本發(fā)明涉及一種貼片機的貼裝方法，特別涉及一種可滿足零散元器件貼裝的、基于區(qū)域圖像采集的貼裝方法，屬于表面貼裝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在表面貼裝領(lǐng)域中，元器件的貼裝過程主要包括：待貼裝元器件的圖像采集、識別、拾取，貼裝位的圖像采集、判斷，以及貼裝中的位置補償和最后的貼裝。其中，圖像采集與識別技術(shù)是指通過攝像機、相機等攝取光學(xué)圖像傳送至圖像采集卡，通過圖像采集卡進行數(shù)字化處理，形成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，為后繼工序使用提供幫助。在拾取過程中，待貼裝元器件以料帶的方式進行供料，供料位單一、固定，待貼裝元器件擺放整齊，不會出現(xiàn)歪斜、正反方向錯誤等問題，貼裝頭在拾取待貼裝元器件時圖像采集為一個點目標(biāo)，品種唯一，目標(biāo)特征一致，拾取過程只需進行簡單的點目標(biāo)圖像采集和位置判斷，即可完成待貼裝元器件的拾取。這種方式，適合單一品種、大批量、集中供料的元器件的貼裝，貼裝效率高、貼裝速度快。
隨著貼裝電路板應(yīng)用范圍的增加，在一些特殊行業(yè)中，如批量少、種類多的測試和樣板打樣行業(yè)，以及對貼裝要求和對元器件穩(wěn)定性要求非常高的軍工行業(yè)中，其主要針對散料進行貼裝?，F(xiàn)有貼片機在散料貼裝時除采用手工逐個、定點擺放待貼裝元器件的方式外，只能采用將散料先安裝在料帶中，然后再通過料帶進行供料、貼裝，這兩種方式不僅操作繁瑣，效率低，而且使用不便，不能充分發(fā)揮貼片機的高效、準(zhǔn)確貼裝性能，無法滿足日益擴大的散料貼裝需要。
為方便散料貼裝過程，實現(xiàn)一個區(qū)域內(nèi)分散的、空間位置無規(guī)律分布的元器件的圖像采集、識別、拾取和貼裝，設(shè)計一種全新概念的零散元器件貼裝方法，就成為本發(fā)明想要解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明旨在提供一種可在一個區(qū)域內(nèi)、對無規(guī)律擺放的零散元器件進行準(zhǔn)確圖像采集和位置識別，并在基于貼片機的基礎(chǔ)上實現(xiàn)零散元器件的高效、準(zhǔn)確貼裝，以滿足某些行業(yè)對零散元器件的快速貼裝需要。
為解決上述問題，本發(fā)明的關(guān)鍵是在一定區(qū)域內(nèi)對無規(guī)律擺放的零散元器件的圖像采集和位置識別，其要解決的技術(shù)問題包括兩個：一、如何在一個區(qū)域內(nèi)采集到清晰的圖像，并能滿足后期元器件的識別需要；二、如何判斷、識別區(qū)域內(nèi)可貼裝的元器件，并準(zhǔn)確獲得可貼裝元器件的位置信息。
為了識別的需求，需要在零散元器件貼裝設(shè)備上設(shè)計不同的圖像采集環(huán)境，如不同的光源亮度、不同的光源角度、不同顏色的光源等。在區(qū)域圖像采集過程中，根據(jù)不同元器件的識別需求，可能采用相同亮度不同角度的光源進行多次拍照，也可采用不同亮度不同光源角度進行拍照，總之通過光源的亮度、角度、顏色的任意組合，實現(xiàn)不同的識別需求。
為判斷、識別可貼裝元器件，需要對待貼裝元器件的尺寸信息、外觀顏色信息，極性信息甚至折射信息等進行預(yù)先錄入和存儲，為后期對比、識別過程提供幫助。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
一種基于區(qū)域圖像采集的零散元器件貼裝方法，具體步驟包括：
步驟1、在貼片機的貼裝頭上設(shè)置不同顏色的相機拍照輔助光源，并將輔助光源進行矩陣式或環(huán)形排列。
步驟2、將全部種類的待貼裝元器件的基本信息錄入或程序?qū)氲劫N片機的控制中心。
步驟3、將不同的、散料狀態(tài)的待貼裝元器件放入到一個待貼裝區(qū)域中；或，將散料狀態(tài)的待貼裝元器件按種類區(qū)分分別放入到不同的待貼裝區(qū)域中。
步驟4、貼裝時，根據(jù)待貼裝元器件的基本信息，采用輔助光源對準(zhǔn)備貼裝的待貼裝區(qū)域內(nèi)的待貼裝元器件進行立體照射，相機對準(zhǔn)備貼裝的待貼裝區(qū)域進行區(qū)域拍照，并將圖像信息傳送到圖像采集卡中進行處理，形成所需的每個待貼裝元器件的數(shù)字圖片影像信息。
步驟5、控制中心根據(jù)處理后的數(shù)字圖片影像信息與已錄入的待貼裝元器件基本信息進行比對，符合相似度要求的待貼裝元器件被確認為可使用的待貼裝元器件并被標(biāo)定。
步驟6、控制中心對標(biāo)定的、可使用的待貼裝元器件進行位置計算，得出該待貼裝元器件的中心位置坐標(biāo)，并對應(yīng)存入到控制中心中。
步驟7、貼裝頭根據(jù)標(biāo)定的、可使用的待貼裝元器件名稱和存儲的中心位置坐標(biāo)信息進行相應(yīng)待貼裝元器件的拾取，經(jīng)電路板位置拍照和待貼裝元器件位置補償后，貼裝到電路板的對應(yīng)位置上，完成一次貼裝過程。
步驟8、重復(fù)上述步驟7，直至全部標(biāo)定的、可使用的待貼裝元器件貼裝完成。
步驟9、如還有下一個待貼裝區(qū)域，轉(zhuǎn)至下一個待貼裝區(qū)域重復(fù)上述步驟4-8，直至標(biāo)定的、可使用的待貼裝元器件貼裝完成。
一種基于區(qū)域圖像采集的零散元器件貼裝方法，還包括步驟10-1、清除待貼裝區(qū)域內(nèi)無法使用的待貼裝元器件，重復(fù)上述步驟3-9，直至全部貼裝過程完成。
一種基于區(qū)域圖像采集的零散元器件貼裝方法，還包括步驟10-2、利用振動、搖擺、重新放置或翻轉(zhuǎn)裝置對待貼裝區(qū)域內(nèi)無法使用的待貼裝元器件進行位置干擾，使其位置重新分布后重復(fù)上述步驟4-9，直至全部貼裝過程完成。
所述基本信息包括：待貼裝元器件的種類、名稱、外觀尺寸、是否有極性和外觀顏色信息，以及對待貼裝元器件的輪廓相似度設(shè)定。
所述步驟4中，根據(jù)已錄入待貼裝元器件的外觀顏色信息選擇反差較大的不同亮度光源進行多次照射拍照；或者采用不同顏色的光源進行拍照，光源的顏色為一種以上。
所述步驟4中，控制中心控制不同角度的輔助光源進行多角度結(jié)合的立體照射并拍照；所述立體照射的方式為一種以上。
所述步驟4中，根據(jù)立體照射的方式以及光源的顏色進行對應(yīng)拍照；所述相機拍照的次數(shù)為一次以上。
所述步驟5具體包括：
步驟501、控制中心根據(jù)處理后的數(shù)字圖片影像信息得出其中各個待貼裝元器件的外輪廓尺寸信息，并與已錄入的待貼裝元器件基本信息中的外觀尺寸信息進行比對，符合輪廓相似度要求的進行記錄。
步驟502、對已記錄符合輪廓相似度要求的待貼裝元器件進行處理后的圖像明暗度判斷，確定該待貼裝元器件的正、反朝向，記錄正向的待貼裝元器件。
步驟503、根據(jù)已錄入的該待貼裝元器件基本信息中是否有極性的特征，對正向的待貼裝元器件進行處理后圖像極性特征點的判斷，極性特征點判斷正確的確認為可使用的待貼裝元器件并被標(biāo)定。
所述步驟3中放入待貼裝元器件的待貼裝區(qū)域的底部為吸光透明材料制成。
本發(fā)明所述的一種基于區(qū)域圖像采集的零散元器件貼裝方法的有益效果包括：
1、通過區(qū)域圖像采集，實現(xiàn)了多種、多個散料狀態(tài)的待貼裝元器件的準(zhǔn)確識別，為后期快速拾取和貼裝提供了方便。
2、簡化了以往貼裝過程需要手工供料，或者，采用重新料帶裝料貼裝的繁瑣、低效過程，提高了貼裝效率，保證了貼裝質(zhì)量。
3、以多顏色輔助光源照射和多種立體照射方式相結(jié)合，通過多次拍照形成多個效果的圖片信息，為圖片中逐個待貼裝元器件的識別提供了有效保證。
4、通過存儲全部種類待貼裝元器件的基本信息，作為比對基礎(chǔ)，與采集、處理后的圖片中的待貼裝元器件信息進行比對，可方便地實現(xiàn)待貼裝元器件的種類和位置識別，形成有效、可靠的中心位置坐標(biāo)信息和外輪廓尺寸信息，為準(zhǔn)確拾取提供依據(jù)。
5、本方法可有效識別散亂擺放的待貼裝元器件的朝向、正反、歪斜、極性朝向等信息，滿足了待貼裝元器件的拾取要求。
6、通過振動、搖擺或翻轉(zhuǎn)裝置對待貼裝區(qū)域內(nèi)無法使用的待貼裝元器件進行位置干擾，還可重新進行待貼裝元器件的空間位置排列，簡化了裝料過程，提高了貼裝效率。
具體實施方式
本發(fā)明的中心是：通過將散料狀態(tài)的待貼裝元器件隨意放置在待貼裝區(qū)域內(nèi)，通過相機在待貼裝區(qū)域內(nèi)的拍照和后期圖像的對比分析，得出每個待貼裝元器件的分布情況和位置情況信息，確認出可以使用的待貼裝元器件后，完成后續(xù)準(zhǔn)確拾取和貼裝。而無法拾取或位置信息錯誤的散料則通過更換或位置干擾后，重新進行拍照、拾取，方便了散料的快速貼裝過程。
本發(fā)明所述的一種基于區(qū)域圖像采集的零散元器件貼裝方法，具體步驟包括：
步驟1、在貼片機的貼裝頭上設(shè)置不同顏色的相機拍照輔助光源，并將輔助光源進行矩陣式排列。
輔助光源可采用多頭的led燈，其通過自身的顏色控制可形成不同的照射顏色，如紅色、黃色、白色、藍色、綠色等。為形成立體照射效果，輔助光源采用規(guī)則的矩陣方式進行排列，或者也可采用不規(guī)則矩陣方式、環(huán)形方式進行排列，以形成全方向、多角度輔助照射。
步驟2、將全部種類的待貼裝元器件的基本信息錄入到貼片機的控制中心。
由于后期需要對每類待貼裝元器件進行逐一識別，為確立識別標(biāo)準(zhǔn)，在貼裝前需要將全部種類的待貼裝元器件基本信息錄入到控制中心中。其中，基本信息包括：待貼裝元器件的種類、名稱、外觀尺寸、是否有極性、外觀顏色信息以及對待貼裝元器件的輪廓相似度設(shè)定。外觀顏色信息用于確定照射時輔助光源的顏色，以便形成良好的反差效果，使拍攝的圖片內(nèi)容更清晰。是否有極性的設(shè)定可以用來區(qū)分待貼裝元器件的種類，同時，還可為判斷待貼裝元器件的朝向提供幫助。而輪廓相似度的設(shè)定是一個經(jīng)驗值，其取值的大小被用于判定圖片中待貼裝元器件與錄入的某種待貼裝元器件的輪廓相似程度，為最終確認待貼裝元器件提供重要幫助。
步驟3、將散料狀態(tài)的待貼裝元器件按種類區(qū)分分別放入到不同的待貼裝區(qū)域中。
多個待貼裝區(qū)域可以一次進行多種待貼裝元器件的擺放，增加了供料種類，簡化了更換過程，同時，識別過程簡單。當(dāng)然，將不同的、散料狀態(tài)的待貼裝元器件也可同時放入到一個待貼裝區(qū)域中，通過后期的拍照、識別，來區(qū)分各種待貼裝元器件。
為確保形成良好的拍照效果，本例中，放入待貼裝元器件的待貼裝區(qū)域的底部為吸光透明材料制成，如：吸光透明膜或吸光半透明膜等。其通過吸光過程，使拍照時待貼裝元器件表面產(chǎn)生良好的遮光效果，形成清晰的外形輪廓圖像。
步驟4、貼裝時，根據(jù)待貼裝元器件的基本信息，采用輔助光源對準(zhǔn)備貼裝的待貼裝區(qū)域內(nèi)的待貼裝元器件進行立體照射，相機對準(zhǔn)備貼裝的待貼裝區(qū)域進行區(qū)域拍照，并將圖像信息傳送到圖像采集卡中進行處理，形成所需的每個待貼裝元器件的數(shù)字圖片影像信息。
為達到良好的拍照效果，為后期比對過程提供方便，在具體拍照時采用以下方式進行物料方向的圖像效果增強，具體包括：
1、根據(jù)已錄入待貼裝元器件的外觀顏色信息選擇反差較大的輔助光源顏色進行照射拍照，具體拍照時，可根據(jù)需要選擇一種光源顏色進行拍照，也可采用多種顏色的光源進行多次拍照，以形成良好的圖像對比效果。
當(dāng)然，為形成反差較大的照片，也可采用不同亮度的輔助光源進行照射和拍照，以形成明顯的明亮對比效果。
2、控制中心通過控制矩陣排列的、不同角度的輔助光源進行照射，形成多角度結(jié)合的立體照射效果，提高圖片遮光或反光效果的對比性，為進一步確定散料狀態(tài)的、待貼裝元器件的空間和位置關(guān)系提供幫助。其中，立體照射的方式可以為一種或多種，相應(yīng)的拍照次數(shù)也為一次或多次。
圖像采集卡的處理主要以軟件形式完成，其包括通常的增強處理、歸一處理、對比度處理等常用圖片處理方式，只是最終結(jié)果需要得到圖片中每個待貼裝元器件的數(shù)字圖片影像信息，為后期的逐一比對提供幫助。
步驟5、控制中心根據(jù)處理后的數(shù)字圖片影像信息與已錄入的待貼裝元器件基本信息進行比對，符合相似度要求的待貼裝元器件被確認為可使用的待貼裝元器件并被標(biāo)定。其具體過程包括：
步驟501、控制中心根據(jù)處理后的數(shù)字圖片影像信息得出其中各個待貼裝元器件的外輪廓尺寸信息，并與已錄入的待貼裝元器件基本信息中的外觀尺寸信息進行比對，符合輪廓相似度要求的進行記錄，不符合輪廓相似度要求的，則認為其位置歪斜或者疊加，不屬于可使用的待貼裝元器件。
步驟502、對已記錄符合輪廓相似度要求的待貼裝元器件進行處理后的圖像明暗度判斷，確定該待貼裝元器件的正、反朝向，記錄正向的待貼裝元器件，而反向的待貼裝元器件由于無法貼裝，最終被放棄。
步驟503、根據(jù)已錄入的該待貼裝元器件基本信息中是否有極性的特征，對正向的待貼裝元器件進行處理后圖像極性特征點的判斷，極性特征點判斷正確的確認為可使用的待貼裝元器件并被標(biāo)定。
極性特征點由于位置固定并且具有反光性，所以，根據(jù)此特征就可在圖片中對待貼裝元器件進行極性以及極性方向的判斷，從而最終完成可使用的待貼裝元器件的判定。
步驟6、控制中心對標(biāo)定的、可使用的待貼裝元器件進行位置計算，得出該待貼裝元器件的中心位置坐標(biāo)，并對應(yīng)存入到控制中心中。
由于標(biāo)定的、可使用的待貼裝元器件的外輪廓尺寸信息已經(jīng)得出，所以根據(jù)簡單幾何計算，就可得出該待貼裝元器件的中心位置坐標(biāo)，為后期根據(jù)此坐標(biāo)進行元器件拾取提供了依據(jù)。
步驟7、貼裝頭根據(jù)標(biāo)定的、可使用的待貼裝元器件名稱和存儲的中心位置坐標(biāo)信息進行相應(yīng)待貼裝元器件的拾取，經(jīng)電路板位置拍照和待貼裝元器件位置補償后，貼裝到電路板的對應(yīng)位置上，完成一次貼裝過程。
此過程中，位置補償主要基于現(xiàn)有貼片機貼裝頭在進行貼裝時的位置補償功能，以滿足最終貼裝要求，消除拾取過程產(chǎn)生的位置偏差，保證與電路板的準(zhǔn)確貼裝。
步驟8、重復(fù)上述步驟7，直至準(zhǔn)備貼裝的待貼裝區(qū)域內(nèi)的、全部標(biāo)定的、可使用的待貼裝元器件貼裝完成。
步驟9、如還有下一個待貼裝區(qū)域，轉(zhuǎn)至下一個待貼裝區(qū)域重復(fù)上述步驟4-8，直至標(biāo)定的、可使用的待貼裝元器件貼裝完成。
為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)化進行，以及解決實際貼裝需要，對不符合貼裝要求的、不能使用的待貼裝區(qū)域內(nèi)的待貼裝元器件還可進行如下步驟：
步驟10、清除待貼裝區(qū)域內(nèi)無法使用的待貼裝元器件，重復(fù)上述步驟3-9，直至全部貼裝過程完成。或者，利用振動、搖擺、重新放置或翻轉(zhuǎn)裝置對待貼裝區(qū)域內(nèi)無法使用的待貼裝元器件進行位置干擾，使其位置重新分布后重復(fù)上述步驟4-9，直至全部貼裝過程完成。
至此，整個散料狀態(tài)的待貼裝元器件被貼裝完成，其方式實現(xiàn)了貼片機的快速貼裝，簡化了貼裝過程，提高了貼裝效率。