印刷电路板与FPC柔性电缆线的装配方法及相关设备

印刷电路板与fpc柔性电缆线的装配方法及相关设备
技术领域
1.本发明属于机械装配技术领域，尤其涉及一种印刷电路板与fpc柔性电缆线的装配方法及相关设备。


背景技术：

2.提高效率及减少人力是社会发展的需要和趋势，尤其在工业生产中，而在工业产品的加工过程中一般都需要产品的装配这个过程，所以，装配在整个产品加工过程中起着非常重要的作用。目前的一种产品装配中，工作人员需要手动协助安装件装配的整个过程，机械手按照预定的路线完成所有装配，人员的劳动强度大，工作效率低，生产成本高，并且装配精度存在问题，机械手进行装配时的中心点与物料上的装配件之间存在坐标偏差，便会进一步导致精准度不高。
3.因此，如何提供精准度高的装配是亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种印刷电路板与fpc柔性电缆线的装配方法及相关设备，能够通过建立基础坐标系与图像坐标系之间的位姿关系，实现高效率的精准装配。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.印刷电路板与fpc柔性电缆线的装配方法，包括：
7.选用机器人基座世界坐标作为基础坐标系，通过离线标定算法，得到所述基础坐标系与图像坐标系之间的位姿关系；
8.定位得到所述印刷电路板与所述fpc柔性电缆线上装配件的像素坐标，通过所述位姿关系将所述像素坐标转换到所述基础坐标系中，得到转换后的所述像素坐标之间的补偿差值；
9.所述机械手根据所述补偿差值移动完成所述印刷电路板与所述fpc柔性电缆线之间的装配。
10.进一步地，得到所述基础坐标系与图像坐标系之间的位姿关系，包括：
11.根据所述基础坐标系与图像坐标系进行一次标定，得到一次变换矩阵；
12.对所述一次变换矩阵进行偏差补偿，更新所述基础坐标系进行二次标定，得到二次变换矩阵，作为所述基础坐标系与图像坐标系之间的位姿关系。
13.进一步地，对所述一次变换矩阵进行偏差补偿，更新所述基础坐标系进行二次标定，包括：
14.控制机械手转动，根据所述一次变换矩阵计算出所述机械手的旋转中心与 mark点之间的偏差位置关系；
15.根据所述偏差位置关系对所述一次变换矩阵进行补偿，更新所述基础坐标系进行二次标定，得到二次变换矩阵作为所述基础坐标系与图像坐标系之间的位姿关系。
16.更进一步地，所述位姿关系应用的公式为p＝rq+p0，其中p为图像坐标系，q 为基
础坐标系，p0为图像坐标系与基础坐标系之间的偏移量，r为旋转矩阵，r＝ rz*ry*r
x
，具体为：
17.r＝rz*ry*r
x
＝r
x
*ry*rz＝x1y2z3，其中，
[0018][0019][0020]
故
[0021]
其中c为cos，s为sin，r
x
、ry、rz分别为与x、y、z轴的旋转关系。
[0022]
进一步地，定位得到所述印刷电路板与所述fpc柔性电缆线上装配件的像素坐标，通过所述位姿关系将所述像素坐标转换到所述基础坐标系中，得到转换后的所述像素坐标之间的补偿差值，包括：
[0023]
定位识别所述印刷电路板上装配件的第一像素坐标，以及所述fpc柔性电缆线上的第二像素坐标；
[0024]
根据所述位姿关系将所述第一像素坐标和所述第二像素坐标，转换为第一基础坐标和第二基础坐标；
[0025]
进一步得到所述第一基础坐标和所述第二基础坐标之间的坐标差值，作为机械手的补偿差值。
[0026]
进一步地，定位得到所述印刷电路板与所述fpc柔性电缆线上装配件的像素坐标之前，所述方法还包括：
[0027]
通过所述位姿关系得到印刷电路板与fpc柔性电缆线在来料工装上的初始位置；
[0028]
机械手根据所述初始位置抓取印刷电路板与fpc柔性电缆线，将所述印刷电路板放置到置物台上。
[0029]
进一步地，定位识别置物台上印刷电路板上作为装配件的插座的第一像素坐标，定位识别机械手上fpc柔性电缆线上作为装配件的插头的第二像素坐标。
[0030]
更进一步地，所述方法还包括：
[0031]
在进行印刷电路板与fpc柔性电缆线之间的装配时，获取机械手的装配力度和装配深度，根据所述装配力度和所述装配深度判定装配的精准度。
[0032]
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现所述的印刷电路板与fpc柔性电缆线的装配方法。
[0033]
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的印刷电路板与fpc柔性电缆线的装配方法。
[0034]
由以上本技术实施方式提供的技术方案可见，本技术通过采集到的基础坐标系与
图像坐标系进行二次标定得到位姿关系，一次标定得到基础坐标系与图像坐标系的一次变换矩阵，二次标定对机械手的旋转中心与mark点之间的偏差案进行补偿，得到不受机械手的抓取点与物料的装配点之间的偏差影响的二次变换矩阵，作为位姿关系，这样在定位识别出印刷电路板与fpc柔性电缆线上装配件的像素坐标之后，通过仿射变换矩阵将像素坐标转换到统一坐标系中进行差值的计算，机械手依据差值进行精准的补偿差值的运转，便不需要人工对标准位进行重复调整，并且在装配时针对相对应的装配力度和装配深度进行检测，从而实现效率高的精准装配。
附图说明
[0035]
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0036]
图1为本发明实施例一提供的印刷电路板与fpc柔性电缆线的装配方法的方法步骤流程示意图；
[0037]
图2为本发明实施例一提供的印刷电路板与fpc柔性电缆线的装配方法的步骤s100的流程示意图；
[0038]
图3为本发明实施例一提供的印刷电路板与fpc柔性电缆线的装配方法的步骤s100流程示意图；
[0039]
图4为本发明实施例一提供的印刷电路板与fpc柔性电缆线的装配方法的步骤s200流程示意图；
[0040]
图5为本发明实施例一提供的印刷电路板与fpc柔性电缆线的装配方法的步骤流程示意图；
[0041]
图6为应用本发明提供的印刷电路板与fpc柔性电缆线的装配方法的装置的立体结构示意图；
[0042]
图7为本发明另一实施例的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
[0043]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0044]
实施例一
[0045]
本技术的该实施例提供了能够通过建立基础坐标系与图像坐标系之间的位姿关系，实现高效率的精准装配的印刷电路板与fpc柔性电缆线的装配方法，如图1所示，其方法步骤包括：
[0046]
s100，选用机器人基座世界坐标作为基础坐标系，通过离线标定算法，得到所述基础坐标系与图像坐标系之间的位姿关系；
[0047]
s200，定位得到所述印刷电路板与所述fpc柔性电缆线上装配件的像素坐标，通过所述位姿关系将所述像素坐标转换到所述基础坐标系中，得到转换后的所述像素坐标之间的补偿差值；
[0048]
s300，所述机械手根据所述补偿差值移动完成所述印刷电路板与所述fpc柔性电
缆线之间的装配。
[0049]
通过建立基础坐标系与图像坐标系之间的位姿关系，将识别到的装配物料的像素坐标转换到统一坐标系中进行差值的计算，进而控制机械手进行精准的补偿差值的运转，解决了机械手的抓取点与物料的装配点之间的坐标偏差，也不需要人工对标准位进行重复调整，从而实现高效率的精准装配。
[0050]
本实施例中，步骤s100中获得位姿关系具体是通过两次标定得到，如图2 所示，其具体为：
[0051]
s101，根据所述基础坐标系与图像坐标系进行一次标定，得到一次变换矩阵；
[0052]
s102，对所述一次变换矩阵进行偏差补偿，更新所述基础坐标系进行二次标定，得到二次变换矩阵，作为所述基础坐标系与图像坐标系之间的位姿关系。
[0053]
其中，上述的以此标定是为了建立基本的基础坐标与系与图像坐标系之间的一次变换矩阵，其具体为控制机械手在相机的视野内移动，移动得到一定的点数之后便能够换算得到对应的矩阵；之后由于机械手的抓取点的坐标和物料的装配点之间是存在坐标偏差的，例如机械手的抓取点与长条形状的fpc柔性电缆线端部的插头装配件之间，便存在坐标偏差，故通过二次标定补充这一偏差，更新得到二次变换矩阵作为最终的位姿关系。
[0054]
其中步骤s102当中的二次标定，具体是通过旋转机械手实现，如图3所示，其具体可以包括：
[0055]
s103，控制机械手转动，根据所述一次变换矩阵计算出所述机械手的旋转中心与mark点之间的偏差位置关系；
[0056]
s104，根据所述偏差位置关系对所述一次变换矩阵进行补偿，更新所述基础坐标系进行二次标定，得到二次变换矩阵作为所述基础坐标系与图像坐标系之间的位姿关系。
[0057]
所述位姿关系应用的公式为p＝rq+p0，其中p为图像坐标系中的坐标，q为基础坐标系中的坐标，p0为图像坐标系与基础坐标系之间的偏移量，r为旋转矩阵，r＝rz*ry*r
x
，具体为：
[0058]
r＝rz*ry*r
x
＝r
x
*ry*rz＝x1y2z3，其中，
[0059][0060][0061]
故
[0062]
其中c为cos，s为sin，r
x
、ry、rz分别为与x、y、z轴的旋转关系。
[0063]
上述位姿关系的计算公式中，通过机械手运动在标定板上进行多次标定，进而计算出图像坐标系与基础坐标系之间的偏移量p0(x0，y0，z0)，以及与x、y、 z轴之间旋转关系r。具体为，在基础坐标系中采取足够的采样点的坐标m1、 m1……
m1，由图像坐标系中的初始
坐标m0分别与各个采样点之间的δm，基于上述计算公式和多次标定，推算出偏移量p0和旋转关系r。
[0064]
如图4所示，在本技术提供的该实施例中，步骤s200，定位得到所述印刷电路板与所述fpc柔性电缆线上装配件的像素坐标，通过所述位姿关系将所述像素坐标转换到所述基础坐标系中，得到转换后的所述像素坐标之间的补偿差值，其具体可以包括：
[0065]
s201，定位识别所述印刷电路板上装配件的第一像素坐标，以及所述fpc柔性电缆线上的第二像素坐标；
[0066]
s202，根据所述位姿关系将所述第一像素坐标和所述第二像素坐标，转换为第一基础坐标和第二基础坐标；
[0067]
s203，得到所述第一基础坐标和所述第二基础坐标之间的坐标差值，作为机械手的补偿差值。
[0068]
这样通过仿射变换矩阵将像素坐标转换到统一坐标系中进行差值的计算，机械手依据差值进行精准的补偿差值的运转，便不需要人工对标准位进行重复调整。
[0069]
在本技术的另一实施例即实施例二中，在步骤s200的定位得到所述印刷电路板与所述fpc柔性电缆线上装配件的像素坐标之前，如图5所示，所述方法还包括：
[0070]
s001，通过所述位姿关系得到印刷电路板与fpc柔性电缆线在来料工装上的初始位置；
[0071]
s002，机械手根据所述初始位置抓取印刷电路板与fpc柔性电缆线，将所述印刷电路板放置到置物台上。
[0072]
之后步骤s200中的定位识别步骤识别的是印刷电路板的插座位置以及fpc 柔性电缆线的插头位置，其具体为：定位识别置物台上印刷电路板上作为装配件的插座的第一像素坐标，定位识别机械手上fpc柔性电缆线上作为装配件的插头的第二像素坐标，通过所述位姿关系得到第一像素坐标和第二像素坐标之间的补偿差值。
[0073]
在本技术提供的该实施例中，如图5所示，在进行装配时，所述方法还包括： s400，在进行印刷电路板与fpc柔性电缆线之间的装配时，获取机械手的装配力度和装配深度，根据所述装配力度和所述装配深度判定装配的精准度。
[0074]
由于在装配时，在允许的精度误差范围内，装配力度和装配的深度是相对应的，若插头和插座之间没有对准，那么装配力度便会远大于装配深度对应的力度，故获取装配力度和装配深度是能够反映印刷电路板和fpc柔性电缆线之间的装配精度的。
[0075]
通过上述实施例，可以看出本技术在进行物料的装配之前，通过采集到的基础坐标系与图像坐标系进行二次标定得到位姿关系，一次标定得到基础坐标系与图像坐标系的一次变换矩阵，二次标定对机械手的旋转中心与mark点之间的偏差案进行补偿，得到不受机械手的抓取点与物料的装配点之间的偏差影响的二次变换矩阵，作为位姿关系。
[0076]
之后进行装配步骤，首先通过所述位姿关系得到印刷电路板与fpc柔性电缆线在来料工装上的初始位置，机械手根据所述初始位置抓取印刷电路板与fpc柔性电缆线，将所述印刷电路板放置到置物台上；在定位识别出印刷电路板与机械手上fpc柔性电缆线上装配件的像素坐标之后，通过仿射变换矩阵将像素坐标转换到统一坐标系中进行差值的计算，机械手依据差值进行精准的补偿差值的运转，便不需要人工对标准位进行重复调整，并且在装配时针对相对应的装配力度和装配深度进行检测，从而实现效率高的精准装配。
[0077]
如图6所示，还提供了应用本技术提供的印刷电路板与fpc柔性电缆线的装配方法的装置的立体结构示意图，其中，第一视觉单元11设于所述机械手2上，与所述机械手2同步移动即实现眼在手上的结构，不仅能够获取物料在来料工装上的初始位置，还能够跟随机械手2至置物台上方用于获取放置其上的印刷电路板的插座位置；第二视觉单元12固定设于机械手2底座所处平面的位置，自上而下获取机械手2抓取的fpc柔性电缆线的插头位置。
[0078]
相对应的，第一视觉单元11和第二视觉单元12分别对应有第一图像坐标系和第二图像坐标系，并通过上述实施例提供的装配方法中的方法步骤，得到两图像坐标系分别与基础坐标系之间的位姿关系，从而进行第一像素坐标和第二像素坐标的转换并得到所述像素坐标之间的补偿差值，完成印刷电路板与fpc柔性电缆线的装配。
[0079]
眼在手上的视觉单元的设置，能够避免由于视觉装置位置的单独设置，例如设于可滑动的轨道导致的多次操作之后产生位置误差的问题，并且机械手2的动线不会受到额外的装置结构影响。从而实现本技术提供的印刷电路板与fpc柔性电缆线的装配方法的实现效率高的精准装配的技术效果。
[0080]
本发明公开的计算机设备的一个实施例的结构示意图如图7所示，其包括存储器201和处理器202。其中:存储器201可以是磁盘、闪存或其它任何非易失性存储介质。存储器202用于存储上述的印刷电路板与fpc柔性电缆线的装配方法的对应实施例中的指令。处理器202耦接至存储器201,可以作为一个或多个集成电路来实施,例如微处理器或微控制器。该处理器202用于执行存储器201中存储的指令,能够通过建立基础坐标系与图像坐标系之间的位姿关系，实现高效率的精准装配。
[0081]
在另一实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现所述的印刷电路板与fpc柔性电缆线的装配方法的步骤。本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、设备、或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、 cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0082]
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。