基于scara机器人的pcb板定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高精度装配和测量领域，特别涉及一种基于SCARA机器人的PCB板定位 方法。
【背景技术】
[0002] 目前，在机器人众多应用领域之中，高精度电子装配与定位测量领域是其最为重 要的应用领域之一。由于机器人自身存在的重复定位误差，以及待装配元件(如PCB板)的机 械定位误差，使得传统机器人的示教与再现模式已无法满足高精度装配的要求。
【发明内容】
[0003] 【要解决的技术问题】
[0004] 本发明的目的是提供一种基于SCARA机器人的PCB板定位方法，以确定PCB板在机 器人坐标系中的三维坐标，实现PCB板的高精度定位。
[0005] 【技术方案】
[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的。
[0007] 本发明涉及一种基于SCARA机器人的PCB板定位方法，该方法包括步骤：
[0008] A、将摄像机固定安装在SCARA机器人的Y轴手臂上，使SCARA机器人工作在脉冲运 动模式并保证SCARA机器人手臂移动时摄像机坐标系与法兰盘中心坐标系的相对位置不 变，在摄像机CCD的正下方固定设置中介标靶；
[0009] B、采用摄像机标定技术对摄像机的内部参数进行标定，得到摄像机内部参数矩阵
_，.其中Δχ、Ay为像元尺寸，（uq，vq)为主点坐标，f为焦距；
[0010] C、多次移动SCARA机器人的手臂，每次移动时保证中介标靶位于摄像机的视野范 围之内，每次移动后采集中介标靶图像、通过摄像机标定技术计算出中介标靶坐标系在摄 像机坐标系中的位姿矩阵Pi、通过SCARA机器人控制其读取法兰盘中心坐标系在机器人基 准坐标系中的位姿矩阵仏，其中i表示第i次移动，如果移动次数达到预设的移动次数阈值 则执行步骤D;
[0011] D、对于步骤C中的每次移动，求解下式得到摄像机坐标系到法兰盘中心坐标系的 齐次变换矩阵XnAiXiiXdi，采用减小误差的数据处理算法对所有的齐次变换矩阵进行处 理得到手眼变换矩阵X，其中&表示机器人手臂第i次移动时摄像机的相对运动矩阵，表示 机器人手臂第i次移动时法兰盘的相对运动矩阵，AiiPi-iPrSBiiQi^Qf 1;
[0012] E、将SCARA机器人的Y轴手臂移回到起始位置，将PCB板放置在摄像机CCD的正下 方，使所选择的PCB板的MARK点在摄像机视野的正上方，提取MARK点的中心点的像素坐标 (u〇，vq)，根据下式计算得到MARK点在摄像机坐标系中的坐标(x c，yc，zc):
[0014] F、根据下式计算MARK点在机器人基准坐标系的坐标：
[0016] G、判断已计算出在机器人基准坐标系的坐标的MARK点的个数是否已达到预设个 数，如果没有达到则重新选择一个MARK点并返回步骤C，反之则根据已计算的MARK点在机器 人基准坐标系的坐标对PCB板进行定位，所述MARK点的预设个数至少为3个。
[0017] 作为一种优选的实施方式，所述步骤C中SCARA机器人的手臂的移动方式为平移 和/或旋转。
[0018] 作为另一种优选的实施方式，所述步骤D采用对所有的齐次变换矩阵求平均的方 法得到手眼变换矩阵X。
[0019] 作为另一种优选的实施方式，所述步骤E采用图像分割技术提取MARK点的中心点 的像素坐标。
[0020] 【有益效果】
[0021] 本发明提出的技术方案具有以下有益效果：
[0022] 本发明通过在PCB板上至少选择三个MARK点，并分别求解各个MARK点在装配元器 件在机器人基准坐标系的坐标，基于三点确定一个平面的原理即可完成PCB的准确定位，因 此本发明无需任何辅助装置即可实现PCB板的高精度定位，可广泛应用于机器人装配、视觉 测量与定位以及视觉伺服。
【附图说明】
[0023]图1为本发明的实施例一提供的基于SCARA机器人的PCB板定位方法的流程图。
【具体实施方式】
[0024]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的【具体实施方式】 进行清楚、完整的描述。
[0025]图1为本发明实施例一提供的基于SCARA机器人的PCB板定位方法的流程图。如图1 所示，
[0026]步骤S1:安装摄像机。
[0027] 步骤S1中，将摄像机固定安装在SCARA机器人的Y轴手臂上，使SCARA机器人工作在 脉冲运动模式并保证SCARA机器人手臂移动时摄像机坐标系与法兰盘中心坐标系的相对位 置不变，在摄像机CCD的正下方固定设置中介标靶。
[0028] 步骤S2:对摄像机的内部参数进行标定得到摄像机内部参数矩阵。
[0029] 步骤S2中，采用摄像机标定技术对摄像机的内部参数进行标定，得到摄像机内部
，.其中Δχ、Ay为像元尺寸，（uq，Vq)为主点坐标，f为焦距；
[0030] 步骤S3:移动SCARA机器人的手臂。
[0031]步骤S3中，移动SCARA机器人的手臂，每次移动时保证中介标靶位于摄像机的视野 范围之内。SCARA机器人的手臂的移动方式为平移和/或旋转。
[0032] 步骤S4:采集图像，计算出中介标靶坐标系在摄像机坐标系中的位姿矩阵。
[0033] 步骤S4中，采集中介标祀图像、通过摄像机标定技术计算出中介标革E1坐标系在摄 像机坐标系中的位姿矩阵Pi，其中i表示第i次移动。
[0034] 步骤S5:计算出法兰盘中心坐标系在机器人基准坐标系中的位姿矩阵。
[0035] 步骤S5中，通过SCARA机器人控制其读取法兰盘中心坐标系在机器人基准坐标系 中的位姿矩阵&，其中i表示第i次移动。
[0036] 步骤S6:判断移动次数是否达到预设的移动次数阈值，如果达到则执行步骤S7,反 之则返回步骤S3。
[0037] 步骤S6中，移动次数阈值可以根据需求进行设置，移动次数阈值越大，即移动次数 越多，后续数据处理后得到的数据的精度越