本發(fā)明涉及陶瓷劈刀加工檢測，尤其涉及一種基于機器視覺的陶瓷劈刀自動調(diào)同心研磨技術(shù)。

背景技術(shù)：

1、陶瓷劈刀又名瓷嘴，廣泛用于可控硅、聲表面波、二極管、ic芯片等線路的鍵合封裝，在陶瓷劈刀的生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)設備精度不高、故障、劈刀放置點偏離等原因容易使劈刀端面與孔心同心度偏差過大，進而直接影響著劈刀的裝配和使用，另一方面，劈刀的尖端直徑大小也是影響其性能的一個關鍵因素，尖端直徑如果過大的話會使陶瓷劈刀碰到相鄰的金線，導致線損傷甚至斷線的情況，而過小的話則會使第二焊點容易脫落失效。

2、目前對于陶瓷劈刀的同心度以及尖端直徑是否合格的檢測主要是依靠員工結(jié)合顯微鏡來完成的，這種檢測方式存在著以下不足之處：

3、（1）生產(chǎn)效率慢，難以滿足產(chǎn)量要求；

4、（2）檢測采用人工操作，人為影響檢測的精度；

5、（3）員工長時間對著屏幕工作，容易疲勞和走神，進而會導致漏檢和誤檢；

6、（4）劈刀尺寸較小而要求精度高，人工磨削稍有不慎就會過量，造成不良品的產(chǎn)生。

7、國內(nèi)目前關于陶瓷劈刀同心度及尖端直徑的自動化檢測的研究較少，因此本發(fā)明的目的在于提供一種基于機器視覺的可實現(xiàn)自動化檢測且生產(chǎn)效率高的陶瓷劈刀自動調(diào)同心研磨視覺技術(shù)，通過圖像識別增強陶瓷劈刀孔心的同心程度，并在磨削過程中實時反饋尖端直徑變化給研磨設備，使其尖端直徑最終研磨至有效范圍，進而有效提高陶瓷劈刀的使用性能及工作壽命。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，而提出的一種基于機器視覺的陶瓷劈刀自動調(diào)同心研磨技術(shù)。

2、一種基于機器視覺的陶瓷劈刀自動調(diào)同心研磨技術(shù)，包括視覺成像設備、旋轉(zhuǎn)夾持設備、砂輪磨削設備、plc設備和校正同心模塊、尖端研磨模塊，所述視覺成像設備用于為校正同心模塊和尖端研磨模塊提供視覺圖像，所述旋轉(zhuǎn)夾持設備用于夾持陶瓷劈刀并提供旋轉(zhuǎn)，所述砂輪磨削設備用于加工磨削陶瓷劈刀；

3、所述校正同心模塊包括以下步驟：

4、s1、疊加多幀圖像確定旋轉(zhuǎn)軌跡以定旋轉(zhuǎn)中心；

5、s2、實時畫面進行閾值分割確定孔心；

6、s3、實時標定坐標系并反饋偏移量以移動至旋轉(zhuǎn)中心；

7、所述尖端研磨模塊包括以下步驟：

8、a、選取roi并對陶瓷劈刀輪廓進行亞像素提取；

9、b、用tukey方法擬合輪廓邊緣直線并測量其尖端直徑；

10、c、反饋測量值給砂輪進行磨削，在低于設定的閾值后發(fā)出結(jié)束信號。

11、優(yōu)選地，所述校正同心模塊中視覺成像設備與旋轉(zhuǎn)夾持設備同軸設置，根據(jù)陶瓷劈刀旋轉(zhuǎn)軌跡，進行多幀圖像疊加進而擬合出陶瓷劈刀旋轉(zhuǎn)軌跡，確定其旋轉(zhuǎn)中心的圖像坐標。

12、優(yōu)選地，所述校正同心模塊中，設點m在原坐標系中的坐標為(?,?)，對應向量的模為r，幅角為α，則原坐標(?,)可表示為(rcosα,rsinα)，將坐標軸繞坐標原點，按照逆時針方向旋轉(zhuǎn)角θ形成新坐標系，點m在新坐標系中的坐標(?,)則為(rcos(α-θ),rsin(α-θ))，將其進一步拆分，即如下式所示：

13、

14、

15、由此得到坐標軸的旋轉(zhuǎn)的坐標變換公式，如下式所示：

16、

17、

18、得到坐標系的轉(zhuǎn)換關系后，對采集到的圖像進行二值化處理，并利用blob方法篩選出陶瓷劈刀小孔區(qū)域，通過area_center算子求出孔心坐標并根據(jù)孔心坐標與旋轉(zhuǎn)中心坐標的偏差和坐標變換公式實時算出其x軸、y軸的實際偏移量并將其反饋給plc設備使孔心坐標移動到旋轉(zhuǎn)中心。

19、優(yōu)選地，所述尖端研磨模塊中視覺成像設備的軸線與旋轉(zhuǎn)夾持設備軸線相互垂直設置。

20、優(yōu)選地，所述尖端研磨模塊中，采用擬合函數(shù)，即式：

21、

22、擬合函數(shù)分別對a、b求偏導得：

23、

24、對上式進行求解得到直線參數(shù)a和b的最佳估計值，如下式所示：

25、

26、采用tukey權(quán)重函數(shù)，如下式所示：

27、

28、上式中，為點到直線的距離，?為設置的閾值；當?小于等于時，對這些點賦予權(quán)重?，這樣越小，權(quán)重越大；當?大于?時，賦予權(quán)重，得到直徑測量值后配合plc設備實時反饋信號給砂輪磨削設備對進行陶瓷劈刀磨削，在其端面直徑低于設定的閾值發(fā)出結(jié)束信號，結(jié)束磨削。

29、優(yōu)選地，所述視覺成像設備、旋轉(zhuǎn)夾持設備、砂輪磨削設備均通過數(shù)據(jù)傳輸線與plc設備相連接。

30、與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明優(yōu)點在于：

31、本發(fā)明基于機器視覺算法實現(xiàn)了陶瓷劈刀高精度定位孔心且快速校正和陶瓷劈刀尖端直徑精準研磨，解決了原有生產(chǎn)方式中人工檢測效率低，容易出現(xiàn)漏檢和誤檢的情況，提升了產(chǎn)品生產(chǎn)效率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，進而有效提高陶瓷劈刀的使用性能及工作壽命。

技術(shù)特征：

1.一種基于機器視覺的陶瓷劈刀自動調(diào)同心研磨技術(shù)，其特征在于：包括視覺成像設備、旋轉(zhuǎn)夾持設備、砂輪磨削設備、plc設備和校正同心模塊、尖端研磨模塊，所述視覺成像設備用于為校正同心模塊和尖端研磨模塊提供視覺圖像，所述旋轉(zhuǎn)夾持設備用于夾持陶瓷劈刀并提供旋轉(zhuǎn)，所述砂輪磨削設備用于加工磨削陶瓷劈刀；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機器視覺的陶瓷劈刀自動調(diào)同心研磨技術(shù)，其特征在于：所述校正同心模塊中視覺成像設備與旋轉(zhuǎn)夾持設備同軸設置，根據(jù)陶瓷劈刀旋轉(zhuǎn)軌跡，進行多幀圖像疊加進而擬合出陶瓷劈刀旋轉(zhuǎn)軌跡，確定其旋轉(zhuǎn)中心的圖像坐標。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于機器視覺的陶瓷劈刀自動調(diào)同心研磨技術(shù)，其特征在于：所述校正同心模塊中，設點m在原坐標系中的坐標為(,)，對應向量的模為r，幅角為α，則原坐標(,)可表示為(rcosα,rsinα)，將坐標軸繞坐標原點，按照逆時針方向旋轉(zhuǎn)角θ形成新坐標系，點m在新坐標系中的坐標(,)則為(rcos(α-θ),rsin(α-θ))，將其進一步拆分，即如下式所示：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機器視覺的陶瓷劈刀自動調(diào)同心研磨技術(shù)，其特征在于：所述尖端研磨模塊中視覺成像設備的軸線與旋轉(zhuǎn)夾持設備軸線相互垂直設置。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于機器視覺的陶瓷劈刀自動調(diào)同心研磨技術(shù)，其特征在于：所述尖端研磨模塊中，采用擬合函數(shù)，即式：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機器視覺的陶瓷劈刀自動調(diào)同心研磨技術(shù)，其特征在于：所述視覺成像設備、旋轉(zhuǎn)夾持設備、砂輪磨削設備均通過數(shù)據(jù)傳輸線與plc設備相連接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于機器視覺的陶瓷劈刀自動調(diào)同心研磨技術(shù)，涉及陶瓷劈刀加工檢測技術(shù)領域，包括視覺成像設備、旋轉(zhuǎn)夾持設備、砂輪磨削設備、PLC設備和校正同心模塊、尖端研磨模塊，所述視覺成像設備用于為校正同心模塊和尖端研磨模塊提供視覺圖像，所述旋轉(zhuǎn)夾持設備用于夾持陶瓷劈刀并提供旋轉(zhuǎn)，所述砂輪磨削設備用于加工磨削陶瓷劈刀，本發(fā)明基于機器視覺算法實現(xiàn)了陶瓷劈刀高精度定位孔心且快速校正和陶瓷劈刀尖端直徑精準研磨，解決了原有生產(chǎn)方式中人工檢測效率低，容易出現(xiàn)漏檢和誤檢的情況，提升了產(chǎn)品生產(chǎn)效率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，進而有效提高陶瓷劈刀的使用性能及工作壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：譚毅成,劉德發(fā),朱佐祥,傅苒,蔡群
受保護的技術(shù)使用者：合肥商德應用材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19