例，电子元件的外 观的模型具有至少另 一个特征。此外该方法附带地具有以下步骤 将模型的另一个特征与图像的另一个特征相比较。如果(a)图像 的特征在预定的公差之内与模型特征的至少 一个可选的变体一致， 而且如果(b)图像的另一个特征在预定的另一个公差之内与模型 的另一个特征一致，那么将元件识别为与模型一致。
这意味着，对于正确的元件识别来说需要另外一个条件，按此 条件，才莫型的至少两个特征必须对应于所拍纟聂图^f象的两个特征。对 于图像中所示的元件的特征之一 来说适用的是，该特征至少对应于 才莫型的 一个对应特^正的至少 一个变体。
这里同样有效的是，可以以多种不同的方式将^t型的另 一个特 征与图<象的另 一个特征进4亍比较并且可以包括多个不同的图〗象处 理步骤或操作。优选地从模型中推导出用于图像处理器的参数，这 些参数被应用于在图像中寻找确定的其它的特征。例如图像处理器 可以是几何形状过滤器或者轮廓处理器。
根据权利要求9所述的本发明的另 一个实施例，模型的另 一个 特征包括不同的可选的其它变体。这意p未着，如果图像的另一个特 征在预定的另 一个7>差之内至少相当于另 一个可选的变体，那么就 认为图像的另一个特征与模型的另一个特征一致。因此，如果在所 拍摄的图像中可以识别的特征分别对应于相应的特征的一种变体， 那么元4牛识别#尤可以辆:i人为是正确。
根据权利要求10所述的本发明的另一个实施例，利用模型的 特征以及模型的至少另一个特征来定义一个特征组，取决于特征的 不同的可选的变体的凄t量，该特征组包括相应数量的不同的特征组 合。借助于各个不同的可选的特征组合使待识别的元件模型化的优 点在于，首先相应地^提高了元件识别的可靠性，因为只有当在图像中识别出模型的多个特征时才被认为是正确的识别。另一方面，对 至少其中一个特征的可选的变体加以考虑的优点在于，可以鉴于外 观对一个可预期的偏差加以考虑。在模型和所拍摄图像之间进行比
4交时，则i殳法识别出这些可选的组或者i兌特4i组合中的至少一项。
当待识别的元件具有多个同类的特征时，不同特征的组合的比 较是尤其有利的。例如，这些特征是外表样式相同的元件接线头， 这些接头根据待识别的元件的各自的外壳形状可以布置为 一列或 多列，或者也可以布置为一个才各网。
才艮据权利要求11所述的本发明的另一个特别优选的实施例， 凄史据记录具有电子元件的外》见的相互独立的不同的i兌明。这意^木 着，各种不同的说明可以这样地相互区别，即不同的说明不具有共
同的特^正，这些特4正相互配属或者可以#:相互配属。
根据权利要求12所述的本发明的另一个实施例，该方法还具 有以下步骤(a)将一个识别编码载入数据处理装置，该识别编码 对应于电子元件的外观的不同的说明之一，而且(b)基于识别编 码选4奪一种优选的i兌明，其中该优选的i兌明优选地应用于将不同的 说明的至少一个特征与图像的至少一个特征进行比较的步骤。
才艮据本发明的方法的这个实施方案变体具有以下优点可以有 目的地选出至少一个优选的说明，该说明以特别高的概率又出现在 电子元件的被拍摄的图像中。因此可以大大加速元件的识别过程， 并因此在制造电子组件时以高的概率避免至少暂时的生产停顿。
与由操作人员输入的元件说明的应用相比，在所述的方法中确 保证了总是将一个正确的元件说明应用于元件识别。也就是说，例 如一种输入4普误的元件说明会在元件相对于装配头的位置测定时 导致完全4普误的结果。在识别编码的基础上通过自动地而且尤其是这种4晉误。
识别编码优选地由元件的生产厂商^是供。因此厂商可以直4妄按 照元件的一个制造4比次的元件的初始质量4企查或者i兌最终质量才企 查来编制相应的元件说明。那么元件说明包含了相应的元件模型的 在所涉及的糸匕次中实际上实现的变体。
在此明确指出的是，识别编码也可以与所要识别的元件的模型 结合起来应用，该才莫型具有至少一个特^正，该特^正可以以不同的可 选的变体的形式出现。在这种情况下也可以借助于识别编码向相应 的数据处理装置发出信号，哪个可选的特征变体在元件的确定的批 次中伊C选i也出iE见。
根据权利要求13所述的本发明的另一个实施例，识别编码存 储于一个识别元件上，该元件#皮安置在元件并+箱上。
例如，该识别元件可以是设计为粘贴标签的标记。例如，元件 料箱可以是平面料箱或者巻绕容器或所谓的输送带托辊，其上以已 知的方式巻绕有装有元件的元件带。元件料箱也可以是一个常规的
元件带，识别元件就;改置在该元件带上或者装在元件带里。因此由
制造厂家提供的、装在平面料箱或者输送带托辊上的识别编码可以 以简单的方式用于选择一种适合的可选的元件i兌明。
例如识别元4牛可以具有条形石马或者二维的矩阵石马。当然，i口、别 编码也可以以任意其它的样式由识别元件存储，例如由非接触式传 输元件或者应答器来存储。
在使用平面料箱的情况下，识别元件可以这样地设置在料箱 上，即这些识别元件可以由所谓的印制电路^1相才几读出。因此印制电路板相机的概念是指一种光学传感器装置，它设置在自动装配机
的装配平面之上，而且它通常i殳计用来在一个装入自动装配机的装 配部位里的印制电路板上识别出位置标记。
才艮据权利要求14所述的本发明的另一个实施例，通过自动的 读入过程来载入识别编码。这意p未着，不需要通过纟乘作人员的手动 操纵介入来载入识别编码，从而有利地提高了可用于元件识别的整 个方法的可靠性。
通常实施自动的读入过程会比需要操作人员的操纵的读入过 程快得多。因此可以降低生产过程中的中途中断概率。当给自动装 配机提供一个新的平面料箱时，优选总是可以连续4丸行对识别码的阅读。
尽管如此，如果应该需要一种使用者的相互作用的话，那么至 少可以缩短 一 种临时的生产顿的时间，因为可以症合l喿作者或才乘作 人员提出至少一种用于元件说明的适合的出现的建议。
根据权利要求15所述的本发明的另一个实施例，通过一个配 属于元件供应单元的阅读器或者通过一个可由操纵人员操纵的手 持阅读器来读入数据。应用 一种配属于元件供应单元的阅读器的优 点在于元件{兌明可以在没有<壬^1"的搮:纟从干预的情况下#皮读入。例 如可以应用 一种条形码扫描器作为阅读器，它4企测到设置于元件带 的盖膜上的条形码。
然而阅读器也可以是一种RFID (射频识别装置)-阅读器，它 读出位于元件带的一个凹处或者位于元件平面料箱的格里的RFID 芯片或者应答器中的内容。
16应用手持阅读器来读入识别码的优点在于元件说明的读入可 以与一种总是必需的校验过程一起进行，在该校验过程中在一个连
接过程之后或者在自动装配机的一次新的装备之后进行校验，是否 也确实将正确种类的元件提供到一个元件供应装置的不同的输送 轨线上。因此应该指出的是，如果在装配过程的冲匡架中使用了来自 巻绕容器里的元件，那么优选地总是以已知的方式实施连接过程。 因此，通过将一个新的装满了的元件带连接到一个至少差不多用尽 了的元件带的端部就可以4吏生产过程没有间断地进4亍。
应该指出的是，即使在应用平面料箱的情况下，手动扫描器也 可以有效地读入元件说明。也就是说，如果在来自第一平面料箱里 的元件被使用后供应第二平面料箱，那么元件说明可以以类似的方 式与元件校验一起进行。
因此，就此总之可以确定，如果给自动装配机供应新的元件， 那么总是要读入一个识别石马。
权利要求16描述了 一种用于自动识别电子元件的图{象识别系 统。该图像识别系统具有一个处理器，它被设置成可以实施上面所 述的用来识别电子元4牛的方法。
根据权利要求17所述的本发明的一个实施例，图像识别系统 还具有一个相机，用于拍摄所要识别的元件的图像或者用于拍摄至 少两个所要识别的元4牛的图4象。
因此图4象识别系统可以实现为自l合自足的单元，该单元可以布 置在自动装配^/L的不同位置上。图像识别系统和尤其是相^L优选地 如此布置，即可以检测到由装配头夹持的元件，而装配头不必为了 元件识别而通过过长的额外的移动行程。这意味着，相机布置在一
个可以/人中将;f寺识别元件取出的元件供应单元和一个装配区域之间，在此区域里已识别出的元件祐j文在一个电路载体上。此外该相 才几也可以直^妄布置在装配头上，/人而可以在/人元<牛供应单元向该装 配区i或的运输期间识别-波夹持的元件。因此可以:換已知的方式来确 定元件相对于装配头的位置。
在一个相机图像里同时拍摄了多个元件的情况下，可以因此同 时地识别多个电子元件。优选地，对于每个组件应用一个自己的才莫 型。然而也可以应用多个元件的 一个组合的模型用于进一 步的图像 处理或者图^象识别。
应该指出的是，图像识别系统除了相机之外也还可以具有一个
合适的照明单元，乂人而可以在相机尽可能最佳的光线条件下来^r测
所要识别的元件。
才艮据权利要求18所述的本发明的另一个实施例，相机是一种 行扫描相机。这意味着，在已经夹住待检测的元件的装配头的在必 要时的高动态的运动在拍摄图像期间不必停下来。当应用 一个行扫 描相机时，通过顺序地拍摄许多图像行来4企测电子元件。使元件相 只于于4亍扫4葛相才几沿着 一 个运动方向移动，该方向垂直于所应用的4亍 扫描传感器的纵向方向。因此装配头用于元件测量时不必停下来， 乂人而当^f亍扫描传感器相对于装配头的通常的移动^^呈为合适的空 间布置时，可以使从拾取元件直至装上元件的时间间隔大大地缩 短。因此可以有利地提高相应的自动装配才几的装配效率。
权利要求19描述了一种用于为元件载体装配电子元件的自动 装配才几。该自动装配4几具有一个上述类型的图4象识别系统。
权利要求20描述了一种计算才几可读的存储介质。在该存储介 质里存4诸了用来自动识别电子元件的程序。如果该程序由处理器执行，那么该程序i殳计成用于执行上述借助于图〗象处理来自动识别电 子it/f牛的方法。
权利要求21描述了一种用于自动识别电子元件的程序单元， 如果该一呈序单元由处理器来执4亍，那么该禾呈序单元i殳计为用来执4亍 上述^f昔助于图^象处理来自动识别电子元件的方法。
程序单元可以作为计算机可读的指令代码，以任意一种适合的 编禾呈i吾言，例如JAVA， 0:++等来^^于。禾呈序单元可以存入计算才几可 读的存4诸介质(CD-ROM、 DVD、可更换驱动器、易失或非易失存 储器、内置存储器/处理器等等)。指令代码可以给计算机或者其它 可编程的设备这样地编程，即实施所希望的功能。此外还可以在网 络里，例如互联网里提供程序单元，需要时使用者可以从互联网上 下载该禾呈序单元。
本发明既可以借助于计算才几程序，也就是软件，也可以借助于 一个或者多个专门的电路，也就是以硬件形式或者以任意的混合形 式，也就是借助于软件和硬件来实现。
本发明的其它优点和特4正由目前优选的实施方式的以下示例 性的说明中得出。本申请的各个附图只是示意图，而不是按实际比
例的图示。
图1是用来执行自动识别一种被元件夹持装置夹持的电子元件 的方法的装配装置的透一见图。
图2a和2b示出了元件的两种不同的实施方案变体，这些方案 的区别在于不同"&计的冷却体。图2c示意性地示出了对于在图2a和2b中所示的不同实施方 案变体在元件的几何i兌明方面的考虑，这种i兌明包括两个可选的特征。
图3是根据本发明的一个实施例的用于自动识别元件的方法的
流程图。
图4是设计为线圈体的巻绕容器的透视图，在该巻绕容器上巻 绕了一个装有电子元件的元件带且在该带上安置了一个识别元件， 该识别元件具有 一 个用于该电子元件的识别码。
具体实施例方式
图1示出一个自动装配机100，其具有一个框架102，在该框 架上设有两个平行的导向装置103。两个导向装置103支承了一个 横向竖立的支承臂104。该横向布置的支承臂104具有一个导向装 置105,在该导向装置上可滑动的安置了一个支^^部件106。两个 导向装置103沿着y方向走向，导向装置105沿x方向走向。在支 ^^部件106上布置了一个装配头107,该装配头具有至少一个i殳计 成吸移管120的元件夹持装置，该元件夹持装置可以借助于一个未 示出的驱动装置沿着垂直于x-方向和垂直于y-方向的z-方向移动。
为了校正被夹持元件的角度位置并因此能够正确地装配元件， 还设有一个未示出的旋转驱动装置。借助于该旋转驱动装置可以使 吸移管120围绕其纵轴线旋转。
此外自动装配一几100还具有一个元^f牛供应装置112，通过该元 件供应装置可以将图1中示出的元件供应给装配过程。此外自动装 配才几100还包括传送带131,利用该传送带可以将4寺装配的印制电
20路板130输送到装配范围中。吸移管120可以通过装配头107的相 应运动在整个装配范围的x-y平面内定4立。
此外，自动装配才几100具有一个处理器或者一个中央控制单元 101。在该控制单元101上可以运4亍给元4牛载体130装配上元4牛的 自动装配机100的处理程序，从而使自动装配机100的所有部件同 步地工作并因此有助于无故障和顺利地为元件载体130插装元件。
此外在支承部件106上还固定了一个所谓的印制电路板相机 140，它设计用于检测设于印制电^各板130上的标记132。以这种方 式可以通过在印制电5^板相才几140的-见场范围里对标记132的位置 测量来确定装入该装配范围里的印制电路板130的准确位置。
为了对被夹持元件进行位置测量和控制设置了相机150，该相 才几按照这里所示的实施例布置在自动装配4几100的一个固定位置 上。优选地在由元件供应装置拍摄了元件之后通过相应地将装配头
拍摄的图^象在数据处理装置151里进行分析处理。此时既实施对寻皮 夹持的元件种类进行识別，又进行对4皮夹持元件的位置确定。在确 定位置时求出由吸移管120夹持的元件相对于吸移管120，或者说 相对于装配头107的偏移。
元件的识别以及位置确定借助于不同的图像处理步骤的次序 来进行，随后才艮据图3对这种次序详细加以4又述。
凄丈才居处理装置151也可以集成在中央4空制单元101里。凄t悟处 理装置151可以借助于本身的硬件或者也借助于合适的软件来实应该指出的是，本发明决不限于应用在这里所述的自动装配枳i
100里。例如本发明也可以利用元件相才几来实现，该元件相才几与装
配头一起移动，而且它i殳计用于在/人夹持位置运ilr至装配位置期间 测量纟皮夹持的元件。
同才羊也可以4吏本发明与 一 个所谓的多次装配头联系起来 一起 -使用，该多次装配头具有多个夹持装置并因此同时地运送多个元 件。夹持装置可以布置成行或者矩阵状。然而夹持装置同样也可以 布置成围绕一个旋转轴线径向伸出，从而通过夹持装置的旋转可以 顺序;也夹持多个元4牛并且也可以再次取下。不言而p俞，然而本发明 也可以用任意的其它样式的单次或者多次装配头来实现。
图2a和2b示出了元件260a， 260b的两种不同的结构方案变 体，这些结构方案变体的区别在于，冷却体的形状i殳计不同。元件 260a, 260b是戶斤i胃的D-PACK元4牛，它具有冷^卩体265a， 265b。 元件260a， 260b具有外壳体262,电引脚263就乂人这种壳体里伸出。 jt匕夕卜元^f牛260a, 260b具有冷3卩体265a, 265b。尽管元j牛260a和 260b的电子或电性能是相同的，4旦元件260a的冷却体265a却明显 大于元件260b的冷却体265b。
为了能够不依赖于特殊的结构方案变体借助于图^f象处理程序 来可靠地识别元件260a, 260b，根据这里所示的本发明的实施例借 助于一个共用的几何模型280对两种结构方案变体加以说明。该共 用的模型280简略示于图2c中。将D-PACK元件的冷却片265a， 265b的不同变体作为特征285的可选的特征方案变体285a和285b 置于模型280里。在识别时则尝试，在一个所拍摄的图像中除了识 另'J夕卜壳体262的净争4正282和引脚263的净争4正283夕卜，也至少或者i只 别对应于冷却片265a的特4i285a，或者识别对应于冷却片265b的 特征285b。若要在该图像中识别出这些特征285a， 285b中的至少 一个净争4正的i舌，刃卩么it/f牛260a或260b^^人为l已"i只另U的。il意p木着，不依赖于各自具体的实施方案变体识别出元件260a或260b。 因此确保了该由 一个对应的元件夹持装置夹持的元件实际上也具 有所希望的电子功能并且可以相应地4吏装配过程继续进4亍。
图3示出了本发明的一个优选实施例的流程图。在所述的具有 8个步骤SI至S8的方法中，借助于图^象处理来识别一个由元件夹 持装置夹持的电子元件，并求出元件相对于夹持装置的位置。
在第一步骤Sl中，将元件的几何模型传输给数据处理装置。 4要照这里所示的实施例，该几何才莫型至少具有一个包4舌不同的可选 的方案变体的特征。
在第二步骤S2中，待识别元件通过一个配属于夹持装置的装 配头的合适定^^皮带入相才几的4见场中。
在下一步骤S3中，相机拍摄元件的图像。图像拍摄的类型和 方式可以取决于所选择的几何模型，该模型之前在步骤1里已被传 输给数据处理装置。图<象质量可以决定性地通过元件的合适照明来 改善。最佳的照明设定可以取决于所选的几何才莫型。
所选4奪的几何才莫型也可以确定一个确定的图^f象截取部分，其中 预期有元件的待识别特征。在这种情况下则必须借助于一种所谓的 "部分扫描，，由照相机来只是检测该图像截取部分。按此方式可以 大大减少所要处理的数据量，其方法是，只是元件的相应部分由相 机拍摄并作为进一 步图像处理的基础。
在拍摄图像之后，在步骤S4中将相应的图像数据传送给数据
处理装置。在步骤S5中，将模型的特征与所拍摄图像的特征进行比较。 若是多个特征的组合的比较，那就分别成对地对相互对应的特征进 行比较。模型的特征与图像特征的比较包括多个单独的图像处理步 骤。此外还由几何模型推导出图像处理器的确定的参数，这些参数 应用于寻找在图像中的确定的其它特征。图像处理器是几何形状过 滤器和/或轮廓处理器。
然后在下面的步骤S6中得出，在所拍才聂图<象中的特征与几4可 模型的特征在一定的公差之内是否相互一致。若元件的相应特征在 预定的公差之内相当于一个方案变体，那么在对一种在元件的几何 模型中利用多个可选的方案被说明的特征进行比较时就认为取得 了 一致。如果图 <象的 一个特4正可以配属于才莫型的相应特4正的多个方 案变体，那么就可以选择那个与图像特征一致程度最高的方案变 体。
然后，在所述的方法中，4艮据步骤S6的结果，或者才丸行步骤 S7或者^U亍步^骤S7'。
如果发现不一致，那么在步骤S7'中就将由元件夹持装置夹持 的元件看作为未知的元件。为了保证对元件载体的正确插装，将未 知的元件丟弃或/人装配过程中去掉。因此所述的方法结束。不言而 喻，可以由装配头夹持一个新的元件并重新实施上面所述的识别过程。
如果发现一致，那么在步骤S7中将元件视为已被识别，并测 出元件相对于元件夹持装置或相对于装配头的位置。
随后在步骤S8中考虑到以前求出的位置数据将元件在合适位 置上装在元件载体上。同时通过装配头的相应定位来补偿;故夹持元 件的一种在必要时存在的位置偏差。同才羊也可以通过一个S走转驱动装置来补偿被夹持元件的角度位置与预定角度位置的在必要时存 在的偏差，该旋转驱动装置可以按已知的方式与相应的元件夹持装
置耦合。
所述方法的优点是，如果每个元件可能有特征形式的大的变 体，那也就可以坚决而可靠;也识别出元件。所述的识别方法还有以 下优点，即当批次改变时不需要人工地变换至另一种几何模型。在 相应地考虑到取决于批次的可选的特征时变换几乎自动地进行。
图4示出一种设计成线圏体490的巻绕容器490。在该线圏体 490上巻绕了一个元件带492,该元件带具有许多凹处495。这些凹 处495直接用于容纳各自 一个电子元件496.
元件带492以已知的方式借助于一个元件供应装置#1向着元件 接收位置输送，从而元件496可以顺序地被装配头取下。为了阻止 元件的无意的掉落，附加地设计了一个盖膜498,它借助于一个合 适的、未示出的分离才几构在4妄收位置之前不远处才祐;人元件带492
上除去。
至少一个凹处495可以用于容纳一个凄t悟载体497,该lt才居载 体可以非接触地被读出。按照这里所示的实施例，数据载体是一个 RFID(射频识别)芯片497,在该芯片里存储了与元件有关的数据。 因此例如RFID-芯片497可以包含如在所涉及的元件带492里还存 在多少元件的信息。
此外，在RFID-芯片497里可以存储识别码，该识别码包含了 关于元件496的准确类型的说明的信息。这些信息可以被用来执行 上面所述的用于自动识别it/f牛496的方法。RFID-芯片497的读出可以在没有操作人员的操纵干预的情况 下自动地通过适合的阅读器来进4亍，例如该阅读器配属于一个未示 出的元件供应装置。只要RFID-芯片497的位置相对于元件输送带 492的开头处是已知的，那么因此在与另一个元件带是接合连接的 情况下，到4妾合连接位置的供应就自动地;故建立为到之前的元件带 492。因此，当被接合的带的元件应该^皮加工的话，存储在RFID國 芯片497里的元件说明在之前所述的方法框架中可以立即用于进行 元件识另'J 。
此外，在线圈体499上还可以设有设计成条形码或者设计成矩 形码的识别元件499。识别元件499包含了代表了元件496的与元 件有关的数据的识别码。
例如识别元件499可以按已知的方式在接合过程或者装调4企验 中由操作员借助于一个未示出的手持扫描器来读出。存储于识别元 件499上的识别码具有后续元件的元件说明，随后该识别码^皮传送 给自动装配机的机器控制单元。例如只要借助于一种接合位置检测 单元识别到新的元件被应用于装配过程，那么就应用新的元件说明 用于待装配元件的自动识别。
应该指出的是，这里所述的实施方式只表示了对于本发明的可 能的实施方案变体的有限选择。因此可以将各个实施方式的特征以 合适的方式相互组合起来，乂人而对于本领i或」技术人员来i兌，利用逸 里清楚明确的实施方案变体应该将大量不同的实施方式看作明显 且显而易见的。标号表
100 装配装置
102 框架
104横向竖立的支承臂
赐支承部件
110 元4牛供应装置
101 处理器
103 导向装置
105 导向装置
107 装配头
112 拾取位置
120 夹持装置/吸入4爪斗/吸移管
130 元件载体/印制电路板
131 输送带
132 标记
140 印制电赠^反相枳j
150传感器装置/相才几
151 lt据处理装置
260a 元4牛(方案变体1)
260b 元件(方案变体2)
262 夕卜壳体
263 引脚
265a 冷却体/冷却片(方案变体1 )
265b 冷却体/冷却片(方案变体2)280 几何才莫型/元件说明
282 外壳体的模型化
283 引脚的^f莫型化
285 冷却体/冷却片的模型化
285a 冷却体/冷却片的模型化(方案变体1 )
285b 冷却体/冷却片的模型化(方案变体2 )
51 具有可选的特征的元件的几何模型被输送给数据处理装
置
52 使元件在相一几前定位
53 相机拍摄元件的图像
54 图像数据被传送给数据处理装置
55 模型的特征与图像的特征进行比较
56 特征在确定的7>差之内是否 一致？
57 如果是元件;帔看作已净皮识别，并求出元4牛相对于元件夹 持装置或者相对于装配头的位置
S7' 如果否那么元件^皮看作未知的并将元件丢弃并从装配 过程中去除S8 考虑到所求出的位置数据将元件在适合的位置上装在元 件载体上
490 巻绕容器
492 元件带
495 凹处
496 元件
497 数据载体，RFID (射频识别)芯片
498 盖膜
499 识另'J元件
权利要求
1.一种借助于图像处理自动识别电子元件(260a，260b)的方法，所述方法包括以下步骤●将具有所述电子元件(260a，260b)的外观的不同的说明的数据记录载入数据处理装置(151)中，●将由相机(150)所拍摄的所述电子元件(260a，260b)的至少一个部分的图像载入所述数据处理装置(151)中，以及●将所述不同的说明的至少一个特征与所述图像的至少一个特征(265a，265b)进行比较，其中如果所述图像的所述至少一个特征(260a，260b)在预定的公差之内与所述数据记录的至少一个特征一致的话，那么所述电子元件(260a，260b)被识别为与所述数据记录一致。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述说明是对所述电子元 件(260a， 260b)的壳体形状的几4可形状i兌明(280)。
3. 根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，载入所述数 据处理装置(151 )中的所述图像示出了由元件夹持装置(120) 所夹持的电子元^牛(260a， 260b)。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，附加地具有以下步 骤测出元件的模型(280)相对于由所述相机(150)所拍摄 的所述图 <象的空间4立置。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中*所述数据记录包括所述电子元件(260a， 260b)的所述外 观的一个模型(280 )，所述模型(280 )具有一个特征(285 )， 所述特征包括多个不同的可选的变体(285a， 285b),而且其中*如果所述图像的所述特征(260a， 260b)在预定的7>差之 内与所述特征的至少一个可选的变体(285a， 285b) —致 的话，那么所述电子元件(260a, 260b)净皮识别为与所述 婆史据记录一致。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中，将所述模型(280)的来 自所述模型(280)的一个预定区域的特征(285 )与所述图像 的一个来自图像区域的特征(265a， 265b)进行比较，所述图 像区域对应于所述才莫型(280)的所述预定区域。
7. 4艮据权利要求5至6中任一项所述的方法，其中，所述特征(285 )的所述变体在形状、大小、位置、色彩、亮度、对比 度和/或对比度方向方面与所述电子元件(260a， 260b)的外 观的所述模型(280)的特定空间区域进行区分。
8. 根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中，所述电子元 件(260a， 260b)的外观的所述才莫型(280)至少具有另一个 特征(282， 283 )，而且其中所述方法附加地具有以下步骤*将所述才莫型的所述另一个特征(282， 283 )与所述图像的 另一个特征(262， 263 )比较，其中如果(a)所述图像的 所述特征(265a， 265b)在预定的公差之内对应于所述模 型(280 )的所述净争;f正(285 )的至少一个可选的变体(285a, 285b )的话，以及如果(b )所述图像的所述另 一个特征(262, 263 )在预定的另 一个公差之内与所述模型的所述另 一个特征(282， 283 ) —致的话，所述电子元件(260a， 260b) -故识别为与所述才莫型(280 ) —致。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中，所述模型(280)的所述 另一个特征(282， 283 )包括不同的可选的其它变体。
10. 根据权利要求8至9中任一项所述的方法，其中，利用所述模 型(280)的特征(285 )以及所述才莫型(280)的至少另一个 特征(282， 283 )来定义一个特征组，取决于所述特4i (285 ) 的不同的可选的所述变体(285a， 285b)的凄丈量，所述特征组 包括相应数量的不同的特4i组合。
11. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述数据记 录具有对所述电子元^f牛(260a， 260b)的外3见的相互独立的不 同的"i兌明。
12. 4艮据4又利要求11所述的方法，附加;也具有以下步骤 *将识别码载入所述lt据处理装置(151)，所述识别码对应 于所述电子元件(260a， 260b)的外观的不同的il明之一， 以及*基于所述识别码选择一优选的il明，其中所述优选的说明 #皮优选地应用于对不同的所述i兌明的至少一个特4i与所述 图像的至少一个特征(265a)进行比较的步骤。
13. 4艮据4又利要求12所述的方法，其中，所述识别码存4诸于一个 识别元件(499)上，所述识别元件被安置在元件料箱(490) 上。
14. 才艮据权利要求12至13中任一项所述的方法，其中，通过一个 自动读入过程将所述识别码载入。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中，所述识别码通过配属于 元件供应单元的阅读器或者通过由操作人员手动操纵的手持阅读器来读入。
16. —种用于自动识別电子元件的图像识别系统，所述图像识别系 统具有*处理器(151 )，其i殳置成可以实施才艮据4又利要求1至15中 ^f壬一项戶斤述的方、法。
17. 根据权利要求16所述的图像识别系统，附加地具有*相机(150)，用于拍摄待识别的元件(260a， 260b)的图 像，或者用于拍摄至少两个待识别的元件的图像。
18. 4艮据权利要求17所述的图^f象识别系统，其中所述相才几是一种 4亍扫描照相才几。
19. 一种用于为元件载体装配电子元件(260a， 260b)的自动装配 机(100)，具有*根据权利要求16至18中任一项所述的图像识别系统。
20. —种计算机可读存储介质，在所述存储介质中存储了用于自动 识别电子元件(260a, 260b)的程序，其中如果所述程序由处 理器(151 )执行，那么所述程序设计成用来执行根据权利要 求1至15中4壬一项所述的方法。
21. —种用于自动识别电子元件(260a， 260b)的程序单元，其中 当所述程序单元由一个处理器(151) ^Vf亍时，所述禾呈序单元 设计成用来执行根据权利要求1至15中任一项所述的方法。
全文摘要
本发明设计一种借助于图像处理来自动识别电子元件(260a，260b)的方法。该方法具有以下步骤(a)将具有电子元件(260a，260b)的外观的各种不同说明的数据记录载入数据处理装置(151)中，(b)将由相机(150)所拍摄的电子元件(260a，260b)的图像载入该数据处理装置(151)中，并且(c)将各种不同说明的至少一个特征与图像的至少一个特征(265a，265b)进行比较，其中当图像的至少一个特征(265a，265b)在规定的公差之内至少对应于数据记录的一个特征时，那么电子元件(260a，260b)就被识别为对应于数据记录。
文档编号H05K13/08GK101595772SQ200780050810
公开日2009年12月2日 申请日期2007年9月13日 优先权日2007年2月2日
发明者托马斯·施内肯布格尔, 米夏埃尔·布罗特 申请人:西门子电子集成系统有限责任两合公司