[发明专利]一种贴片机设备的图像数据采集和传输装置及其方法

权利要求书

1.一种贴片机设备的图像数据采集和传输装置，其特征是应用于由运动控制板、图像处理模块和底镜相机所构成的贴片机XY运动模块中，所述图像数据采集和传输装置包括：图像控制板接口模块和FPGA模块；

所述FPGA模块包括：图像数据硬件预处理模块和逻辑处理模块；

所述图像控制板接口模块包括：CameraLink接收模块、CameraLink发送模块、RS485通信模块、光栅尺信号处理模块、光源控制模块；

所述CameraLink接收模块包括：CameraLink接口和通道连接芯片；所述CameraLink接口用于接收来自所述底镜相机的原始图像数据；所述通道连接芯片用于对原始图像数据进行串并转换处理，并输出外触发信号以控制底镜相机的采图动作；

所述RS485通信模块用于与上层的运动控制板进行指令交互，并根据制定的通信协议获取相应的动作指令以及元件的拍照工作参数，并发送给所述逻辑处理模块；

所述光栅尺信号处理模块由一个DB15接口和多个高速双通道光耦构成，所述DB15接口用于接收来自所述运动控制板的X轴光栅尺AB相信号和Y轴光栅尺AB相信号；所述高速双通道光耦用于将X轴光栅尺AB相信号和Y轴光栅尺AB相信号分别转换为3.3V单端信号；

所述逻辑处理模块对3.3V单端信号进行逻辑处理并获得贴片机中X轴和Y轴的运动位置；

所述逻辑处理模块根据所接收到的拍照工作参数得到光源的脉冲占空比并发送给所述光源控制模块；

所述光源控制模块包括三路驱动电路，并根据所述脉冲占空比分别控制底镜相机拍照所需的主光源、同轴光源和侧光源的亮度等级，从而为不同元件拍照提供不同的光源环境；

所述图像数据硬件预处理模块包括：图像数据裁剪单元、Tap排列转换单元和封装图像信息单元；

所述图像数据裁剪单元对所述原始图像数据进行裁剪处理；

所述Tap排列转换单元对裁剪后的图像数据进行Tap排列转换；

所述封装图像信息单元对转换后的图像数据进行图像信息封装，得到差分图像信号；

所述CameraLink发送模块包括：CameraLink接口，并用于将所述差分图像信号上传至所述图像处理模块。

2.一种贴片机设备的图像数据采集和传输方法，其特征是应用于由图像数据采集和传输装置、运动控制板、图像处理模块和底镜相机、贴装头所构成的贴片机系统中，所述图像数据采集和传输装置包括：图像控制板接口模块、图像数据硬件预处理模块；

所述图像控制板接口模块包括：CameraLink接收模块、CameraLink发送模块、RS485通信模块、光栅尺信号处理模块、光源控制模块；

所述图像数据硬件预处理模块包括：图像数据裁剪单元、Tap排列转换单元和封装图像信息单元；所述图像数据采集和传输方法是按照如下步骤进行：

步骤1、获取所识别元件的工作参数：

通过RS485通信模块依次接收上层的运动控制板发送的多个元件拍照工作的多组元件参数并进行存储，包括：X方向触发拍照位置，X方向扫描脉冲数，Y方向传感器使用数目，主光、同轴光、侧光照明占空比，图像标识码；

步骤2、获取当前次拍照的识别路径参数：

通过RS485通信模块接收上层的运动控制板发送的元件识别路径参数，包括：X方向准备拍照位置、Y方向拍照位置、X方向结束拍照位置；

步骤3、拍照准备：

通过光栅尺信号处理模块获取贴装头在贴片机XY坐标系中的坐标位置，贴装头吸取元件运动到准备拍照位置坐标，即X方向准备拍照位置和Y方向拍照位置后，通过光源控制模块按照第一个元件所对应的第一组元件参数中的主光、同轴光、侧光照明占空比打开相应光源；

步骤4、触发底镜相机拍照：

贴装头运动到第n个元件的X方向触发拍照位置时，使用第n组元件参数中的主光、同轴光、侧光照明占空比来点亮对应光源，并根据拍照物体的分辨率，按照一定行频发送底镜相机触发脉冲；再根据第n组元件参数中X方向扫描脉冲数，发送一定数量的脉冲后停止触发，从而完成第n个元件的拍照动作；

步骤5、图像数据硬件预处理：

通过CameraLink接收模块按照NTap非连续分段方式实时获取各个元件的原始图像数据，所述原始图像数据的尺寸为m×b，其中，b为X方向扫描脉冲数，m表示底镜相机的分辨率，所述NTap非连续分段传输方式是指一个像素时钟下由PortA、PortB…PortN个端口同时传输图像数据，且相邻端口的像素点编号相差m/N；

步骤5.1、数据裁剪：

使用N个端口fifo存储尺寸为a×b的原始图像数据，其中，a为元件工作参数中Y方向传感器使用数目，根据参数a从每行原始图像数据的中间进行对称截取，即在图像数据裁剪单元的各个端口fifo中仅写入像素编号为(m/2-a/2)～((m/2)-1+a/2)的有效图像数据，其余数据不写入；

步骤5.2、Tap重新排列：

按照像素编号从各个端口fifo依次读出截取后的图像数据，并依次写入Tap排列转换单元中的异步fifo，使得相邻图像数据编号连续排列；

步骤5.3、封装图像信息：

将排列后的图像数据的尺寸a×b、图像标识码按照自定义通信协议填充为一帧图像信息帧后，与排列后的图像数据一起通过CameraLink发送模块上传给图像处理模块；

步骤6、识别结束：

所有元件拍照完成后，贴装头运动至X方向结束拍照位置，关闭光源，停止触发底镜相机后，通过RS485通信模块向上层的运动控制板上传拍照完成信号，并等待接收新的工作参数指令。