一种用于引导机器人的视觉定位系统

摘要

本发明适用于电子元器件装配技术领域，提供了一种用于引导机器人的视觉定位系统，包括为电子元件的整体成像提供照明的第一光源、为电子元件的引脚成像提供照明的第二光源、用于安装第二光源的支架以及相机；支架具有一圆盘形的内腔，第二光源沿着内腔的边部安装形成环形光源，电子元件的引脚位于第二光源的中间部位，第二光源发出的光形成扁光束照射电子元件的引脚端部，并经引脚端部反射后进入相机进行引脚成像，第一光源发出的光经过电子元件反射后进入相机进行电子元件成像。本发明采用第一光源形成元件整体图像，通过第二光源形成引脚图像，既可以呈现电子元件的整体图像，又可以清晰的体现引脚，使引脚位置更加清晰可辨，提高了抓取精度。

权利要求

1.一种用于引导机器人的视觉定位系统，用于引导机器人抓取电子元件的引脚，其特征在于，包括为电子元件的整体成像提供照明的第一光源、为电子元件的引脚成像提供照明的第二光源、用于安装所述第二光源的支架，以及相机；所述支架具有一圆盘形的内腔，所述第二光源沿着所述内腔的边部安装形成环形光源，所述电子元件的引脚位于所述第二光源的中间部位，所述第二光源发出的光形成扁光束照射所述电子元件的引脚端部，并经所述引脚端部反射后进入所述相机进行引脚成像，所述第一光源发出的光经过所述电子元件反射后进入所述相机进行电子元件成像；

所述支架包括上盖、下盖和连接于所述上盖和下盖之间的侧壁，所述上盖、下盖与侧壁围合出所述圆盘形的内腔；所述上盖的中心开设有可容纳电子元件的第一通口，所述下盖的中心开设有大于第一通口的第二通口，所述第一通口向内腔延伸出第一凸缘，所述第二通口向内腔延伸出第二凸缘，所述第二光源发出的光经过所述第一凸缘和第二凸缘截断后形成所述扁光束。

2.如权利要求1所述的视觉定位系统，其特征在于，所述引脚的端部低于所述第一凸缘而且高于所述第二凸缘。

3.如权利要求1所述的视觉定位系统，其特征在于，所述第二光源由多个LED发光件沿着所述内腔的边部安装组成。

4.如权利要求1所述的视觉定位系统，其特征在于，所述第二光源由多个激光器件沿着所述内腔的边部安装组成。

5.如权利要求1所述的视觉定位系统，其特征在于，所述第一凸缘的端部具有一斜面，所述斜面为下窄上宽的圆台形的侧面。

6.如权利要求1所述的视觉定位系统，其特征在于，所述第二凸缘的端部具有一斜面，所述斜面为上窄下宽的圆台形的侧面。

7.如权利要求1所述的视觉定位系统，其特征在于，还包括设置于所述支架下方的分光镜，所述第一光源设置于所述支架下方且发出的光经所述分光镜反射后照射所述电子元件，所述电子元件反射的光经所述分光镜透射后进入所述相机进行成像。

8.如权利要求7所述的视觉定位系统，其特征在于，在所述分光镜的透射光路上还设有反射镜，所述相机设置于所述反射镜的反射光路上。

9.如权利要求1至8任一项所述的视觉定位系统，其特征在于，所述电子元件成像与所述引脚成像的光路同轴。

说明书

一种用于引导机器人的视觉定位系统

技术领域

[0001] 本发明涉及电子元器件装配技术领域，特别涉及一种用于引导机器人的视觉定位系统。

背景技术

[0002] 在电子元器件行业，虽然贴片式元件越来越多，元件越来越小，但是基于性能原因，一些特定的元件如电容、电感、连接器、功率二极管、功率三极管等仍然被以直插的方式大量采用。在电子元件组装过程中，由于引脚的平行度和角度位置等特性的限制，不能够以非常高的精度被机器人抓取而插入到电路板的相应孔位中。现有技术通常使用一个具有直射环形光的工业相机来观察元件的位置，引导机器人进行抓取。由于光线自直射环形光源输出后被元件反射，又原路返回到工业相机，因此在对直插元件进行成像的时候，会出现严重的亮条纹干扰而使引脚对比度降低和位置难以识别。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种用于引导机器人的视觉定位系统，旨在提高机器人对电子元件引脚的识别精度，易于抓取。

[0004] 本发明是这样实现的：一种用于引导机器人的视觉定位系统，用于引导机器人抓取电子元件的引脚，包括为电子元件的整体成像提供照明的第一光源、为电子元件的引脚成像提供照明的第二光源、用于安装所述第二光源的支架，以及相机；所述支架具有一圆盘形的内腔，所述第二光源沿着所述内腔的边部安装形成环形光源，所述电子元件的引脚位于所述第二光源的中间部位，所述第二光源发出的光形成扁光束照射所述电子元件的引脚端部，并经所述引脚端部反射后进入所述相机进行引脚成像，所述第一光源发出的光经过所述电子元件反射后进入所述相机进行电子元件成像。

[0005] 本发明采用第一光源发光照射电子元件的整体，形成电子元件的整体图像，通过第二光源发光单独照射电子元件的引脚端部，形成引脚图像，电子元件的整体图像和引脚图像合成为一副图像后，既可以呈现电子元件的整体，又可以清晰的体现引脚并且边缘锐利，对比度明显提高，使引脚位置更加清晰可辨，进而提高机器人对电子元件的引脚的识别和抓取精度，提高工作效率。

附图说明

[0006] 图1是本发明实施例提供的用于引导机器人的视觉定位系统的立体图；

[0007] 图2是本发明实施例提供的用于引导机器人的视觉定位系统的剖视图；

[0008] 图3是本发明实施例提供的用于引导机器人的视觉定位系统的正视图；

[0009] 图4是本发明实施例提供的用于引导机器人的视觉定位系统的俯视图。

具体实施方式

[0010] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0011] 以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

[0012] 需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。

[0013] 还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

[0014] 请参考图1至图4，本发明实施例提供一种用于引导机器人的视觉定位系统，用于引导机器人抓取电子元件1的引脚2，包括为电子元件1的整体成像提供照明的第一光源3、为电子元件1的引脚2成像提供照明的第二光源4、用于安装所述第二光源4的支架5，以及相机6；该支架5具有一圆盘形的内腔9，第二光源4沿着内腔9的边部安装形成环形光源，电子元件1的引脚2位于第二光源4的中间部位，第二光源4发出的光形成扁光束照射电子元件1的引脚端部21，并经引脚端部21反射后进入相机6进行引脚2成像，第一光源3发出的光经过电子元件1反射后进入相机6进行电子元件1成像。具体地，环形的第二光源4向中间的电子元件1方向发光，当该第二光源4由LED发光件沿着内腔边部安装构成时，每个LED发光件发出具有一定发散角的锥形光束，然后经过光束调整变为扁光束，当第二光源4直接采用激光器件沿着内腔边部安装构成时，其发出的光自身即为准直光，无需调整，整个环形的第二光源4发出的光即是扁光束。可以理解，扁光束使之其在引脚2的取向方向角度极小的光束，整体看起来类似由圆周向圆心发射的圆盘状光束，该扁光束近似垂直于引脚2照射引脚2的端部，由于引脚2的端部通常具有一定倒角(引脚顶面和侧面之间的过渡角度)，或者为曲面状的端部，因此，当扁光束照射引脚端部21时，该端部21的倒角部分或者曲面部分会将光向引脚2下方反射，该反射光进入相机6就可以形成清晰的引脚图像，并且由于引脚端部的边缘处和引脚侧面对光的反射角度跃变较大，使得引脚图像的边缘更加清晰锐利。

[0015] 本实施例采用第一光源3发光照射电子元件1的整体，形成电子元件1的整体图像，通过第二光源4发光形成扁光束单独照射电子元件1的引脚端部21，形成引脚图像，电子元件1的整体图像和引脚图像合成为一副图像，既可以呈现电子元件1的整体，又可以清晰的体现引脚2且引脚边缘更加清晰，使引脚位置更加清晰可辨，易于机器人识别和抓取，进而提高机器人对电子元件1的引脚2的识别和抓取精度，提高工作效率。

[0016] 在本实施例中，当第二光源4由LED发光件等非激光器件组成时，可以通过支架5的结构实现扁光束的获取。具体地，支架5包括上盖51、下盖52和连接于上盖51和下盖52之间的侧壁53，上盖51、下盖52与侧壁53围合出圆盘形的内腔9；上盖51的中心开设有可容纳电子元件1的第一通口511，下盖52的中心开设有大于第一通口511的第二通口521，第一通口511向内腔延伸出第一凸缘512，第二通口521向内腔延伸出第二凸缘522，第二光源4发出的光经过第一凸缘511和第二凸缘521截断后形成上述的扁光束。该第一凸缘511主要用于限制光束照射引脚2的其他位置，第二凸缘521主要用于防止第二光源4发出的光未经引脚反射而进入相机6产生干扰。第一凸缘511与第二凸缘521结合可以获得明显的边缘清晰的引脚图像。

[0017] 进一步地，在进行成像时，引脚2的端部插入支架5的内腔9中并且位于第一凸缘511和第二凸缘521之间的空间，即第一凸缘511的底端要高于引脚端部21，第二凸缘521的顶端要低于引脚端部21。

[0018] 进一步地，为了进一步提升引脚图像的清晰度，本实施例中的第一凸缘511的端部具有一斜面513，该斜面513为下窄上宽的圆台形的侧面。与不具有斜面的凸缘结构相比，可以减少杂光干扰。对于底面和侧面垂直的凸缘，第二光源发出的光会有小部分照射在底面上，经底面反射后有可能照射至引脚其他位置或者直接射出支架5，这些不需要的光线都会造成干扰，使引脚端部边缘不清晰。将第一凸缘511的端部设置为斜面时，光线被反射后较大的偏离了成像光路，不会对引脚2的成像造成干扰。同样的，第二凸缘521的端部也具有一斜面523，该斜面523为上窄下宽的圆台形的侧面，光线被该斜面523反射后会背离成像光路，不会对引脚2的成像造成干扰。

[0019] 在本实施例中，第一光源3优选为LED发光件组成的面光源，用于为电子元件1提供宽光束照明。

[0020] 进一步参考图1，在支架5的下方设置有分光镜7，第一光源3设置于支架5下方，并且垂直于第二光源4，第一光源3朝向分光镜7发光，发出的光经分光镜7反射后照射电子元件1，电子元件1反射的光经分光镜7透射后进入相机6进行成像。第二光源4发出的光经引脚端部21反射后也进入相机6成像。该电子元件1的成像光路和引脚2的成像光路同轴。

[0021] 进一步参考图1，在分光镜7的透射光路上还设有反射镜8，相机6设置于反射镜8的反射光路上。该反射镜8的设置主要用于折弯光路以使结构紧凑，避免占用较大空间。

[0022] 进一步地，该视觉定位系统还包括与相机6相连接的计算机9，用于进行图像的显示和处理以引导机器人准确抓取并插入电路板上的相应孔位。

[0023] 本发明实施例采用两组光源(第一光源和第二光源)分别对电子元件整体和引脚成像，对引脚成像的第二光源发光被截断形成扁光束照射引脚端部，使引脚成像清晰明亮，边缘清晰锐利，并且通过对支架上的第一凸缘和第二凸缘的斜面设计消除杂光干扰，进一步保证引脚图像清晰可辨，提高抓取精度，提高工作效率。

[0024] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。