专利名称：一种用轮廓重心法定位PCB板Mark点的方法
技术领域：
本发明涉及PCB焊接视觉检测领域，特别是关于一种用轮廓重心法定位PCB板Mark点的方法，使得在定位、校正PCB板时，能够有效的提高补偿精度。
背景技术：
随着计算机数字图像处理技术和无损检测技术的发展，现在检测与识别技术日益朝着智能化、高可靠性、高速自动化在线检测方向发展。计算机视觉技术和可靠性技术是现代检测的两大技术基础。机器视觉在工业检测领域已被成功的应用，其中即包括了对PCB(印制电路板)的自动检测，实现对电路板的自动定位以及基准的校正，在生产中对准确安置元器件有着重要的作用，这是因为在焊接PCB板上的元器件时，由于每次放PCB板，板的位置容易发生偏移，所以焊接焊盘时就不能焊准。为了使焊接时能够焊准，必须采取一定措施将PCB板准确定位。在PCB板设计阶段，设计者通常会制作mark点作为定位基准，有了准确的位置关系，才可以为后续有效的检测做好基础。PCB的Mark点是电路板设计中PCB应用于自动贴片机上的位置识别点，也叫标记点或特征点。视觉检测PCB板的基本原理是在图像处理后，根据像素点的统计判断出标识的位置，然后将检测到的标识点与标准定位点进行比较，如果发现误差则予以补偿，提高PCB板的定位精度。现有对PCB板自动检测的图像处理方法是图像匹配法。但是这个方法只能处理像素级别的，不能处理亚像素级别的。且该方法受外界光照的影响，当外界光源变化较大时，该方法会出现误报的情况。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种用轮廓重心法定位PCB板Mark点的方法。使用该方法能够提高PCB板的定位准确度，提高焊接精度。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种用轮廓重心法定位PCB板Mark点的方法，特征是以在初始编程时提取的Mark点为基准点，将待检测板的Mark点取轮廓重心，与基准点重心相比较，利用重心之间的偏移来进行PCB板补偿。取待检测板的Mark点轮廓重心，及与基准Mark点比较、补偿的具体方法如下I)用相机拍摄下待检测PCB板含有Mark点的图像，显示在电脑显示屏上，然后用焊锡机器人自带的截图控件在当前视场中截取含有Mark点的区域图像；2)焊锡机器人对截取的Mark点区域图像进行二值化处理，得到二值化图像；3)对二值化图像提取Mark点的实际轮廓；4)对提取的实际轮廓求重心；5)按照I) 4)步骤，提取另外至少一个检测Mark点轮廓的重心6)提取好了所有检测Mark点轮廓重心之后，将基准Mark点的重心和检测Mark点的轮廓重心进行比较，利用比较的偏移量来进行PCB板补偿。步骤2)中所述的图像二值化处理，就是将图像上的像素点的灰度值只设置为O或255，在焊锡机器人计算软件中设置一个灰度阀值，当截取的Mark点图像中的像素点的灰度值大于或等于灰度阀值时，这些像素点被判定为Mark点像素点，其灰度值用255表示；当截取的Mark点图像中的像素点的灰度值小于灰度阀值时，这些像素点被判定为Mark点以外的像素点，灰度值用O表示。步骤3)中所述的对二值化图像提取Mark点的实际轮廓，提取的方法有根据Mark点区域中像素点的总数，求出轮廓的面积，根据面积求出轮廓的半径，、周长、矩形度、圆形度、偏心率、宽长比，以这些来表征轮廓。步骤4)中对Mark点的实际轮廓求重心的方法是将轮廓的所有点的X、Y坐标分别加起来求平均值，平均坐标值即为重心。步骤6)中利用基准Mark点的重心和检测Mark点的重心之间的偏移来进行PCB 板补偿的方法是根据基准的Mark点和检测的Mark点的位置(可以取多个点比较)，求出以基准Mark点为参考点的水平垂直偏移和旋转角度，并根据这个旋转角度求出PCB板的旋转偏移，进而除了可以对PCB板进行水平、垂直偏移补偿外，还可以对PCB板进行旋转补偿。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点I、本方法是通过提取PCB板上Mark点的轮廓重心，利用基准Mark点和检测Mark点重心之间的偏移来进行PCB板补偿。算法跟Mark点的形状无关，且不受光照强弱的影响，精度在亚像素级别，补偿精度较高，只是补偿的精度跟使用的工业相机有关系，当相机的像元尺寸越小时，补偿的精度越高，当相机的像元尺寸越大时，补偿的精度越低。2、本方法中，截取二个甚至多个Mark点计算各自的重心，然后与基准Mark点进行比较，多个点能够准确的计算出PCB板的旋转角度，从而能够准确补偿。如果只求一个，只能确定“X轴”水平方向和“Y轴”垂直方向的偏移量。3、二值化的优点是能够获取清晰的图像轮廓，所以本方法利用二值化法对截取的图像进行处理，利用获得轮廓来提取该轮廓的重心；求重心的方法也比较简单，就是将轮廓的所有点加起来求平均坐标值。4、在二值化处理结果中，可以表征实际轮廓的参数有轮廓的面积、轮廓的周长、轮廓的矩形度、轮廓的圆形度、轮廓的偏心率和轮廓的宽长比，通过这些条件都可以找到真正想要的轮廓。5、通过重心偏移来进行补偿的PCB板，补偿后焊接时，不会因为PCB板的位置发生偏移而焊接不准。
图I是用相机截取Mark点所在区域的图像(灰度图)；图2是二值化处理后的图像(黑白图)。
具体实施例方式下面结合附图对本发明方案进行详细的描述。本发明采用轮廓重心法定位PCB板，所谓轮廓重心法就是率先提取待检测板Mark点的轮廓重心，利用基准Mark点(基准Mark点是指我们在编程的时候提取的Mark点)和检测Mark点重心之间的偏移来进行PCB板补偿。具体操作步骤如下I、用相机拍摄下含有Mark点的PCB图像，显示在电脑显示屏上(称为FOV视场，FOV是指相机当前所拍摄的实际区域)，然后用焊锡机器人自带的截图控件在当前视场中截取含有Mark点的区域图像,如图I所示。2、焊锡机器人对截取的Mark点区域图像进行二值化处理，得到二值化图像，即黑白效果图，如图2所示。图像的二值化处理，就是将图像上的像素点的灰度值只设置为O或255，在焊锡机器人自带的计算软件中设置一个灰度阀值，当截取的Mark点图像中的像素点的灰度值大于或等于灰度阀值时，这些像素点被判定为属于特定物体，其灰度值用255表示，即将这些像素点设置为白色；当截取的Mark点图像中的像素点的灰度值小于灰度阀值时，这些像素点被排除在物体区域以外，灰度值为0，即将这些像素点设置为黑色，表示背景或者例外的物体区域。3、对二值化图像提取Mark点的实际轮廓。提取的实际轮廓指的是图2中白色像素点和黑色像素点相交处的那个圆环。在二值化处理结果中，可以表征实际轮廓的参数包括轮廓的面积、轮廓的周长、轮廓的矩形度、轮廓的圆形度、轮廓的偏心率和轮廓的宽长比，通过这些条件来找到我们真正想要找到的轮廓。注在二值化处理的图形中，白色像素点的区域为Mark点区域，黑色像素点的区域为非Mark点区域。根据Mark点区域中像素点的总数，可以求出轮廓的面积。求出轮廓的面积之后，就可以求出轮廓的半径，知道了半径就可以求出轮廓的周长、轮廓的矩形度、轮廓的圆形度、轮廓的偏心率和轮廓的宽长比。4、根据用户需求，选择上述某一种轮廓表征方式，如选择轮廓的面积，通过轮廓的面积来过滤掉一些不需要的轮廓，从而可以实现提取感兴趣的轮廓，并提取该轮廓的重心。
对Mark点的实际轮廓求重心的方法是将轮廓的所有点加起来求平均坐标值，平均坐标值即为重心。5、根据1-4的步骤，求出另外一个Mark点轮廓的重心(求两个Mark点的轮廓重心的好处是可以补偿PCB板的旋转；如果只求一个Mark点，只能确定“X轴”水平方向和“Y轴”垂直方向的偏移量。也就是说求一个Mark点也行，但是会影响补偿精度，导致焊接不准确，所以求二个Mark点)。6、提取好了重心之后，利用基准Mark点的重心和检测Mark点的重心之间的偏移来进行PCB板补偿。补偿的方法是根据二个基准的Mark点和二个检测的Mark点的位置(或多个Mark点也可以)，求出以基准Mark点为参考点的水平垂直偏移和旋转角度，并根据这个旋转角度求出PCB板的旋转偏移，进而除了可以对PCB板进行水平、垂直偏移补偿外，还可以对PCB板进行旋转补偿。本发明重点是找到待检测板的mark点，然后与基准mark点比较，比较之后算出偏移量。算法跟Mark点的形状无关，精度在亚像素级别，补偿精度较高。只是补偿的精度跟使用的工业相机有关系，当相机的像元尺寸越小时，补偿的精度越高，当相机的像元尺寸越大时，补偿的精度越低。·
权利要求
1.一种用轮廓重心法定位PCB板Mark点的方法，其特征在于是以在初始编程时提取的Mark点为基准点，将待检测板的Mark点取轮廓重心，与基准点重心相比较,利用重心之间的偏移来进行PCB板补偿。
2.根据权利要求I所述的用轮廓重心法定位PCB板Mark点的方法，其特征在于取待检测板的Mark点轮廓重心，及与基准Mark点比较、补偿的具体方法如下 1)用相机拍摄下待检测PCB板含有Mark点的图像，显示在电脑显示屏上，然后用焊锡机器人自带的截图控件在当前视场中截取含有Mark点的区域图像； 2)焊锡机器人对截取的Mark点区域图像进行二值化处理，得到二值化图像； 3)对二值化图像提取Mark点的实际轮廓； 4)对提取的实际轮廓求重心； 5)按照I) 4)步骤,提取另外至少一个检测Mark点轮廓的重心； 6)提取好了所有检测Mark点轮廓重心之后，将基准Mark点的重心和检测Mark点的轮廓重心进行比较，利用比较的偏移量来进行PCB板补偿。
3.根据权利要求2所述的用轮廓重心法定位PCB板Mark点的方法，其特征在于步骤2)中所述的图像二值化处理，就是将图像上的像素点的灰度值只设置为O或255，在焊锡机器人计算软件中设置一个灰度阀值，当截取的Mark点图像中的像素点的灰度值大于或等于灰度阀值时，这些像素点被判定为Mark点像素点，其灰度值用255表示；当截取的Mark点图像中的像素点的灰度值小于灰度阀值时，这些像素点被判定为Mark点以外的像素点，灰度值用O表示。
4.根据权利要求2所述的用轮廓重心法定位PCB板Mark点的方法，其特征在于步骤3)中所述的对二值化图像提取Mark点的实际轮廓，提取的方法有根据Mark点区域中像素点的总数，求出轮廓的面积，根据面积求出轮廓的半径，、周长、矩形度、圆形度、偏心率、宽长比，以这些来表征轮廓。
5.根据权利要求2所述的用轮廓重心法定位PCB板Mark点的方法，其特征在于步骤4)中对Mark点的实际轮廓求重心的方法是将轮廓的所有点加起来求平均坐标值，平均坐标值即为重心。
6.根据权利要求2所述的用轮廓重心法定位PCB板Mark点的方法，其特征在于步骤6)中利用基准Mark点的重心和检测Mark点的重心之间的偏移来进行PCB板补偿的方法是根据至少一个基准Mark点和至少一个检测Mark点的位置，求出以基准Mark点为参考点的水平垂直偏移和旋转角度，并根据这个旋转角度求出PCB板的旋转偏移，进而除了可以对PCB板进行水平、垂直偏移补偿外，还可以对PCB板进行旋转补偿。
全文摘要
本发明公开了一种用轮廓重心法定位PCB板Mark点的方法，其特征在于以在初始编程时提取的Mark点为基准点，将待检测板的Mark点取轮廓重心，与基准点重心相比较，利用重心之间的偏移来进行PCB板补偿。本方法是通过提取PCB板上Mark点的轮廓重心，利用基准Mark点和检测Mark点重心之间的偏移来进行PCB板补偿。轮廓重心采用二值化图像求得，方法简单易行。算法跟Mark点的形状无关，且不受光照强弱的影响，精度在亚像素级别，补偿精度较高。
文档编号G06K9/32GK102930266SQ20121036918
公开日2013年2月13日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日
发明者廖怀宝 申请人:廖怀宝