基于scara機器人的pcb板定位方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于高精度裝配和測量領域，特別涉及一種基于SCARA機器人的PCB板定位 方法。
【背景技術】
[0002] 目前，在機器人眾多應用領域之中，高精度電子裝配與定位測量領域是其最為重 要的應用領域之一。由于機器人自身存在的重復定位誤差，以及待裝配元件(如PCB板)的機 械定位誤差，使得傳統(tǒng)機器人的示教與再現(xiàn)模式已無法滿足高精度裝配的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 【要解決的技術問題】
[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種基于SCARA機器人的PCB板定位方法，以確定PCB板在機 器人坐標系中的三維坐標，實現(xiàn)PCB板的高精度定位。
[0005] 【技術方案】
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的。
[0007] 本發(fā)明涉及一種基于SCARA機器人的PCB板定位方法，該方法包括步驟：
[0008] A、將攝像機固定安裝在SCARA機器人的Y軸手臂上，使SCARA機器人工作在脈沖運 動模式并保證SCARA機器人手臂移動時攝像機坐標系與法蘭盤中心坐標系的相對位置不 變，在攝像機CCD的正下方固定設置中介標靶；
[0009] B、采用攝像機標定技術對攝像機的內(nèi)部參數(shù)進行標定，得到攝像機內(nèi)部參數(shù)矩陣
_，.其中Δχ、Ay為像元尺寸，（uq，vq)為主點坐標，f為焦距；
[0010] C、多次移動SCARA機器人的手臂，每次移動時保證中介標靶位于攝像機的視野范 圍之內(nèi)，每次移動后采集中介標靶圖像、通過攝像機標定技術計算出中介標靶坐標系在攝 像機坐標系中的位姿矩陣Pi、通過SCARA機器人控制其讀取法蘭盤中心坐標系在機器人基 準坐標系中的位姿矩陣仏，其中i表示第i次移動，如果移動次數(shù)達到預設的移動次數(shù)閾值 則執(zhí)行步驟D;
[0011] D、對于步驟C中的每次移動，求解下式得到攝像機坐標系到法蘭盤中心坐標系的 齊次變換矩陣XnAiXiiXdi，采用減小誤差的數(shù)據(jù)處理算法對所有的齊次變換矩陣進行處 理得到手眼變換矩陣X，其中&表示機器人手臂第i次移動時攝像機的相對運動矩陣，表示 機器人手臂第i次移動時法蘭盤的相對運動矩陣，AiiPi-iPrSBiiQi^Qf 1;
[0012] E、將SCARA機器人的Y軸手臂移回到起始位置，將PCB板放置在攝像機CCD的正下 方，使所選擇的PCB板的MARK點在攝像機視野的正上方，提取MARK點的中心點的像素坐標 (u〇，vq)，根據(jù)下式計算得到MARK點在攝像機坐標系中的坐標(x c，yc，zc):
[0014] F、根據(jù)下式計算MARK點在機器人基準坐標系的坐標：
[0016] G、判斷已計算出在機器人基準坐標系的坐標的MARK點的個數(shù)是否已達到預設個 數(shù)，如果沒有達到則重新選擇一個MARK點并返回步驟C，反之則根據(jù)已計算的MARK點在機器 人基準坐標系的坐標對PCB板進行定位，所述MARK點的預設個數(shù)至少為3個。
[0017] 作為一種優(yōu)選的實施方式，所述步驟C中SCARA機器人的手臂的移動方式為平移 和/或旋轉。
[0018] 作為另一種優(yōu)選的實施方式，所述步驟D采用對所有的齊次變換矩陣求平均的方 法得到手眼變換矩陣X。
[0019] 作為另一種優(yōu)選的實施方式，所述步驟E采用圖像分割技術提取MARK點的中心點 的像素坐標。
[0020] 【有益效果】
[0021] 本發(fā)明提出的技術方案具有以下有益效果：
[0022] 本發(fā)明通過在PCB板上至少選擇三個MARK點，并分別求解各個MARK點在裝配元器 件在機器人基準坐標系的坐標，基于三點確定一個平面的原理即可完成PCB的準確定位，因 此本發(fā)明無需任何輔助裝置即可實現(xiàn)PCB板的高精度定位，可廣泛應用于機器人裝配、視覺 測量與定位以及視覺伺服。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的實施例一提供的基于SCARA機器人的PCB板定位方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明的【具體實施方式】 進行清楚、完整的描述。
[0025]圖1為本發(fā)明實施例一提供的基于SCARA機器人的PCB板定位方法的流程圖。如圖1 所示，
[0026]步驟S1:安裝攝像機。
[0027] 步驟S1中，將攝像機固定安裝在SCARA機器人的Y軸手臂上，使SCARA機器人工作在 脈沖運動模式并保證SCARA機器人手臂移動時攝像機坐標系與法蘭盤中心坐標系的相對位 置不變，在攝像機CCD的正下方固定設置中介標靶。
[0028] 步驟S2:對攝像機的內(nèi)部參數(shù)進行標定得到攝像機內(nèi)部參數(shù)矩陣。
[0029] 步驟S2中，采用攝像機標定技術對攝像機的內(nèi)部參數(shù)進行標定，得到攝像機內(nèi)部
，.其中Δχ、Ay為像元尺寸，（uq，Vq)為主點坐標，f為焦距；
[0030] 步驟S3:移動SCARA機器人的手臂。
[0031]步驟S3中，移動SCARA機器人的手臂，每次移動時保證中介標靶位于攝像機的視野 范圍之內(nèi)。SCARA機器人的手臂的移動方式為平移和/或旋轉。
[0032] 步驟S4:采集圖像，計算出中介標靶坐標系在攝像機坐標系中的位姿矩陣。
[0033] 步驟S4中，采集中介標祀圖像、通過攝像機標定技術計算出中介標革E1坐標系在攝 像機坐標系中的位姿矩陣Pi，其中i表示第i次移動。
[0034] 步驟S5:計算出法蘭盤中心坐標系在機器人基準坐標系中的位姿矩陣。
[0035] 步驟S5中，通過SCARA機器人控制其讀取法蘭盤中心坐標系在機器人基準坐標系 中的位姿矩陣&，其中i表示第i次移動。
[0036] 步驟S6:判斷移動次數(shù)是否達到預設的移動次數(shù)閾值，如果達到則執(zhí)行步驟S7,反 之則返回步驟S3。
[0037] 步驟S6中，移動次數(shù)閾值可以根據(jù)需求進行設置，移動次數(shù)閾值越大，即移動次數(shù) 越多，后續(xù)數(shù)據(jù)處理后得到的數(shù)據(jù)的精度越