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带你了解关于贴片机的原理

  贴片机的原理是什么样的?随着人们对小型化、轻型化电子产品的不断追求,市场上对贴片机的需求也越来越大。目前国内对电子元器件自动贴装的关键技术研究尚处在起步阶段,特别是在速度和精度方面与国外先进水平相比有明显差距。视觉对中系统作为贴片机的关键技术之一,决定了贴片机的贴装能力,直接影响着贴片机的贴装精度和速度。因此,研究基于贴片机的视觉对中系统很有必要。

  本文阐述了贴片机视觉系统的构成原理,并提出了针对Chip元件对中的行之有效的具体算法。

  1 贴片机视觉系统构成及实现原理

  贴片机视觉系统一般由两类CCD摄像机组成。其一是安装在吸头上并随之作x-y方向移动的基准(MARK)摄像机,它通过拍摄PCB上的基准点来确定PCB板在系统坐标系中的坐标;其二是检测对中摄像机,用来获取元件中心相对于吸嘴中心的偏差值和元件相对于应贴装位置的转角θ。最后通过摄像机之间的坐标变换找出元件与贴装位置之间的精确差值,完成贴装任务。

  1.1 系统的基本组成

  视觉系统的基本组成。该系统由三台相互独立的CCD成像单元、光源、图像采集卡、图像处理专用计算机、主控计算机系统等单元组成,为了提高视觉系统的精度和速度,把检测对中像机设计成为针对小型Chip元件的低分辨力摄像机CCD1和针对大型IC的高分辨力摄像机CCD2,CCD3为MARK点搜寻摄像机。当吸嘴中心到达检测对中像机的视野中心位置时发出触发信号获取图像,在触发的同时对应光源闪亮一次。

  1.2 系统各坐标系的关系

  为了能够精确的找出待贴元件与目标位置之间的实际偏差,必须对景物、CCD摄像机、CCD成像平面和显示屏上像素坐标之间的关系进行分析,以便将显示屏幕像素坐标系的点与场景坐标系中的点联系起来;并通过图像处理软件分析计算出待贴元件中心相对于吸嘴中心的偏差值。

  1.3 系统实现原理

  贴片机视觉系统工作原理。当一块新的待贴装PCB板通过送板机构传送到指定位置固定起来,安装在贴片头上的基准摄像机CCD3在相应的区域通过图像识别算法搜寻出MARK点,并通过(3)式计算出其在欧氏场景坐标系中的坐标。接下来将相应的元器件应贴装的位置数据送给主控计算机。利用对中检测摄像机(CCD1,CCD2)对元器件检测,得到其在显示屏幕坐标系下的坐标及转角值,再通过(3)式转换为场景坐标系下的坐标,与目标位置比较,得到贴装头应移动的位置和转角。

  假设非零的像素值表示区域,矩可以用于二值或灰度的区域描述。数字图像的(p+q)阶矩可以通过下式来计算:

  其中 i,j是区域点的像素坐标,f(i,j)是图像区域的灰度值。那么图像区域的质心(对二值化后图形区域即为中心)的坐标可以通过下面的关系来得到。

  Chip元件的长宽比2:1,因此二值化后的区域是细长的,定义区域的方向为最小外接矩形的最长边方向。根据图像中心矩可以通过下式来计算区域方向。

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