专利名称：一种贴片机飞行视觉采集处理系统及方法
技术领域：
本发明涉及贴片机芯片拾取检测的视觉采集技术，具体是指一种贴片机飞行视觉采集处理系统及方法。
背景技术：
贴片机是贴片机控制系统中，需要对拾取的芯片进行视觉检测，借以纠正在芯片拾取过程中发生的不可控偏差。一般的，贴片机控制系统为此需求配置有视觉采集和处理系统，简称视觉系统。现有的贴片机飞行视觉采集处理系统，按照CCD类型，主要分为两类(1)线阵CCD运动采图视觉系统，需要贴装头以恒定的速度在线阵CCD上方通过，以采集芯片被拾取后的图像。该方法需要对贴装头的运动进行速度控制，并且要求运动路径必须通过线阵CCD上方。实际使用中，有固定线阵CCD和移动线阵CCD两种方式。当使用固定线阵CCD进行采集时，需要贴装头在拾取完芯片后先走到特定位置并恒速运动一段距离直到图像采集完毕；而当使用移动线阵CCD进行采集时，需要加装CCD控制系统，并且要求经过CCD上方的路径必须为直线。因此，不论是固定线阵CCD还是移动线阵CCD，都对贴装头的运动速度和/或轨迹做了限制。在实际使用中，这些限制提高了控制成本，降低了生产贴装的速度。
(2)面阵CCD起停采图视觉系统，需要贴装头在拾取芯片后，在面阵CCD的上方停止并采图。由于电机的起停需要耗费较多的时间，所以改方法同样的降低了生产贴装的速度。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种可靠性高、贴装速度快的贴片机飞行视觉采集处理系统。
本发明的目的还在于提供上述贴片机飞行视觉采集处理系统的视觉采集处理方法。
本发明的目的通过下述方案实现本贴片机飞行视觉采集处理系统包括反射板、导轨、步进电机控制模块、嵌入式图像采集模块，所述反射板安装在三条平行导轨之间，呈90°的“V”字形设置，所述反射板、导轨位于贴片机的贴装头吸嘴、嵌入式图像采集模块的下方，所述步进电机控制模块与反射板、嵌入式图像采集模块分别连接，且所述步进电机控制模块、嵌入式图像采集模块分别与贴片机的贴装头控制模块连接。
为更好地实现本发明，本贴片机飞行视觉采集处理系统还包括微控制减震模块，所述微控制减震模块分别与反射板、步进电机控制模块、嵌入式图像采集模块连接。
所述步进电机控制模块包括处理器、脉冲发送单元、光电隔离电路、节拍发生器，所述脉冲发送单元与处理器、光电隔离电路、节拍发生器分别连接，所述处理器、脉冲发送单元分别与步进电机连接，所述光电隔离电路分别与所述嵌入式图像采集模块、贴装头控制模块、微控制减震模块连接，进行数据通讯。
所述嵌入式图像采集模块包括DSP(数字信息处理器)、CPLD(复杂可编程逻辑器件)、CCD驱动电路、CCD传感器、光源，所述DSP、CPLD、CCD驱动电路、CCD传感器依次连接，所述DSP还连接有FLASH、SDRAM存储器，且设有JTAG接口，所述CPLD与SDRAM存储器、光源分别连接，且通过USB接口与计算机连接，可方便实现算法更新和图像上载。
所述微控制减震模块包括微控制器，所述微控制器分别通过微传感器、反射板夹紧气动阀与反射板连接，采用实时算法对所述反射板的振动进行检测和主动补偿，快速的将所述反射板振动减到最少。
所述微传感器包括反射板到位传感器、反射板表面振动传感器。
所述三条平行导轨在“V”字形反射板的前端伸出，呈镂空结构。
本系统采用模块化设置，所述各个模块之间定义好完善的通讯信号，可以根据需要对各个模块进行独立的开发，也可以选用市场上合适的模块代用。
为减轻贴片头的重量，只需将步进电机等执行机构和图像采集装置安装在贴装头上，其它的如微控制减震模块、步进电机控制模块和贴装头控制模块等均可不需安装在贴装头上，而通过布线与贴装头联系。
所述贴片机飞行视觉采集处理系统的视觉采集处理方法，其步骤包括(1)当贴片机的贴装头吸嘴未从喂料器上拾取芯片时，反射板处于等待位置。
(2)当贴片机的贴装头吸嘴从喂料器上拾取芯片后，贴装头控制模块发信号给步进电机控制模块，后者控制步进电机将处于等待位置的“V”字形反射板快速推动到贴装头和嵌入式图像采集模块的下方，以提供光通路，在此期间，微控制减震模块对反射板的振动进行检测和主动补偿，将振动快速减到最低。
(3)反射板到位后，步进电机控制模块发信号给嵌入式图像采集模块，后者将图像快速采集并处理。
(4)图像处理完毕后，输出信号给贴装头控制模块，后者对芯片的位置偏差进行补偿。
(5)图像采集完毕后，嵌入式图像采集模块发信号给步进电机控制模块，后者控制步进电机快速将反射板撤回等待位置，以方便贴装头的贴片动作进行。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果(1)本系统运用光线反射原理，将现有技术中物理结构上分离的被采集对象和采集装置集成到贴装头上，使得该系统的图像采集过程对贴装头的速度和轨迹没有特殊要求，无需为图像采集的需要而进行额外的运动，贴装头运动因此而得到简化，并可按照时间最优原则对运动轨迹进行控制，提高贴片机工作的可靠性和贴装速度；(2)在运动的过程中，步进电机推动“V”字形反射板运动到贴装头和CCD的下方，由“V”字形反射板提供贴装头上元器件到CCD的光路，使贴装头和图像采集装置实现较好的集成；(3)其间微控制减震系统对反射板进行减震处理，确保反射板的平稳运行，从而使得CCD能够获得高质量的元器件图像。
(4)三条平行导轨在“V”字形反射板的前端伸出，呈镂空结构，此结构既不阻碍元器件的拾取，又可快速实现图像采集。
图1是本发明贴片机飞行视觉采集处理系统在贴片机中的位置示意图；图2是图1所示贴片机飞行视觉采集处理系统的反射板、导轨、嵌入式图像采集模块的空间位置正视图；图3是图1所示贴片机飞行视觉采集处理系统的反射板、导轨、嵌入式图像采集模块的空间位置附视图；图4是图1所示贴片机飞行视觉采集处理系统的反射板、导轨、嵌入式图像采集模块的空间位置右视图；图5是图1所示贴片机飞行视觉采集处理系统的结构方框图；图6是图5所示步进电机控制模块的结构方框图；图7是图5所示嵌入式图像采集模块的结构方框图；图8是图5所示微控制减震模块的结构方框图；图9是图1所示贴片机飞行视觉采集处理系统的工作流程图。
具体实施例方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例如图1所示，本发明贴片机飞行视觉采集处理系统的机构部分100安装在贴片机的喂料器200上，贴片机飞行视觉采集处理系统的电控部分300安装在贴片机下部的机柜内。
如图2～5所示，本贴片机飞行视觉采集处理系统I包括反射板1、导轨2、步进电机控制模块、嵌入式图像采集模块3，反射板1安装在三条平行导轨2之间，呈90°的“V”字型设置，三条平行导轨2在“V”字形反射板的前端伸出，呈镂空结构，反射板1、导轨2位于贴片机的贴装头吸嘴4、嵌入式图像采集模块3的下方，步进电机控制模块与反射板1、嵌入式图像采集模块3分别连接，且步进电机控制模块、嵌入式图像采集模块3分别与贴片机的贴装头控制模块连接。
本贴片机飞行视觉采集处理系统还包括微控制减震模块，微控制减震模块分别与反射板1、步进电机控制模块、嵌入式图像采集模块3连接。
如图6所示，步进电机控制模块包括MCX314处理器、脉冲发送单元、光电隔离电路、节拍发生器，脉冲发送单元与处理器、光电隔离电路、节拍发生器分别连接，处理器、脉冲发送单元分别与步进电机连接，光电隔离电路分别与嵌入式图像采集模块、贴装头控制模块、微控制减震模块连接，进行数据通讯。
如图7所示，嵌入式图像采集模块3包括DSP(数字信息处理器)、ATMEL公司的CPLD(复杂可编程逻辑器件)、CCD驱动电路、CCD传感器、光源，DSP、CPLD、CCD驱动电路、CCD传感器依次连接，DSP还连接有FLASH、SDRAM存储器，且设有JTAG接口，CPLD与SDRAM存储器、光源分别连接，且通过USB接口与计算机连接，可方便实现算法更新和图像上载。
如图8所示，微控制减震模块包括微控制减震模块包括PHILIPS公司的微控制器，微控制器分别通过反射板到位传感器、反射板表面振动传感器、反射板夹紧气动阀与反射板1连接，采用实时算法对反射板的振动进行检测和主动补偿，快速的将反射板振动减到最少。
如图9所示，本发明工作过程是(1)当贴片机的贴装头吸嘴未从喂料器上拾取芯片时，反射板处于等待位置。
(2)当贴片机的贴装头吸嘴从喂料器上拾取芯片后，贴装头控制模块发信号给步进电机控制模块，后者控制步进电机将处于等待位置的“V”字型反射板快速推动到贴装头和嵌入式图像采集模块的下方，以提供光通路。在此期间，微控制减震模块对反射板的振动进行检测和主动补偿，将振动快速减到最低。
(3)反射板到位后，步进电机控制模块发信号给嵌入式图像采集模块，后者将图像快速采集并处理。
(4)图像处理完毕后，输出信号给贴装头控制模块，后者对芯片的位置偏差进行补偿。
(5)图像采集完毕后，嵌入式图像采集模块发信号给步进电机控制模块，后者控制步进电机快速将反射板撤回等待位置，以方便贴装头的贴片动作进行。
如上所述，即可较好地实现本发明。
权利要求
1.一种贴片机飞行视觉采集处理系统，其特征在于包括反射板、导轨、步进电机控制模块、嵌入式图像采集模块，所述反射板安装在三条平行导轨之间，呈90°的“V”字形设置，所述反射板、导轨位于贴片机的贴装头吸嘴、嵌入式图像采集模块的下方，所述步进电机控制模块与反射板、嵌入式图像采集模块分别连接，且所述步进电机控制模块、嵌入式图像采集模块分别与贴片机的贴装头控制模块连接。
2.按权利要求1所述一种贴片机飞行视觉采集处理系统，其特征在于所述贴片机飞行视觉采集处理系统还包括微控制减震模块，所述微控制减震模块分别与反射板、步进电机控制模块、嵌入式图像采集模块连接。
3.按权利要求1所述一种贴片机飞行视觉采集处理系统，其特征在于所述步进电机控制模块包括处理器、脉冲发送单元、光电隔离电路、节拍发生器，所述脉冲发送单元与处理器、光电隔离电路、节拍发生器分别连接，所述处理器、脉冲发送单元分别与步进电机连接，所述光电隔离电路分别与所述嵌入式图像采集模块、贴装头控制模块、微控制减震模块连接。
4.按权利要求1所述一种贴片机飞行视觉采集处理系统，其特征在于所述嵌入式图像采集模块包括DSP、CPLD、CCD驱动电路、CCD传感器、光源，所述DSP、CPLD、CCD驱动电路、CCD传感器依次连接，所述DSP还连接有FLASH、SDRAM存储器，且设有JTAG接口，所述CPLD与SDRAM存储器、光源分别连接，且通过USB接口与计算机连接。
5.按权利要求1所述一种贴片机飞行视觉采集处理系统，其特征在于所述微控制减震模块包括所述微控制减震模块包括微控制器，所述微控制器分别通过微传感器、反射板夹紧气动阀与反射板连接。
6.按权利要求5所述一种贴片机飞行视觉采集处理系统，其特征在于所述微传感器包括反射板到位传感器、反射板表面振动传感器。
7.按权利要求1所述一种贴片机飞行视觉采集处理系统，其特征在于所述三条平行导轨在“V”字形反射板的前端伸出，呈镂空结构。
8.按权利要求2所述一种贴片机飞行视觉采集处理系统的视觉采集处理方法，其特征在于步骤包括(1)当贴片机的贴装头吸嘴未从喂料器上拾取芯片时，反射板处于等待位置；(2)当贴片机的贴装头吸嘴从喂料器上拾取芯片后，贴装头控制模块发信号给步进电机控制模块，后者控制步进电机将处于等待位置的“V”字形反射板快速推动到贴装头和嵌入式图像采集模块的下方，以提供光通路，在此期间，微控制减震模块对反射板的振动进行检测和主动补偿，将振动快速减到最低；(3)反射板到位后，步进电机控制模块发信号给嵌入式图像采集模块，后者将图像快速采集并处理；(4)图像处理完毕后，输出信号给贴装头控制模块，后者对芯片的位置偏差进行补偿；(5)图像采集完毕后，嵌入式图像采集模块发信号给步进电机控制模块，后者控制步进电机快速将反射板撤回等待位置。
全文摘要
本发明提供一种贴片机飞行视觉采集处理系统，包括反射板、导轨、步进电机控制模块、嵌入式图像采集模块，反射板安装在三条平行导轨之间，呈90°的“V”字型设置，反射板、导轨位于贴片机的贴装头吸嘴、嵌入式图像采集模块的下方，步进电机控制模块与反射板、嵌入式图像采集模块分别连接，且步进电机控制模块、嵌入式图像采集模块分别与贴片机的贴装头控制模块连接。本系统的贴装头吸嘴无需为采图的需要而进行额外的运动，微控制减震系统对反射板进行减震处理，嵌入式图像采集处理模块对图像采集并进行处理，从而使得系统可靠性高、贴装速度快。
文档编号G01N21/86GK1744811SQ20051003578
公开日2006年3月8日 申请日期2005年7月15日 优先权日2005年7月15日
发明者胡跃明, 陈安, 袁鹏, 吴忻生, 高红霞 申请人:华南理工大学