一种电子元件插接方法及装置

技术领域

本发明属于电子元件插装技术领域，特别是涉及一种电子元件插接方法及装置。

背景技术

电子元件的插接在电子产品生产和使用中必不可少，例如在显示面板生产过程中经常要对其进行点屏检测，检测时需要将显示面板与信号发生器电性连接以输入检测信号，通常显示面板与电路板通过端子插接实现信号传输，以到达点亮显示面板从而进行各项检测的目的。对于插接端子引脚较多的情况，自动插接时对位置的对正精度要求很高，因为引脚较多，引脚的距离很小，误差会使引脚与对应的连接孔发生干涉，甚至在压接力的作用下损坏连接件。

现有技术中一般使用相机实时反馈插接位置，在机械手移动过程中控制器根据反馈信号不断计算位移差以控制机械手的下一步动作，直至位置完全对正。在整个插接过程中，控制器不断重复着影像获取和计算的过程，机械手在启停中切换，插接过程缓慢，控制器工作量大，严重影响插接效率。也有一些利用空间坐标标定的方式来实现贴合的方法，但一般使用多相机标定，相机获取图像中难以获取绝对中心，位置对正运算过程复杂，误差较大，难以复制到其他产品，应用广泛性受限。

发明内容

本发明提供一种电子元件插接方法及装置，对插接对位的过程控制简单直接，运算次数少，提高工作效率，位置对正运算方便且准确度高，避免插接误差。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为了达到上述部分或全部目的或是其他目的，本发明提供的电子元件插接方法，包括以下步骤：

S1、上料：将插接件入料至放置台上，将待插接件入料至载台上，所述插接件上设有两个插接标志，所述待插接件对应位置设有两个待插接标志；

S2、位置采集：图像采集装置分别获取两个插接标志和两个待插接标志的像素坐标，记两个插接标志的像素坐标分别为A和B，两个待插接标志的像素坐标分别为C和D；

S3、坐标标定：根据九点运算法将像素坐标A、B、C、D转换为图像采集装置坐标A

S4、位移计算及插接：控制器根据世界坐标A

工作时，利用人工或机械手进行插接件、待插接件的上料，图像采集装置对插接件、待插接件拍照获取插接件、待插接件的位置信息，再经过控制器坐标标定和位移计算后控制机械手完成插接。

其中，所述插接标志为插接端子；所述待插接标志为待插接端子，即机械手同时完成两个端子的插接；当插接端子、待插接端子的数量仅为一个时，可以以该插接端子、待插接端子作为一个插接标志、待插接标志，另外一个插接标志、待插接标志可以为其他零件或专门印刷的Mark标记；对于插接端子、待插接端子的数量为3个或3个以上时，则可取任意两个作为位置对正的标志。

在一种可能的实施例中，控制器直接根据世界坐标A

在另一种可能的实施例中，在步骤S1之前进行预设步骤S01：设定插接件位于放置台上的标准位置、待插接件位于载台上的标准位置，在设置所述标准位置时，两个插接标志的世界坐标分别为a和b两个待插接标志的世界坐标分别为c和d；设定机械手在放置台上取插接件的位置为标准取料位，机械手在载台上进行插接的位置为标准放料位，则机械手由标准取料位移动到标准放料位的运动过程唯一，设定该运动过程为标准运动过程。

此时，在步骤S4中，控制器根据世界坐标A

其中，所述取料位的位置补偿量计算方法为：在世界坐标系中有线段A

一种电子元件插接装置，包括用于放置插接件的放置台、用于放置待插接件的载台、机械手和控制器，所述放置台、载台位于所述机械手的抓取范围内；所述机械手上设有用于吸取插接件的吸盘和图像采集装置，所述控制器设有标定模块和计算模块，所述标定模块用于将所述图像采集装置采集的像素坐标转换为世界坐标，所述计算模块用于计算所述机械手的位移量。

由于所述图像采集装置安装于机械手上，工作时，机械手可以驱动图像采集装置分别对插接件、待插接件的具体放置位置进行采集，节约图像采集装置的数量；控制器根据采集的位置信息进行坐标转换，并计算出机械手所需要的位移，而不需要对整个插接过程进行实时拍摄形成视觉反馈，不断根据反馈信息调整机械手动作，减少了控制器的工作量，提高工作效率，减少出错率。

所述图像采集装置包括相机本体和棱镜，所述相机本体横向设置于所述吸盘上方，所述棱镜拍摄区域位于所述吸盘外部，经反射将采集图像映射至所述相机本体。即图像通过棱镜反射到相机本体，方便将相机本体横向设置在机械手上，节约安装空间。

当两插接标志距离接近，可以在一个相机的拍照视野时，所述图像采集装置设置一个即可；当两插接标志距离较远时，所述图像采集装置设置为两个，分别对应插接件上的两个插接标志位置。

在插接端子或待插接端子上设有盖子例如钢琴盖板时，为了便于机械手自动开盖，所述机械手上还设有开盖组件，所述开盖组件通过安装板设于所述吸盘上方，包括直线移动件和连杆，所述连杆一端与所述直线移动件铰接，另一端设有用于打开盖板的勾爪，所述连杆中部与所述安装板铰接；直线移动件驱动连杆一端，使连杆以其中部与所述安装板的铰接点为中心转动，勾爪在转动过程中掀开盖板。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要包括：

1.本发明提供的电子元件插接方法，利用机械手上的图像采集装置分别对插接件、待插接件的放置位置进行拍照，通过控制器对其上的两个插接标志、待插接标志进行坐标转换及位移计算，根据计算结果直接控制机械手完成插接，整个过程控制简单直接，运算方便且精度高，提高工作效率，避免插接误差；

2.本发明提供的电子元件插接方法，通过设置插接件、待插接件的初始标准放置位置以及机械手的标准运动过程，仅需对其实际放置位置与标准位置的差异进行位置补偿计算，提高了图像采集装置采集初始位置的速度，有利于缩短控制器的计算时间，提高计算精度；

3.本发明提供的电子元件插接装置，将图像采集装置安装于机械手上，用于采集插接件、待插接件的放置位置，减少装置数量，并通过控制器根据采集的位置信息进行坐标转换，并计算出机械手所需要的位移，减少了控制器的工作量，提高工作效率，减少出错率。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一的电子元件插接方法的流程图；

图2为本发明实施例一中插接件、待插接件放置位置示意图；

图3为本发明实施例一中机械手的位置量计算示意图；

图4为本发明实施例二的电子元件插接方法的流程图；

图5为本发明实施例二中插接件、待插接件的标准位置、放置位置示意图；

图6为本发明实施例二中取料位的位置补偿量计算示意图；

图7为本发明实施例三的电子元件插接装置的结构示意图；

图8为图7中吸盘、图像采集装置、开盖组件在工作状态下的左视图。

附图标记：1-放置台，11-标准取料位，2-载台，21-标准放料位，3-机械手，30-安装座，31-吸盘，32-图像采集装置，321-相机本体，322-棱镜，323-环形光，33-开盖组件，330-安装板，331-直线移动件，332-连杆，333-勾爪，100-PFC，101-钢琴盖板。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

以下实施例以显示面板光学测试点屏中的插接为例，在显示面板上有两个待插接件，FPC上对应设有两个插接件，机械手FPC位置上吸取FPC并转移至显示面板位置，将插接件插入待插接件。

实施例一：

本实施例提供一种电子元件插接方法，结合图1-图3所示，包括以下步骤：

S1、上料：将FPC入料至放置台1上，将显示面板入料至载台2上，以FPC上的两个插接端子作为两个插接标志，以显示面板上的两个待插接端子作为两个待插接标志；

S2、位置采集：如图2所示，图像采集装置分别获取两个插接端子和两个待插接端子的像素坐标，记两个插接端子的像素坐标分别为A和B，两个待插接端子的像素坐标分别为C和D；

在本实施例中，图像采集装置安装于机械手3上，由于机械手3在驱动图像采集装置采集位置信息后进行FPC的吸取和移送，为了减少机械手3的重复移动，在本实施例中先获取两个待插接端子的像素坐标C和D，后获取两个插接端子A和B，之后机械手3不需移动即可吸取FPC。

在本实施例中，由于两个插接端子的距离较大，机械手3上对应设置了两个图像采集装置，各对一个插接端子进行拍照。在另外的实施例中，当两个插接端子距离较近，可以出现在同一图像采集装置的视野时，也可以仅设置一个图像采集装置。

S3、坐标标定：根据九点运算法将像素坐标A、B、C、D转换为图像采集装置坐标A

具体的坐标转换过程为：

插接端子位置坐标标定：将像素坐标A、B通过标定板统一到图像采集装置坐标中，得到矩阵H

将图像采集装置坐标A

待插接端子位置坐标标定：将像素坐标C、D通过标定板统一到图像采集装置坐标中，得到矩阵H

将图像采集装置坐标C

S4、位移计算及插接：控制器根据世界坐标A

如图3所示，具体的位移计算过程为：

在世界坐标系中得到线段A

其中α 的计算过程为：

世界坐标A

α

α

α=α

ΔX、ΔY的计算过程为：

M、N的坐标分别为M（

ΔX=

ΔY=

在本实施例中，插接端子的数量为两个；在另外的实施例中，对于插接端子、待插接端子的数量仅为一个的情况下，可以以该插接端子、待插接端子作为一个插接标志、待插接标志，另外一个插接标志、待插接标志可以为其他零件或专门印刷的Mark标记；对于插接端子、待插接端子的数量为3个或3个以上的情况，则可取任意两个作为位置对正的标志。

实施例二：

本实施例提供一种电子元件插接方法，结合图4-图6所示，包括如下步骤：

S01、如图5所示，设定FPC位于放置台1上的标准位置11、显示面板位于载台2上的标准位置21，此时，两个插接端子的世界坐标分别为a和b，两个待插接端子的世界坐标分别为c和d；

设定机械手3在放置台1上取FPC的位置为标准取料位，机械手3在载台2上进行插接的位置为标准放料位，则机械手3由标准取料位移动到标准放料位的运动过程唯一，设定该运动过程为标准运动过程；

S1、上料：将FPC入料至放置台1上，实际放置位置为12，将显示面板入料至载台2上，实际放置位置为22，以FPC上的两个插接端子作为两个插接标志，以显示面板上的两个待插接端子作为两个待插接标志；

S2、位置采集：通过机械手3上的图像采集装置分别获取插接端子和待插接端子的像素坐标，记两个插接端子的像素坐标分别为A和B，记两个待插接端子的像素坐标分别为C和D；

S3、坐标标定：根据九点运算法将像素坐标A、B、C、D转换为图像采集装置坐标A

S4、位移补偿量计算及插接：

取料位位移补偿计算：如图6所示，在世界坐标系中得到线段A

同理，插接位位移补偿计算：在世界坐标系中得到线段线段C

机械手经过取料补偿运动、标准运动、放料补偿运动后完成插接。

其中θ角度、ΔX

实施例三：

本实施例提供一种能够实现上述电子元件插接方法的电子元件插接装置，如图7所示，包括用于放置FPC的放置台1、用于放置显示面板的载台2、机械手3和控制器，机械手3为六轴机械手，放置台1、载台2位于机械手3的抓取范围内。

机械手3上设有用于吸取FPC的吸盘31，在吸盘31的上方设有图像采集装置32，吸盘31、图像采集装置32均通过安装座30安装于机械手3上。在本实施例中，由于两个插接端子距离较远，因此图像采集装置32设置为两个，分别对应FPC上的两个插接端子。

如图8所示，图像采集装置32包括相机本体321和棱镜322，相机本体321横向设置于吸盘31上方，棱镜322拍摄区域位于吸盘31外部，经反射将采集图像映射至相机本体321，横向设置相机本体321可以节约安装空间，有利于整个装置的平衡，在棱镜322的下方还设有环形光源323，用于对拍摄区域补光。

在本实施例中，插接端子自带钢琴盖板，因此机械手3上还设有开盖组件33。开盖组件33通过安装板330设于吸盘31上方，一端固定于安装座30上。开盖组件33包括直线移动件331和连杆332，连杆332一端与直线移动件331铰接，另一端设有用于打开盖板的勾爪333，连杆332中部与安装板330铰接。其中直线移动件331为气缸，气缸的活塞杆上设有纵向的腰形孔，连杆332一端铰接于该腰形孔中，以实现连杆332以中部与安装板330铰接的铰接点为中心的旋转。

工作时，在吸盘31吸取FPC后，气缸驱动活塞杆收缩，连杆332旋转，勾爪333在旋转过程中打开插接端子上的钢琴盖板101。

所述控制器设有标定模块和计算模块，所述标定模块用于将所述图像采集装置32采集的像素坐标转换为世界坐标，所述计算模块用于计算机械手3的位移量，之后控制器根据计算结果控制机械手3完成插接，标定模块和计算模块的具体工作过程可以参考实施例一和实施例二。

以上对本发明所提供的电子元件插接方法及装置进行了详细介绍，本文仅应用具体个例对本发明的结构及工作原理进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护的范围内。