[发明专利]一种基于机器视觉的三轴定位装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的三轴定位装置及方法。

背景技术

在自动化程度较高的行业，如印制电路板、数控加工、激光加工等，绝大部分都应用了自动化生产线，在产线关键工位或制程上都需要高精度高效的定位对时控制要求。如PCB行业中曝光对位过程控制由HDI板、多层柔性板等高端PCB板的电子线路密度大、线路间距小、并且PCB与曝光菲林都会存在形变，加上推杆机构间存在的随机误差，对垂直和水平对位的精度控制造成了很大的阻碍。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种基于机器视觉的三轴定位装置，其能实现对PCB板生产过程中的精准定位。

本发明的目的之二在于提供一种基于机器视觉的三轴定位方法，其能实现对PCB板生产过程中的精准定位。

本发明的目的之一采用以下技术方案实现：

一种基于机器视觉的三轴定位装置，包括控制平台、CCD图像传感器、FPGA电路、伺服驱动器和I/O接口电路，CCD图像传感器和FPGA电路均与控制平台连接，伺服驱动器和I/O接口电路均与FPGA电路连接；所述CCD图像传感器用于获取位置图像信号，并发送至控制平台，使控制平台根据该位置图像信号发送控制信号至FPGA电路，FPGA电路用于根据控制信号通过I/O接口电路驱动外部的驱动电机工作。

优选的，所述控制平台包括显示装置、CPU，所述FPGA电路、CCD图像传感器和显示装置均与CPU连接。

优选的，所述FPGA电路包括FPGA芯片、电源电路、数模转换电路、配置电路、光耦隔离电路、锁相环电路和存储电路，电源电路、数模转换电路、配置电路、光耦隔离电路、锁相环电路和存储电路均与FPGA芯片连接，FPGA芯片连接控制平台，光耦隔离电路连接I/O接口电路。

优选的，所述I/O接口电路包括输入信号接口、输出继电器和输出信号接口，输入信号接口和输出继电器均与FPGA电路连接，输出信号接口连接输出继电器。

优选的，所述FPGA芯片的型号为EP1C3T144。

本发明的目的之二采用以下技术方案实现：

一种基于机器视觉的三轴定位方法，应用于PCB板定位系统，该定位系统包括PCB板以及权利要求1所述的三轴定位装置，CCD图像传感器位于PCB板的外表面，每一个CCD中对应一菲林；包括如下步骤：

S1：根据预设的若干个对位点将PCB板与菲林进行定位；

S2：建立机台坐标系统和每一个CCD的CCD坐标系统，以菲林的中心点所在位置为第一对位元素中心，以PCB板的中心点所在位置为第二对位元素中心，以第一对位元素中心为坐标原点，以菲林上经过该第一对位元素中心的水平中线为X轴，以菲林上经过该第一对位元素中心的竖直中线为Y轴建立第一坐标系，以第二对位元素中心为坐标原点，以PCB板上经过该第二对位元素中心的水平中线为X轴，以PCB板上经过该第二对位元素中心的竖直中线为Y轴建立第二坐标系；

S3：通过CCD图像传感器获取第一坐标系的X轴与第二坐标系的X轴之间的夹角，记为对位夹角，并根据第一对位元素中心和第二对位元素中心分别在机台坐标系统中的位置坐标求取该第一对位元素中心与第二对位元素中心在机台坐标系统中X轴方向上的差值为第一差值、Y轴方向上的差值为第二差值；

S4：FPGA电路判断对位夹角、第一差值和第二差值是否均在预设误差范围内，若是，则不作调整，否则，输出位置补偿信号至I/O接口电路以调整PCB板与菲林之间的位置，使对位夹角、第一差值和第二差值均在预设误差范围内。

优选的，S3中，根据公式dX＝(dX₁+dX₂+……+dX_i)/i求取第一差值，根据公式dY＝(dY₁+dY₂+……+dY_i)/i求取第二差值；其中，i为第i个对位点，第i个对位点在第一坐标系中的X值与其在第二坐标系中的X值之差的为dX_i，第i个对位点在第一坐标系中的Y值与其在第二坐标系中的Y值之差的为dY_i，dX为第一差值，dY为第二差值。