印制电路板的组装方法及相关装置与流程

本申请涉及印制电路板的自动组装领域，具体而言，涉及印制电路板的组装方法及相关装置。

背景技术：

近十几年来，我国印制电路板(printedcircuitboard，pcb)制造行业发展迅速，总产值、总产量双双位居世界第一。由于电子产品日新月异，价格战改变了供应链的结构，中国兼具产业分布、成本和市场优势，已经成为全球最重要的印制电路板生产基地。

现有的pcb板的组装技术包括全人工对位和半人工对位。全人工对位(即通常所说的人工组装)，这种技术存在明显的缺陷，暂不考虑全人工对位的劳务成本，单从技术上来看，人工组装效果有较大的误差，并且组装成品的次品率很高；半人工对位(即通常所说的人机结合组装)，这与全人力相比确实有一定的进步，但是从组装效果上来看，由于是人眼来计算引导的，所以误差依然是很大，另外效率也比较低。

技术实现要素：

为了至少克服现有技术中的上述不足，本申请的目的之一在于提供一种印制电路板的组装方法及相关装置。

第一方面，本申请实施例提供一种印制电路板的组装方法，应用于机械臂，pcb安装台上具有第一相机，所述机械臂上安装有第二相机，所述方法包括：当待装核心板被移动至所述pcb安装台的第一位置时，发送图像获取指令至所述第一相机，获取第一图像；根据所述第一图像，获取所述待装核心板的抓取中心；根据所述抓取中心，抓取所述待装核心板；将所述机械臂移动至第二位置，并通过所述第二相机获取第二图像；所述第二图像用于确定所述pcb安装台上是否具有待装底板；将所述第二图像与预设图像进行匹配，判断所述待装底板的第一安装点位是否处于未安装状态；所述第一安装点位为所述待装底板的任意一个核心板安装点位；若是，则将所述待装核心板安装至所述第一安装点位。

在可选的实施方式中，所述根据所述第一图像，获取所述待装核心板的抓取中心，包括：提取所述第一图像中与第一预设特征匹配的目标特征；获取与所述目标特征对应的第一匹配区域；通过第一预设规则，获取所述第一匹配区域的中心特征位置；根据所述中心特征位置，获取所述抓取中心。

在可选的实施方式中，所述第一预设规则为blob算法，所述通过第一预设规则，获取所述第一匹配区域的中心特征位置，包括：将所述第一匹配区域的中心点作为第一待定点；根据所述blob算法和所述第一待定点，确定所述中心特征位置。

在可选的实施方式中，所述待装底板上具有孔洞，所述预设图像具有所述待装底板的标准孔洞特征。所述将所述第二图像与预设图像进行匹配，包括：按照阈值处理算法，提取所述第二图像中所述待装底板的第一孔洞特征；按照blob算法，对所述第一孔洞特征进行优化，获取待匹配孔洞特征；将所述待匹配孔洞特征与所述标准孔洞特征进行匹配。

在可选的实施方式中，在所述根据所述第一图像，获取所述待装核心板的抓取中心之后，所述方法还包括：接收所述pcb安装台发送的位置指令；所述位置指令表征所述pcb安装台上的所述待装核心板的放置信息和位置信息；根据所述位置指令，判断是否抓取所述核心板；若是，则执行所述根据所述抓取中心，抓取所述待装核心板的步骤。

在可选的实施方式中，当获取所述第一图像或所述第二图像之后，所述方法还包括：为所述第一图像或所述第二图像进行动态补偿。

第二方面，本申请实施例提供一种印制电路板的组装机械臂，pcb安装台上具有第一相机，所述机械臂安装有第二相机，所述机械臂包括：通信模块、处理模块和控制模块。所述通信模块用于当待装核心板被移动至所述pcb安装台的第一位置时，发送图像获取指令至所述第一相机，获取第一图像；所述处理模块用于根据所述第一图像，获取所述待装核心板的抓取中心；所述控制模块用于根据所述抓取中心，控制所述机械臂抓取所述待装核心板；所述第二相机用于当所述机械臂移动至第二位置时，获取第二图像；所述第二图像用于确定所述pcb安装台上是否具有待装底板；所述处理模块还用于将所述第二图像与预设图像进行匹配，判断所述待装底板的第一安装点位是否处于未安装状态；所述第一安装点位为所述待装底板的任意一个核心板安装点位；所述控制模块还用于当所述第一安装点位处于所述未安装状态时，控制所述机械臂将所述待装核心板安装至所述第一安装点位。

在可选的实施方式中，所述通信模块还用于接收所述pcb安装台发送的位置指令；所述位置指令表征所述pcb安装台上的所述待装核心板的放置信息和位置信息。所述处理模块还用于根据所述位置指令，判断是否抓取所述核心板。

第三方面，本申请实施例提供一种印制电路板的组装系统，包括：pcb安装台和机械臂；所述pcb安装台上具有第一相机，所述机械臂安装有第二相机。所述机械臂用于当待装核心板被移动至所述pcb安装台的第一位置时，发送图像获取指令至所述第一相机，获取第一图像；所述机械臂还用于根据所述第一图像，获取所述待装核心板的抓取中心；所述机械臂还用于根据所述抓取中心，抓取所述待装核心板；所述第二相机，用于当所述机械臂移动至第二位置时，获取第二图像；所述第二图像用于确定所述pcb安装台上是否具有待装底板；所述机械臂还用于将所述第二图像与预设图像进行匹配，判断所述待装底板的第一安装点位是否处于未安装状态；所述第一安装点位为所述待装底板的任意一个核心板安装点位；所述机械臂还用于当所述第一安装点位处于所述未安装状态时，将所述待装核心板安装至所述第一安装点位。

第四方面，本申请实施例提供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如前述实施方式中任一项所述的组装方法。

相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：

视觉联合机器实现全自动组装pcb板，大幅度的节省人力成本，提高pcb板的组装效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种印制电路板的组装系统示意图；

图2本申请实施例提供的一种组装方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种组装方法的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种组装方法的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的一种印制电路板的组装机械臂的方框示意图。

图标：20-pcb安装台，21-第一相机，20a-第一位置，20b-第二位置，30-机械臂，31-第二相机，32-通信模块，33-处理模块，34-控制模块。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

现有的pcb板的组装技术中，人力成本高，半人工效率低，为了提高pcb板的组装效率，减少人力成本，本申请实施例提供一种印制电路板的组装系统，如图1，图1为本申请实施例提供的一种印制电路板的组装系统示意图。该组装系统包括：pcb安装台20和机械臂30。

pcb安装台20上具有第一相机21，机械臂30安装有第二相机31。

机械臂30用于当待装核心板被移动至pcb安装台20的第一位置20a时，发送图像获取指令至第一相机21，获取第一图像。

上述的第一相机21可以采用高分辨率摄像机与500万级像素分辨率的高清镜头结合来采集第一图像，使采集到的第一图像更加清晰，计算精度更加精确；需要注意的是，并且图像采集卡也能保证在短时间内完成图像的采集计算的任务，确保系统高速运行。

机械臂30还用于根据第一图像，获取待装核心板的抓取中心。机械臂30还用于根据抓取中心，抓取待装核心板。

第二相机31用于当机械臂30移动至第二位置20b时，获取第二图像。该第二图像用于确定pcb安装台20上是否具有待装底板。

机械臂30还用于将第二图像与预设图像进行匹配，判断待装底板的第一安装点位是否处于未安装状态。第一安装点位为待装底板的任意一个核心板安装点位。

机械臂30还用于当第一安装点位处于未安装状态时，将待装核心板安装至第一安装点位。

需要注意的是，图1中的机械臂30以及第一位置20a和第二位置20b仅为示意性的，不应理解为对本申请的限定。可以理解的，第一相机21和第二相机31的位置也是示意性的。

通过将所有的组装工作交给机械臂来进行，可以有效的减少人力，提高生产效率。

基于图1的机械臂30，为了实现pcb板的组装，本申请实施例提供一种印制电路板的组装方法，如图2，图2为本申请实施例提供的一种组装方法的流程示意图。该方法包括：

步骤s400、当待装核心板被移动至pcb安装台的第一位置时，发送图像获取指令至第一相机，获取第一图像。

步骤s401、根据第一图像，获取待装核心板的抓取中心。

步骤s404、根据抓取中心，抓取待装核心板。

步骤s405、将机械臂移动至第二位置，并通过第二相机获取第二图像。第二图像用于确定pcb安装台上是否具有待装底板。

步骤s406、将第二图像与预设图像进行匹配，判断待装底板的第一安装点位是否处于未安装状态。第一安装点位为待装底板的任意一个核心板安装点位。

若是，则执行步骤s407；若否，则执行步骤s408。

步骤s407、将待装核心板安装至第一安装点位。

步骤s408、确定第一安装点位已安装完成。

为了实现对待装底板的全部核心板安装点位进行核心板安装，可以通过多次安装来实现。例如，当待装底板具有8个核心板安装点位时，可以每次获取第二图像时，获取两个安装点位的状态，并对两个安装点位进行核心板安装。可以理解的，可以每次对至少一个核心板安装点位进行安装，进而实现对待装底板和待装核心板的组装。

将pcb板的组装全部交由机器来进行，可以极大的减少人因失误带来的良品率和效率较低的问题。

可以理解的，虽然本申请实施例使用的为机械臂，但不应理解为对本申请的限定，机器人、具有机械臂的安装台或其它可以实现本申请的组装方法的机械设备均应在本申请的保护范围内。

可以理解的，为了判断待装核心板是否在pcb安装台上，可以在pcb安装台设置一个传感器，通过传感器采集的数据来判断待装核心板是否在pcb安装台上。

可以预见的，为了在安装完成后，确定待装核心板和待装底板是否组装到位，可以通过机械臂的移动，使用第二相机获取图像，使用和上述的步骤s405和步骤s406相似的方法来确定是否已经安装完成。可以理解的，当待装底板的全部核心板安装点位均安装完成时，机械臂还可以将安装完成的pcb板搬离pcb安装台。

在可选的实施方式中，为了确定待装核心板的抓取中心，以便机械臂可以顺利的抓取待装核心板，在图2的基础上，给出一种可能的实现方式，如图3，图3为本申请实施例提供的另一种组装方法的流程示意图。上述的步骤s401包括：

步骤s4011、提取第一图像中与第一预设特征匹配的目标特征。

步骤s4012、获取与目标特征对应的第一匹配区域。

步骤s4013、通过第一预设规则，获取第一匹配区域的中心特征位置。

步骤s4014、根据中心特征位置，获取抓取中心。

可以理解的，对于不同的待装核心板，可以设置不同的第一预设特征，以便最终确定一个可供机械臂30顺利抓取待装核心板的抓取中心。

机械臂通过抓取中心和待装核心板的标称尺寸，可以不用对待装核心板在pcb安装台的位置进行具体限定，提高pcb板的组装效率。

在可选的实施方式中，为了更准确的确定抓取中心，以第一预设规则为blob算法为例，实现上述的步骤s4013的过程可以是：将第一匹配区域的中心点作为第一待定点；根据blob算法和第一待定点，确定中心特征位置。

例如，采集得到第一图像后，对第一图像进行处理，计算待装核心板的抓取中心，具体处理过程可以是：选取待装核心板的某个对比度明显的特征(该特征选取应是对比度明显、且特征唯一的原则)建立匹配模板，以建立的模板中心为参考坐标系原点，设置二值化处理的区域(即第一匹配区域)；该二值化处理是为了初步获取计算抓取中心的特征(即中心特征位置)，因此区域设置应选择能得到中心特征位置，在进行二值化处理以后，再次使用blob算法提取精确的目标特征(通过设置面积、长度、矩形度等过滤条件将初次提取到的特征进行二次过滤)，根据目标特征得到抓取中心。

通过使用二值化处理和blob算法提取精确的目标特征。进而获取待装核心板的抓取中心，有利于提高pcb板的组装效率。

在可选的实施方式中，为了提高组装的良品率，以待装底板上具有孔洞，预设图像具有待装底板的标准孔洞特征为例，上述的步骤s406中的将第二图像与预设图像进行匹配，包括：按照阈值处理算法，提取第二图像中待装底板的第一孔洞特征；按照blob算法，对第一孔洞特征进行优化，获取待匹配孔洞特征；将待匹配孔洞特征与标准孔洞特征进行匹配。

例如，当待装底板为具有固定的两排孔洞时，则使用阈值处理算法，初步提取出孔洞特征，再使用blob算法提取精确的目标特征(通过设置面积、长度、矩形度等过滤条件将初次提取到的特征进行二次过滤)，根据目标特征计算得到装配中心，同时与预设图像中的标准孔洞特征进行匹配，进而提高组装的良品率。

在可选的实施方式中，为了实现对待装核心板的抓取，在图2的基础上，给出一种可能的实现方式，如图4，图4为本申请实施例提供的另一种组装方法的流程示意图。在步骤s401之后，该方法还包括：

步骤s402、接收pcb安装台发送的位置指令。

位置指令表征pcb安装台上的待装核心板的放置信息和位置信息。

步骤s403、根据位置指令，判断是否抓取核心板。

若是，则执行上述的步骤s404。

例如，得到核心板抓取中心之后，pcb安装台可以通过socket通讯发送固定格式的位置指令(如“1，999.999，999.999，999.999”)到机械臂，机械臂根据发送的命令来判断是否抓取核心板，其中1代表有物料，后面几位分别代表横坐标(x)、纵坐标(y)、角度信息(a)。

通过机械臂与pcb安装台的位置命令交互，可以实现对待装核心板的抓取，继而提高pcb板的组装效率。

在可选的实施方式中，由于光照条件不稳定，或是设备不稳定等因素的影响，导致定位精度下降，为了获取更为清晰的图像，当获取第一图像或第二图像之后，还可以为第一图像或第二图像进行动态补偿。

例如，考虑到上述因素的影响，可以在程序中加入动态补偿的算法。具体可以是，每次采集图像后，根据图像中的固定的mark点的位置变化，将此变化值加入到目标点位中，发送给机械臂，进而获取到更为清晰的采集图像。

为了实现上述的组装方法，对于上述的机械臂30，请参见图5，图5为本申请实施例提供的一种印制电路板的组装机械臂的方框示意图。该机械臂30包括通信模块32、处理模块33和控制模块34。

通信模块32用于当待装核心板被移动至pcb安装台的第一位置时，发送图像获取指令至第一相机21，获取第一图像。

处理模块33用于根据第一图像，获取待装核心板的抓取中心。

控制模块34用于根据抓取中心，控制机械臂30抓取待装核心板。

第二相机31用于当机械臂30移动至第二位置时，获取第二图像。

第二图像用于确定pcb安装台20上是否具有待装底板。

处理模块33还用于将第二图像与预设图像进行匹配，判断待装底板的第一安装点位是否处于未安装状态。

第一安装点位为待装底板的任意一个核心板安装点位。

控制模块34还用于当第一安装点位处于未安装状态时，控制机械臂30将待装核心板安装至第一安装点位。

通过视觉联合机器实现全自动组装pcb板，大幅度的节省人力成本，提高pcb板的组装效率。

在可选的实施方式中，为了实现待装核心板的抓取，通信模块32还用于接收pcb安装台发送的位置指令。位置指令表征pcb安装台上的待装核心板的放置信息和位置信息。处理模块33还用于根据位置指令，判断是否抓取核心板。

可以理解的，本申请所提供的通信模块32、处理模块33、控制模块34以及相关设备可以协同实现上述的步骤s400～步骤s408。

上述的处理模块33可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理模块33可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、网络处理器(networkprocessor，np)等；还可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessing，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field－programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

使用本申请实施例提供的组装方法及相关装置，工作可以节省1.5人力、组装成品良率得到提高、组装效率比现有技术(半自动化)提高了至少10％。

本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如前述实施方式中任一项的组装方法。

该计算机可读存储介质可以是但不限于，u盘、移动硬盘、磁碟或者光盘、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)，只读存储器(readonlymemory，rom)，可编程只读存储器(programmableread-onlymemory，prom)，可擦除只读存储器(erasableprogrammableread-onlymemory，eprom)，电可擦除只读存储器(electricerasableprogrammableread-onlymemory，eeprom)等各种可以存储程序代码的介质。

综上所述，本申请提供一种印制电路板的组装方法及相关装置，涉及印制电路板的自动组装领域。该组装方法应用于机械臂，pcb安装台上具有第一相机，机械臂上安装有第二相机，该方法包括：当待装核心板被移动至pcb安装台的第一位置时，发送图像获取指令至第一相机，获取第一图像；根据第一图像，获取待装核心板的抓取中心；根据抓取中心，抓取待装核心板；将机械臂移动至第二位置，并通过第二相机获取第二图像；第二图像用于确定pcb安装台上是否具有待装底板；将第二图像与预设图像进行匹配，判断待装底板的第一安装点位是否处于未安装状态；若是，则将待装核心板安装至第一安装点位。视觉联合机器实现全自动组装pcb板，大幅度的节省人力成本，提高pcb板的组装效率。

以上所述，仅为本申请的各种实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。