[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

说明书

本发明公开了一种贴片机设备的图像数据采集和传输装置及其方法，该装置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，通过在图像控制板接口模块上集成多个功能模块的硬件电路，实现了与运动控制模块的配合，对底镜相机的拍照触发控制，对多路光源开关和亮度等级的控制，对相机图像数据的接收、裁剪、排序、图像信息封装处理，与图像处理模块的数据传输。本发明能使机器视觉系统和运动控制模块更好地配合，实现更为精确的元件图像采集和更为快速的图像数据传输，从而获得更好的元件图像效果。

技术领域

本发明属于光电机器视觉领域，具体的说是一种贴片机设备的图像数据采集和传输的处理方式和装置。

背景技术

贴片机，又称表面贴装系统，是一种通过移动贴装头把表面贴装元件准确地放置在PCB板(印刷电路板)对应焊盘上的设备，可实现高速、高精度的元件贴装流程。为了实现各元件与对应焊盘的精确贴装，需要通过贴片机系统中的视觉系统部分，获取PCB板的准确位置以及元件与板上焊盘的相对位置，之后由运动模块根据图像识别结果进行元件的移动、旋转和贴装。首先要在贴片机系统中建立一个多维坐标系，如图1所示：X轴从左向右延伸，坐标逐渐增大；Y轴从前向后延伸；Z轴从上到下延伸。除此之外X轴光栅尺上安装有贴装头模块，使用吸嘴杆吸附元件进行识别和贴装，通过R轴坐标系进行旋转以调整元件位置。以这个多维坐标系为基准，才能进行准确的贴装流程。

视觉系统部分包括工业相机、光源、图像采集卡、图像处理软件等单元，一般使用三个独立的工业相机单元进行不同的识别功能：1.底镜相机一般使用线扫相机，固定在贴片机底座，用于依次识别从其上方沿X轴运动的多个元件，元件尺寸一般较大；2.飞行相机安装在贴装头模块，随XY平台在贴片机中做高速二维运动，用于识别吸嘴上吸附的尺寸较小元件；3.MARK相机同样安装在贴装头上，用于识别PCB板上的MARK点来确定PCB板在贴片机系统中的坐标。在不同相机工作时，都需为其提供对应的光源环境、拍照触发信号，并接收和处理其采集到的元件或MARK点图像数据。

贴片机视觉系统中一般由图像处理板对底镜相机进行控制：图像处理板接收来自运动控制模块伺服驱动板的触发信号，然后将该触发信号传输给底镜相机控制其拍照，拍照光源一般由相机直接控制；之后由图像处理板通过CameraLink接口接收元件图像并进行处理。拍照触发信号由运动控制模块产生，经过两级传输才到达相机端，在传输中易受逻辑设计等因素的影响，出现误触发或丢触发的情况；且信号传输存在一定延时，实际拍照时机与运动状态可能并不匹配。底镜相机本身是较为复杂的组件，其功能是将目标物体的光信号转换为有序的电信号，从而获取元件的图像数据，作为机器视觉中的关键组件，其出图质量将直接影响元件的识别效果。因此底镜相机一般直接使用成熟的工业相机产品，并无光源控制功能，使用相机控制光源，将增大相机模块的设计难度。若仅使用图像处理板对图像数据进行采集和元件识别处理，即由硬件对图像数据进行算法处理，将增大硬件逻辑设计的难度。通常由图像处理软件对所采集的图像进行算法处理，以获取元件识别结果，但由软件直接处理大量数据得到识别结果可能会耗时较长，降低整机的贴装速率。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种贴片机设备的图像数据采集和传输装置及其方法，以期能使机器视觉系统和运动控制模块更好地配合，实现更为精确的元件图像采集和更为快速的图像数据传输，从而获得更好的元件图像效果。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种贴片机设备的图像数据采集和传输装置的特点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；