一種基于圖像識別的運動控制自適應補償方法及裝置與流程

本發明涉及pcb生產控制，尤其涉及一種pcb生產控制中菲林與pcb的對位定位的控制。

背景技術：

在自動化控制中，隨著目前工業4.0產業的發展，國內制造業企業的生產自動化程度越來越高，在消費電子生產裝配、數控加工、印刷包裝等行業，都應用了高性能的自動化產線。但在產線關鍵工位或制程上都會存在不同的影響因素，如何在pcb行業中曝光對位過程控制是一個比較嚴重的問題。

由于hdi板、多層柔性版等高端pcb板的電子線路密度大，線路間距小，并且pcb板與曝光菲林均會存在形變，加上推桿機構間存在的隨機誤差，對垂直和水平的精度控制造成了很大的阻礙，使得pcb板與菲林之間的對位很難控制。

技術實現要素：

為了克服現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種基于圖像識別的運動控制自適應補償方法，其能夠解決pcb板與菲林對位控制的問題。

為了克服現有技術的不足，本發明的目的之二在于提供一種基于圖像識別的運動控制自適應補償裝置，其能夠解決pcb板與菲林對位控制的問題。

本發明的目的之一采用以下技術方案實現：

一種基于圖像識別的運動控制自適應補償方法，包括以下步驟：

獲取圖像步驟，分別獲取pcb板與菲林所對應的ccd圖像；pcb板與菲林上均設有多個靶位并且pcb板的靶位與菲林的靶位一一對應；

位置偏差計算步驟，根據每個ccd圖像獲取pcb板與菲林的靶位并計算得到菲林與pcb板的對應靶位的位置偏差；

添加補償步驟，根據預設補償量以及對應靶位的位置偏差得到每個靶位的靶位補償偏差；

調整量計算步驟，根據靶位補償偏差計算得到pcb板的位置調整量；

對位控制步驟，根據pcb板的位置調整量計算得出對位機構的運動軌跡，從而驅動電機控制pcb板運動，同時對位次數加1。

進一步地，還包括偏差判斷步驟，判斷每個靶位的位置偏差是否在對應的預設范圍內，若是，則對位成功或結束；若否，則執行添加補償步驟。

進一步地，還包括對位次數判斷步驟，獲取當前對位次數，并判斷當前對位次數是否達到預設最大值，若是，則結束對位；若否，則執行調整量計算步驟。

進一步地，所述調整量計算步驟具體為：

以中心均分或四邊均分將每個靶位補償偏差均均分到其他的靶位上，然后根據均分后的每個靶位所對應的靶位補償偏差計算得到pcb板位置調整量。

本發明的目的之二采用以下技術方案實現：

一種基于圖像識別的運動控制自適應補償裝置，包括：

獲取圖像模塊，用于分別獲取pcb板與菲林所對應的ccd圖像；pcb板與菲林上均設有多個靶位并且pcb板的靶位與菲林的靶位一一對應；

位置偏差計算模塊，用于根據每個ccd圖像獲取pcb板與菲林的靶位并計算得到菲林與pcb板的對應靶位的位置偏差；

添加補償模塊，用于根據預設補償量以及對應靶位的位置偏差得到每個靶位的靶位補償偏差；

調整量計算模塊，用于根據靶位補償偏差計算得到pcb板的位置調整量；

對位控制模塊，用于根據pcb板的位置調整量計算得出對位機構的運動軌跡，從而驅動電機控制pcb板運動，同時對位次數加1。

進一步地，還包括偏差判斷模塊，用于判斷每個靶位的位置偏差是否在對應的預設范圍內，若是，則對位成功或結束；若否，則執行添加補償模塊。

進一步地，還包括對位次數判斷模塊，用于判斷對位次數是否達到預設最大值，若是，則結束對位；若否，則執行調整量計算模塊。

進一步地，所述位置調整量計算模塊還用于以中心均分或四邊均分將每個靶位補償偏差均均分到其他的靶位上，然后根據均分后的每個靶位所對應的靶位補償偏差計算得到pcb板位置調整量。

相比現有技術，本發明的有益效果在于：

本發明通過添加補償量來對在對位過程中計算位置偏差時進行修正，來提高pcb板與菲林的對位精度。

附圖說明

圖1為本發明提供的方法流程圖；

圖2為本發明提供的偏差數據分布直方圖；

圖3為本發明提供的概率密度分布曲線圖；

圖4為本發明提供的pcb板與菲林的對位示意圖之一；

圖5為本發明提供的pcb板與菲林的對位示意圖之二；

圖6為本發明提供的偏差未均分示意圖；

圖7為本發明提供的偏差中心均分示意圖；

圖8為本發明提供的偏差四邊均分示意圖；

圖9為本發明提供的裝置模塊圖。

具體實施方式

下面，結合附圖以及具體實施方式，對本發明做進一步描述，需要說明的是，在不相沖突的前提下，以下描述的各實施例之間或各技術特征之間可以任意組合形成新的實施例。

本發明應用于pcb板與菲林的對位流程中，若將菲林粘貼到pcb板上：首先對pcb板和菲林通過ccd圖像傳感器識別獲取pcb板與菲林的對應ccd圖像。而且，pcb板與菲林上均設有對應的靶位，當ccd圖像上的pcb板的靶位與菲林的靶位一一對位時，則表示pcb板與菲林對位。然后根據ccd圖像中pcb板與菲林的靶位之間的位置偏差，當位置偏差在要求范圍內，則說明對位成功；若不成功，則根據位置偏差抬起吸合菲林與pcb板，執行對位操作，直到對位成功或結束。

但是，在上述流程中我們可以直接控制的是對于ccd對位完成后的位置，而真正影響曝光位置精度的是抬起吸合后的位置；而導致ccd對位后的位置與抬起吸合后的位置不一致，主要有以下原因所引起：

1、抬起過程中，由于機械原因不能保證完全垂直抬起而引起的水平運動；

2、真空吸附不均勻而引入的水平運動；

3、對位控制時，pcb板帶有一定的彎曲，而吸合后pcb板被壓平。

但是，雖然抬起吸合后的位置不能直接控制，但可以通過將其與對位完成時位置進行比較，得出各個靶位的偏差補償量，然后把該補償量添加到ccd對位計算過程中，這樣抬起吸合后pcb板與菲林剛好貼合在要求的位置上。

而補償量的使用分兩種情況，分別是首輪對位吸合與再輪對位吸合；上述三個影響吸合偏差的因素中前兩個因素引入的偏差是固定的，而第三個引入的偏差是變動的。因此，對于首輪對位吸合中的補償量通常是根據實驗對十幾片的pcb板進行偏差數據計算并得到分布直方圖，然后擬合出概率密度分布曲線，以概率密度最大的偏差值作為補償量。如圖2為偏差分布直方圖、如圖3所示為偏差概率密度分布曲線。而再輪對位吸合是只需將上一輪對位吸合偏差量作為補償量即可。其中首輪是指第一次進行ccd對位，再輪是指非第一次進行ccd對位。

也即是，本發明是在對位控制的環節中添加補償量來對pcb板的運動進行控制，從而使得pcb板與菲林對位。

如圖1所示，一種基于圖像識別的運動控制自適應補償方法，其包括以下步驟：

s1：分別獲取pcb板的ccd圖像以及菲林的ccd圖像；pcb板與菲林上均設有多個靶位，而且pcb板的靶位與菲林的靶位一一對應。

本發明的實施例中所采用的靶位數量為四個，分別位于pcb板的四個角、菲林的四個角。在pcb板以及菲林上均設有ccd圖像傳感器，用來獲取pcb板與菲林所對應的ccd圖像。通過獲取pcb板的ccd圖像以及菲林的ccd圖像，也即是獲得了pcb板的靶位圖像以及菲林的靶位圖像。pcb板與菲林的對位也即是指將pcb板的靶位與菲林的靶位進行對位。如圖4所示中pcb板的ccd圖像與菲林的ccd圖像沒有對位，下層是菲林、上層是pcb板、中間的靶位為菲林的、外層為pcb板的；而如圖5所示pcb板與菲林處于對位狀態。

s2：根據各個ccd圖像獲取pcb板與菲林的靶位并計算得到菲林與pcb板的對應靶位的位置偏差。

當pcb板與菲林未對位時，其對應的靶位之間就會存在對應的偏差，首先根據ccd圖像計算得到菲林與pcb板的對應靶位的位置偏差，比如菲林的第一靶位與pcb板的第一靶位之間的位置偏差、菲林的第二靶位與pcb板的第二靶位之間的位置偏差、菲林的第三靶位與pcb板的第三靶位之間的位置偏差、菲林的第四靶位與pcb板的第四靶位之間的位置偏差。

s3：判斷每個位置偏差是否均在對應的預設范圍內，若是，則對位成功、結束；若否，則執行s4。

在理論上，當pcb板與菲林對位時，其對應靶位的位置偏差應為零，但是在實際的應用中，由于人為操作或機器操作的精度的問題，其不可能達到理想的要求，因此，首先在系統中預設范圍，只要pcb板與菲林的對應靶位的位置偏差在該預設范圍內，就認為其對位符合要求，達到了標準。若每個位置偏差均達到對應的預設范圍，則說明pcb板與菲林已經對位，則結束對位流程；若否，則說明pcb板與菲林未對位，則執行下一步操作。

s4：根據預設補償量以及每個靶位的位置偏差得到每個靶位的靶位補償偏差。將補償量與靶位的位置偏差進行結合來得到修正后的靶位補償偏差，然后在計算pcb板的位置。

s5：根據每個靶位的靶位補償偏差計算得到pcb板的位置調整量。

在pcb板與菲林對位時，在將pcb板設于菲林下方。菲林處于固定的位置，因此需要通過移動pcb板的位置來使得pcb板與菲林進行對位。為了避免上述因素對pcb板與菲林對位時的影響，本發明通過使用補償量來修正后的靶位補償偏差來計算得到pcb板的位置調整量，比如通過對pcb板與菲林的建立坐標系，然后計算出pcb板在x、y、z軸上需要移動的距離、角度等數據。

s6：根據pcb板的位置調整量計算得出對位機構的運動軌跡，從而驅動電機控制pcb板運動，同時對位次數加1。pcb板的位置調整量計算得到后，通過對位機構驅動電機來帶動pcb板運動，使得pcb板與菲林進行對位。同時，將對位次數加1記錄到系統中，由于對位次數具有系統限制，當對位次數達到了預設最大值時，不需在進行對位操作。

另外，對位機構的控制上，一種情況是防焊機，使用的是對位xxy對位平臺，將其對位機構安裝于pcb板框的下面，通過摩擦力的作用來帶動pcb板運動；而一種情況是外層機，其采用對位推桿，將其安裝于pcb板框的側邊，通過pin釘作用pcb板的pin孔上推動pcb板運動。而對于第二種情況來說，由于pin孔與pin釘直徑不等，存在了較大的間隙，使得pcb板未能安裝要求達到所要的位置，從而使得對位次數增多，甚至無法對位。因此，采用本發明所提供到一是通過采用ccd圖像識別器來獲取到ccd圖像，并通過將估算出間隙的大小來對pcb板運動的數據進行補償，從而得到pcb板的運動軌跡，減少間隙的影響。

也即是，還包括s51：判斷對位次數是否達到預設最大值，若是，則結束；若否，則執行s5。在系統中，對位次數設有上限值，當對位次數達到上限值時，就結束對位。

另外，s6具體為根據每個靶位補償偏差以中心均分或四邊均分，將每個靶位補償偏差進行均分到其他的靶位上，然后根據均分后的每個靶位所對應的靶位補償偏差計算得到pcb板位置調整量。

也即是，本發明中還在計算pcb板的位置調整量時，將每個靶位的靶位補償偏差根據中心均分或四邊均分的方式將每一個靶位的靶位補償偏差均分到其他的靶位上，然后根據均分后的靶位補償偏差計算得到pcb板位置調整量。其中，中心均分或四邊均分指的是將多個靶位偏差進行均分計算，比如四個靶位，如圖6所示其為偏差未均分時的靶位坐標；如圖7所示為將第四個靶位的靶位偏差以中心點均分到其他靶位的坐標；如圖8所示為將第四個靶位的靶位偏差以四邊均分到其他靶位的坐標。

如圖9所示，一種基于圖像識別的運動控制自適應補償裝置，其包括：

獲取圖像模塊，用于分別獲取pcb板與菲林所對應的ccd圖像；pcb板與菲林上均設有多個靶位并且pcb板的靶位與菲林的靶位一一對應；

位置偏差計算模塊，用于根據每個ccd圖像獲取pcb板與菲林的靶位并計算得到菲林與pcb板的對應靶位的位置偏差；

添加補償模塊，用于根據預設補償量以及對應靶位的位置偏差得到每個靶位的靶位補償偏差；

調整量計算模塊，用于根據靶位補償偏差計算得到pcb板的位置調整量；

對位控制模塊，用于根據pcb板的位置調整量計算得出對位機構的運動軌跡，從而驅動電機控制pcb板運動，同時對位次數加1。

優選地，還包括偏差判斷模塊，用于判斷每個靶位的位置偏差是否在對應的預設范圍內，若是，則對位成功、結束；若否，則執行添加補償模塊。

優選地，還包括對位次數判斷模塊，用于判斷對位次數是否達到預設最大值，若是，則結束對位；若否，則執行調整量計算模塊。

優選地，所述調整量計算模塊還用于根據每個靶位補償偏差以中心均分或四邊均分，將每個靶位補償偏差進行均分到其他的靶位上，然后根據均分后的每個靶位所對應的靶位補償偏差計算得到pcb板位置調整量。

上述實施方式僅為本發明的優選實施方式，不能以此來限定本發明保護的范圍，本領域的技術人員在本發明的基礎上所做的任何非實質性的變化及替換均屬于本發明所要求保護的范圍。