[发明专利]一种贴装机取料旋转轴的旋转中心定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及贴装机取料旋转轴定位的技术领域，尤其是指一种贴装机取料旋转轴的旋转中心定位方法。

背景技术

在自动化程度较高的行业，如数控加工、快速贴装设备等，绝大部分都应用了旋转轴进行取料及放料操作，在取料及放料过程中都需要高精度高效的工件定位要求。如贴片机等行业中，利用旋转轴接装吸嘴进行取料及放料，取料过程很难保证固定的工件位置，难免造成不可控的相对吸嘴旋转中心的取料偏差Δx,Δy,Δθ，一般需要由贴装设备控制系统配置的CCD图像传感器采集图像与机器视觉技术配套完成。在贴装机装配过程中，旋转轴的安装以及吸嘴的质量等问题，很难保证吸嘴的中心就是旋转轴的中心，因此，旋转中心的精确位置是需要解决的问题。部分不带CCD的贴装设备依靠精密的装配以及示教等微调操作进行补偿，难免引入不必要的工序及未知误差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种贴装机取料旋转轴的旋转中心定位方法，能顺利解决贴装机取料旋转轴及吸嘴的装配误差，为确定取料旋转轴的旋转中心提供了一种高精度的定位方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种贴装机取料旋转轴的旋转中心定位方法，所述取料旋转轴上安装有吸嘴，用于吸附标准工件；该方法需要配置有CCD图像传感器，所述CCD图像传感器安装在贴装机上，并与贴装机的控制系统连接，用于获取标准工件的位置图像信号，该方法过程如下：

首先，取料旋转轴通过吸嘴吸取标准工件，并移动到CCD图像传感器的拍照位置，在视场范围内进行移动，同时进行工件识别，记录贴装机坐标及工件识别的图像坐标；

根据上述贴装机坐标及工件识别坐标，根据相似变换及最小二乘法，对该CCD图像传感器进行标定，获得CCD图像传感器与贴装机坐标之间的相似变换矩阵，相似变换矩阵如下：

其中，x_machine、y_machine表示贴装机的坐标，x_image、y_image表示图像坐标，K₁₁、K₁₂、K₂₁、K₂₂、表示变换矩阵对应位置的参数；

要求取公式上述相似变换矩阵，引入线性方程组Y＝XK的最小二乘解进行求解相似变换矩阵，相似变换矩阵的解：

K＝(X^TX)^-1X^TY

根据线性方程Y＝XK最小二乘算法，计算出相似变换矩阵的最小二乘解K＝(X^TX)^-1X^TY，其中，Y＝[x_machine y_machine 1]_n×3，其中n>3，n取得值越多，相似变换矩阵的值越精确；

计算出贴装机与CCD图像传感器之间的相似变换矩阵，能够知道贴装机的运动会引起多少像素的变化，从而能够获取被识别的工件相对于CCD图像传感器位于贴装机的坐标；

回到拍照位置，开始进行取料旋转轴的动作，对取料旋转轴作等分角度的运动，即能够被360整除的角度运动，并识别在各自角度的工件位置；

进行多次等分角度的转动，直至旋转一圈，即360°旋转，记录多组数值，将这些数值运用最小二乘拟合圆公式进行计算，所得拟合圆的中点就是旋转中心的坐标点，再通过上述获得的相似变换矩阵，就能够知道旋转中心位于CCD图像传感器像素中心点的贴装机坐标，这便是需要求得的旋转中心位置；

其中，对于标准工件的识别，采用霍夫圆检测算法进行工件定位，具体如下：

首先，对采集图像进行预处理，采用高斯滤波算子，滤除图像上的高斯噪声，然后使用Canny边缘检测算法，获取边界轮廓点，同霍夫变换直线检测一样，将圆形的一般性方程转换一种坐标形式表示，要求在设定半径范围内，由于原图像中的边缘点都在同一个圆形上，通过坐标变换，原图像上的这些边缘点都会相交于一个点即圆心坐标点；

为了加快识别圆的效率，这里引入图像金字塔进行初步圆定位，得到初步位置后，再通过最小二乘拟合圆公式，将这些边缘点重新进行圆的拟合，所得结果即为识别结果，而圆的中心即为取料旋转轴的旋转中心，这种定位结果能够达到亚像素级的定位精度。

本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：