基于双目视觉的插件元件针脚视觉定位方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及利用双目视觉的非接触方法对插件元件的针脚进行定位，从而对插件 元件进行定位，具体是一种基于双目视觉的插件元件针脚视觉定位方法及装置。
【背景技术】
[0002] 随着电子产品的市场不断发展，电子产品的生产效率需要不断提高，生产的自动 化程度需要不断提高。目前市场上的一部分电子产品，因为对体积的要求没那么严格，为了 控制成本，广泛应用插件元件。随着电子产品需求量的不断提高，人工插件的效率和质量已 经无法满足目前的生产需要，需要通过自动化插件设备代替人工插件的过程，自动化插件 设备的核心技术是一种准确和快速的元件定位方法。
[0003] 目前利用机器视觉定位插件电子元件，有通过侧面激光给针脚打光，利用底部相 机100采集针脚端部对光线的折射来定位针脚，如图1所示。这种方法机械手101夹持待检测 元件102,激光线光源103从待检测元件的侧面打光，线光源的光照到针脚底端部，经过针脚 底端部倒角反射光线进入镜头，在底部相机中成像。但是如果待检测元件本体是白色，本体 反光和透光严重干扰针脚的定位，受本体颜色以及环境光线的限制较大；除此之外由于针 脚端部倒角工艺的不一致性，这些倒角的质量差异会影响定位的准确性。
[0004] 目前利用机器视觉定位电子元件，还有通过侧面平行光103打光利用另一侧的相 机100采集元件本体各方向的投影来确定元件的位置和姿态，如图2、3所示。这种方法是用 吸盘101吸住电子元件102,经过元件侧面平行光103打光，待检测元件本体遮挡住一部分光 线，其他部位的光线进入在待检测元件的另一侧的镜头，在相机形成元件本体的投影图像。 但是该方法只能通过吸盘吸取元件，因为需要通过元件本体的投影确定元件的位置和姿 态，所以不能通过机械手夹持待定位元件，所以无法应用于一些上表面不光滑的电子元件； 而且需要配合旋转运动采集元件本体多个方向的投影图像，不但计算量大，而且该定位方 法需要待检测元件在检测位停顿一定的时间配合旋转运动采集多个方向的投影图像，如果 使用到自动化插件设备，这种定位方法会使插件效率大大降低。对于一部分本体形状不规 则或其针脚相对本体位置精度不高的插件元件，这种通过本体的定位方法，针脚定位的误 差比较大，可能造成针脚无法插入电路板。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供基于双目视觉的插件元件针脚视觉定位方法，基于图像处 理给予确定针脚定位，及通过坐标转换，确定元件姿态。
[0006] 本发明的另一目的在于克服上述现有技术的缺点，提供基于双目视觉的插件元件 针脚视觉定位装置，通过采集元件针脚的投影图像，可以有效稳定地检测所有针脚，不受待 检测元件本体颜色和针脚端部倒角质量的影响；而通过对针脚直接进行定位，克服了本体 投影定位的精度缺点，以及需要通过旋转元件采集不同方向图像的效率低的缺点。
[0007] 为实现方法目的，本发明采用如下技术方案： 基于双目视觉的插件元件针脚视觉定位方法，该方法包括有如下步骤： (1) 在一取景平面上，从不同角度获取待定位元件的针脚的投影图像； (2) 经过电脑分析处理获得步骤（1)的待定位元件的针脚处在取景平面上的位置； (3) 重复上述步骤（1)、（2)获得待定位元件的另一针脚处在取景平面上的位置； (4) 经过电脑分析处理，把取景平面上两个针脚图像位置转换到世界坐标系中，得到世 界坐标系中针脚的位置，以此确定待定位元件中心位置以及元件姿态。
[0008] 为实现装置目的，本发明采用如下技术方案： 基于双目视觉的插件元件针脚视觉定位装置，该装置包括两个相机，一个光源，一个直 线运动装置，一个夹持待定位元件的气缸夹持机构;其中： 两个相机位于待定位元件的针脚的一侧，光源位于待定位元件的另一侧，光线通过待 定位元件的针脚区域，目标针脚的轮廓投影在相机成像，两个相机采集的针脚投影图像可 以确定针脚在两个相机光轴所在平面的位置； 气缸夹持机构夹持待定位元件，由直线运动装置控制待定位元件通过两个相机和光源 之间的区域，通过控制直线运动装置的速度使两个相机都可以采集到目标针脚投影图像， 由直线运动装置的位移传感器确定待定位元件的位置，返回信号给控制电脑控制相机拍照 和光源开关。
[0009] 上述方案进一步是：所述气缸夹持机构与直线运动装置之间有旋转运动机构桥 接。
[0010] 上述方案进一步是:所述直线运动装置为电机-丝杆直线运动机构，包括有伺服电 机、丝杆、丝杆螺母，丝杆螺母套装在丝杆上，伺服电机驱动丝杆旋转，丝杆螺母沿丝杆轴向 往复移动，丝杆螺母连接旋转运动机构，旋转运动机构再连接气缸夹持机构。
[0011] 上述方案进一步是:所述电脑分别通过总线进行通信连接的运动控制器、图像采 集卡、摄像控制器、光源控制器，以此对应连接直线运动装置、相机、光源及气缸夹持机构， 电脑设有图像处理模块、CPU、存储器、人机接口，其中： 所述的运动控制器与所述直线运动装置相连接;所述由两个相机和一个光源分别与所 述摄像控制器和光源控制器连接，所述摄像控制器用于实现所述两个方向相机的图像采 集，所述光源控制器用于实现所述光源的开关控制，用于配合相机采集图像;所述两个方向 相机的信号输出端与所述图像采集卡分别连接，所述图像采集卡用于将相机采集的数字图 像信号送给所述CPU处理或到所述存储器保存;所述直线运动装置的位移传感器与I/O 口连 接，反馈待检测元件的位置给CPU，用于控制相机和光源工作。
[0012] 本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果： (1)本视觉定位方法通过两个光轴与针脚垂直的相机可以检测出待检测元件针脚在水 平面中的位置以及元件的姿态。
[0013] (2)本视觉定位方法结合直线运动机构，使得相机可以在机械手抓取电子元件运 动的过程中采集元件针脚的投影图像，不需要通过旋转获得各个角度的图像信息，可以大 大节省插件元件的定位检测时间。
[0014] (3)本视觉定位方法通过背光打光的方式，利用针脚的投影图像对待检测元件的 针脚进行定位，避免了待检测元件本体透光和反光以及针脚端部倒角质量对针脚定位效果 的影响。
[0015] (4)本视觉定位方法通过直接采集元件针脚的图像来定位元件，有效消除了通过 元件本体的图像来定位元件位置的误差，大大提高了元件定位的精准度。
[0016] (5)本发明可用于插件技术行业的高速高精度自动光学检测。
[0017]【附图说明】： 下面结合附图及实施案例对本发明作进一步描述： 图1为现有侧面激光打光针脚定位装置简图； 图2为现有电子元件本体定位装置简图； 图3为图2的仰视简图； 图4为本发明元件定位装置正视图； 图5为本发明元件定位装置上视图； 图6为普通镜头针孔成像模型； 图7为双普通镜头相机坐标系； 图8为双相机坐标系以及垂直坐标系； 图9为垂直坐标系以及世界坐标系； 图10为两个针脚定位不意图； 图11为双远心镜头相机坐标系； 图12本发明检测系统构框图。
[0018]
【具体实施方式】： 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于 此。
[0019] 本发明提供的基于双目视觉的插件元件针脚视觉定位方法，该方法包括有如下步 骤： (1) 在一取景平面上，从不同角度获取待定位元件的针脚的投影图像； (2) 经过电脑分析处理获得步骤（1)的待定位元件的针脚处在取景平面上的位置； (3) 重复上述步骤（1)、（2)获得待定位元件的另一针脚处在取景平面上的位置； (4) 经过电脑分析处理，把取景平面上两个针脚图像位置转换到世界坐标系中，得到世 界坐标系中针脚的位置，以此确定待定位元件中心位置以及元件姿态。
[0020] 参阅图4~12所示，本发明针对上述方法提供的基于双目视觉的插件元件针脚视觉 定位装置包括两个相机6、7，一个光源8，一个直线运动装置，一个夹持待定位元件的气缸夹 持机构4;其中： 两个相机6、7位于待定位元件5的针脚的一侧，光源8位于待定位元件5的另一侧，光线 通过待定位元件的针脚区域，目标针脚的轮廓投影在相机成像，两个相机采集的针脚投影 图像可以确定针脚在两个相机光轴所在平面的位置； 气缸夹持机构4夹持待定位元件，由直线运动装置控制待定位元件通过两个相机和光 源之间的区域，通过控制直线运动装置的速度使两个相机都可以采集到目标针脚51投影图 像，由直线运动装置的位移传感器确定待定位元件的位置，返回信号给控制电脑控制相机 拍照和光源开关。
[0021 ] 实施例1: 如图4、5所不，本装置包括相机6、相机7，光源8，气缸夹持机构4及直线运动装置。气缸 夹持机构4与直线运动装置之间有旋转运动机构3桥接。所述直线运动装置为电机-丝杆直 线运动机构，包括有伺服电机11、丝杆9、丝杆螺母2,丝杆9通过滚动轴承10安装在支架1上， 丝杆螺母2套装在丝杆9上，伺服电机11驱动丝杆9旋转，丝杆螺母2沿丝杆轴向往复移动，丝 杆螺母2连接旋转运动机构3，旋转运动机构3再连接气缸夹持机构4。图12所示，所述电脑分 别通过总线进行通信连接的运动控制器、图像采集卡、摄像控制器、光源控制器，以此对应 连接直线运动装置、相机、光源及气缸夹持机构，电脑设有图像处理模块、CPU、存储器、人机 接口，其中：所述的运动控制器与所述直线运动装置相连接;所述由两个相机和一个光源分 别与所述摄像控制器和光源控制器连接，所述摄像控制器用于实现所述两个方向相机的图 像采集，所述光源控制器用于实现所述光源的开关控制，用于配合相机采集图像;所述两个 方向相机的信号输出端与所述图像采集卡分别连接，所述图像采集卡用于将相机采集的数 字图像信号送