[发明专利]一种电子元件插装方法和装置

权利要求书

1.一种电子元件插装方法，其特征在于：包括如下步骤，

S1、对图像采集装置进行标定；

S2、设定电子元件和电路板的初始模板并计算初始偏差；

S3、对电子元件进行图像采集；对电路板进行图像采集；

S4、对S3中采集到的电子元件图像采用均值滤波、阈值分割、凸包处理的方式进行图像预处理，并对其中心坐标、角度方向特征参数进行提取；

对S3中采集到的电路板图像，首先进行阈值分割，然后基于面积和圆度特征选择待插电路板孔并进行连通域处理，对获取的待插电路板孔区域进行亚像素边缘提取，最后采用基于离群点剔除的拟合法，对边缘点进行拟合，获取待插孔的中心位置坐标、角度方向特征参数；

S5、将S4提取的电子元件图像特征与电路板图像特征进行自适应匹配，匹配成功则转S6，匹配不成功则舍弃当前电子元件，转S3；

匹配过程实现方法为：

在S4中提取电子元件待插入点中心连线距离，在S4中提取电路板板孔中心距离，当二者满足容差匹配条件时，即可认定二者可以实现有效插装；

S6、对夹取装置进行位置和姿态调整，步骤如下：

根据S4提取的电子元件图像特征参数，获取电子元件的位置和姿态估计值，并与S2中电子元件图像采集点的图像模板值做差，获取第一平移分量和第一旋转分量并进行运动学逆解传递给关节控制器，以控制关节的转动和移动，实现夹取装置的位置和姿态纠偏；

S7、夹取装置夹取电子元件；

S8、对夹取装置进行位置和姿态调整，步骤如下：

根据S4提取的电路板图像特征参数，获取电路板的位置和姿态估计值，并与S2中电路板图像采集点的图像模板值做差，获取第二平移分量和第二旋转分量并进行运动学逆解传递给关节控制器，以控制关节的转动和移动，实现夹取装置的位置和姿态纠偏；

S9、夹取装置将电子元件插入电路板；

完成一个电子元件插件后，继续循环步骤S3至S9，形成插件流水线。

2.按照权利要求1所述的一种电子元件插装方法，其特征在于：标定的步骤如下，

1)在电子元件图像采集点采集在高度为z_cc平面上具有n个不全共线特征点的图像，记录各点图像坐标，由示教器获取n个特征点在基坐标系下的世界坐标，其中，n取大于等于3的整数，z_cc为夹取电子元件示教时人为设定的高度，在电路板图像采集点采集在高度为z_cp平面上具有n个不全共线的特征点的图像，记录各点图像坐标，由示教器获取的n个特征点在基坐标系下的世界坐标，其中，n取大于等于3的整数，其中z_cp为插入电子元件示教时人为设定的高度，基坐标系是机器人基座原点处所建立的世界坐标系；

2)将电子元件上特征点对应的图像坐标和世界坐标分别代入二维仿射模型变换公式，通过最小二乘法，获取电子元件图像采集点的变换矩阵H，

电子元件二维仿射模型变换公式如下：

其中，(x_wi，y_wi)为基坐标系下电子元件特征点的世界坐标，(u_ci，v_ci)为电子元件特征点在图像坐标系下的坐标，i＝1，2，...，n；

将电路板上特征点对应的图像坐标和世界坐标分别代入二维仿射模型变换公式，通过最小二乘法，获取电路板图像采集点的变换矩阵K，

电路板二维仿射模型变换公式如下：

其中，(X_wi，Y_wi)为基坐标系下电路板特征点的世界坐标，(U_ci，V_ci)为电路板特征点在图像坐标系下的坐标，i＝1，2，...，n。