柔性線路板印刷的多自由度平臺的自動校正方法技術

本發明專利技術公開了一種柔性線路板印刷的多自由度平臺的自動校正方法。本發明專利技術具體包括如下步驟：步驟1.搭建面向柔性線路板印刷的多自由度平臺；步驟2.標定階段,具體指定位識別待標定柔性線路板上兩個標志圓的圓心坐標，計算圓心連線的傾角，將得到的圓心坐標和傾角設置為參照位置；步驟3.校正階段，具體包括建立校正模型和自動校正并檢測待校正的柔性線路板；步驟4.對齊階段，具體指對齊待校正的柔性線路板，減小距離偏差。本發明專利技術克服了現有印刷工序存在的技術不足，彌補印刷過程中難以精確定位的缺陷，滿足柔性線路板印刷工序中的高精度的印刷需求，實現柔性線路板印刷過程的自動化。

Automatic correction method for printed circuit board with multi degree of freedom

The invention discloses an automatic correcting method of a flexible circuit board printed multi degree of freedom platform. The invention includes the following steps: step 1. to build a multi DOF platform for flexible printed circuit board; step 2. calibration stage, specifically refers to the identification of flexible circuit board to be calibrated two mark of the circle center coordinates, calculate the inclination of the connecting line of the center, and the center coordinates of the angle set as a reference position; step 3. the correction phase, including the establishment of calibration model and flexible circuit and automatic correction to detect the calibration board; step 4. alignment stage, specifically refers to a flexible circuit board Qidai correction, reducing the distance deviation. The invention overcomes the shortcomings of the existing printing process technology, make up for the defects in the printing process to meet the precise positioning, flexible circuit board printing process printing requirements of high precision, automation of flexible printed circuit board process.

【技術實現步驟摘要】
柔性線路板印刷的多自由度平臺的自動校正方法
本專利技術涉及一種待印刷材料的自動校正對齊方法，特別是涉及一種柔性線路板印刷的多自由度平臺的自動校正方法。
技術介紹
柔性線路板(FlexiblePrintedCircuit)是用柔性的絕緣基材制成的印刷電路，具有許多硬性印刷電路板不具備的優點。易彎曲、卷繞、折疊，可依照空間布局要求任意安排，并在三維空間任意移動和伸縮，從而達到元器件裝配和導線連接的一體化。由于柔性線路板具有易變形的特點，在加工的過程中易由靜電和空氣壓力等因素產生彎曲，卷繞或缺陷，導致柔性線路板不易加工，許多工序過程依靠人工解決，行業的自動化水平偏低。印刷是柔性線路板加工的重要環節，往往需印刷多層不同材料的涂料。在印刷過程中，每層材料的相對位置關系極其嚴格，一般稍微偏差，極易導致整個柔性板報廢，因此，印刷平臺的精準定位極其重要。當前主流的固定方法是在平臺上豎立2個定位柱，將柔性板上定位孔直接套在定位柱上，從而實現柔性線路板的定位。這種方法簡單高效，但也存在一些嚴重的不足：印刷錯位概率高，效率質量難以保證，難適合高精度印刷需求。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有柔性線路板印刷工序存在的技術不足，彌補印刷過程中難以精確定位的缺陷，提供一種柔性線路板印刷的多自由度平臺的自動校正方法，滿足柔性線路板印刷工序中的高精度的印刷需求，實現柔性線路板印刷過程的自動化。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案包括如下步驟：步驟1.搭建面向柔性線路板印刷的多自由度平臺；步驟2.標定階段,具體指定位識別待標定柔性線路板上兩個標志圓的圓心坐標，計算圓心連線的傾角，將得到的圓心坐標和傾角設置為參照位置；步驟3.校正階段，具體包括建立校正模型和自動校正并檢測待校正的柔性線路板；步驟4.對齊階段，具體指對齊待校正的柔性線路板，減小距離偏差。步驟1所建立的面向柔性線路板印刷的多自由度平臺主要用于控制柔性線路板的印刷對齊，通過對柔性線路板上的標志圓識別和校正模型，計算出各電機的校正脈沖，通過控制電機的運動實現待印刷材料的對齊與印刷。步驟1所搭建的面向柔性線路板印刷的多自由度平臺，包括底座、旋轉印刷平臺、運動執行機構、2臺工業相機；旋轉印刷平臺上設置有兩個相機觀測孔，分別為觀測孔1#和觀測孔2#；運動執行機構包括電機X、電機Y1和電機Y2，運動執行機構固定在底座上，同時與旋轉印刷平臺相連，用于支撐旋轉印刷平臺并控制平臺做旋轉和平移運動；其中電機X用于控制X軸方向的運動；電機Y1和Y2同步運動，用于控制Y軸方向的運動；若單個電機運動，則導致旋轉印刷平臺發生旋轉和平移；2臺工業相機固定在底座上，通過旋轉印刷平臺上的觀測孔1#和觀測孔2#拍攝柔性線路板上兩個標志圓的圖像。步驟2所述的標定階段，具體如下：將待標定柔性線路板固定放置在旋轉印刷平臺上，使得柔性線路板上的兩個標志圓分別與觀測孔1#和觀測孔2#上下對應；2臺工業相機通過觀測孔1#和觀測孔2#拍攝柔性線路板上的標志圓，從而定位計算柔性線路板上兩個標志圓的圓心坐標，并根據圓心坐標計算柔性線路板兩個標志圓連線與旋轉印刷平臺構成的傾角，并將該圓心坐標和傾角設置為參照位置，即圓心坐標為參照圓心坐標，傾角為參照傾角；所述的柔性線路板兩個標志圓連線的圓心位置和傾角，即參照圓心坐標和參照傾角的計算過程如下：2-1.工業相機2#通過觀測孔2#獲取的相對于視野基準點(m,n)的圓心坐標(x,y)為：x＝ccosα-dsinαy＝dcosα+csinα其中，α為工業相機1#通過觀測孔1#獲取的圖像空間1#和相機2#通過觀測孔2#獲取的圖像空間2#構成的夾角，(c,d)為工業相機2#通過觀測孔2#獲取的在圖像空間2#中標志圓2#的圓心坐標；2-2.計算兩個標志圓圓心連線與旋轉印刷平臺的x軸構成的傾角θ為:其中，(a,b)為工業相機1#通過觀測孔1#獲取的圖像空間1#中標志圓1#的圓心坐標。步驟3所述的校正階段，具體如下：將待標定柔性線路板固定放置在旋轉印刷平臺上，使得柔性線路板上的兩個標志圓分別與觀測孔1#和觀測孔2#上下對應；然后比較校正階段中兩個標志圓的當前位置與參照位置；若標定階段與校正階段中兩個標志圓的當前位置與目標參照位置相同，則不需要校正；若標定階段與校正階段中兩個標志圓當前位置與參照位置偏差小于等于允許誤差，則進入步驟4；若標定階段與校正階段中兩個標志圓當前位置與參照位置偏差大于允許誤差，則進行校正；所述的校正過程通過校正模型完成，校正模型建立如下：3-1.建立校正目標校正目標是實現柔性線路板上兩個參照點位置與參照位置基本重合，偏差控制在允許誤差范圍內；3-2.選擇坐標系校正計算過程中牽涉的坐標系包括如平臺坐標系、相機坐標系、電機坐標系，以平臺坐標系作為參照坐標系；3-3.計算校正脈沖脈沖校正過程包括以下三個小步：3-3-1.計算第一次平移脈沖計算從觀測點2#獲取的待校正柔性線路板在圖像空間2#中標志圓2#的圓心從當前位置平移至參照圓心位置所需脈沖；P1x＝(Δx·YMoterKy-YMoterKx·Δy)/(XMoterKx·YMoterKy-YMoterKx·XMoterKy)(1)P1y＝(XMoterKx·Δy-Δx·XMoterKy)/(XMoterKx·YMoterKy-YMoterKx·XMoterKy)(2)其中，P1x為電機X所需要的脈沖；P1y為電機Y1和Y2所需要的脈沖；Δx,Δy為相機坐標系中，從觀測點2#獲取的待校正柔性線路板在圖像空間2#中標志圓2#的的圓心當前位置與參照圓心位置在圖像空間的像素差；(XMoterKx，XMoterKy)為電機X的脈沖與像素的比值；(YMoterKx，YMoterKy)為電機Y1或Y2的脈沖與像素的比值；3-3-2.計算旋轉脈沖通過觀測孔1#和觀測孔2#查看并調整當前傾角，使待校正柔性線路板上標志圓圓心連線與標定柔性線路板上標志圓圓心連線平行；所述當前傾角即當前待校正柔性線路板上標志圓連線與旋轉印刷平臺的傾角；當單個Y軸電機Y1或Y2運動，導致目標傾角發生偏移時，通過觀測孔1#和觀測孔2#觀測到的待校正柔性線路板的參照位置發生偏移和旋轉，使得當前傾角與參照傾角基本一致；脈沖計算以觀測孔1#的當前標志圓圓心和觀測孔2#的當前標志圓圓心的坐標與參照圓心的坐標的差值來衡量；此時電機Y1的旋轉脈沖如下：P2y1＝(w/d)·ΔPluse1-2(3)其中，w為旋轉平臺支撐點的寬度，d為標志圓圓心的距離，ΔPluse1-2為觀測孔1#的獲取的圖像空間1#中標志圓1#和觀測孔2#的獲取的圖像空間2#中標志圓2#的Y軸電機脈沖距離的差值，所述的脈沖距離即當前目標點移動至參照點所需的電機脈沖，即3-3-1中脈沖的計算；3-3-3.計算第二次平移脈沖補償步驟3-3-2旋轉導致的從觀測點2#觀測到的標志圓圓心的坐標偏差，通過再次平移使得觀測點1#和觀測點2#觀測到標志圓圓心位置與參照圓心位置一致；計算旋轉的角度γ(RY1)：γ(RY1)＝-sin-1(RY1/(MoterYK·w))(4)其中，RY1為電機Y1的脈沖距離，MoterYK為電機Y1和Y2在Y方向的K值，單位為：脈沖/mm；計算距離偏移：在校正過程中，其旋轉平臺支點B和B’保持本文檔來自技高網...

【技術保護點】
柔性線路板印刷的多自由度平臺的自動校正方法，其特征在于包括如下步驟：步驟1.搭建面向柔性線路板印刷的多自由度平臺；步驟2.標定階段,具體指定位識別待標定柔性線路板上兩個標志圓的圓心坐標，計算圓心連線與旋轉印刷平臺X軸的傾角，將得到的圓心坐標和傾角設置為參照位置；步驟3.校正階段，具體包括建立校正模型和自動校正并檢測待校正的柔性線路板；步驟4.對齊階段，具體指對齊待校正的柔性線路板，減小距離偏差；步驟1所建立的面向柔性線路板印刷的多自由度平臺主要用于控制柔性線路板的印刷對齊，通過對柔性線路板上的標志圓識別和校正模型，計算出各電機的校正脈沖，通過控制電機的運動實現待印刷材料的對齊與印刷；步驟3所述的校正階段，具體如下：將待校正柔性線路板固定放置在旋轉印刷平臺上，使得柔性線路板上的兩個標志圓分別與觀測孔1#和觀測孔2#上下對應；然后比較校正階段中兩個標志圓的當前位置與參照位置；在校正階段，如果兩個標志圓的當前位置與參照位置相同，則不需要校正；在校正階段，如果兩個標志圓的當前位置與參照位置存在偏差，但偏差在允許的誤差范圍內，則進入步驟4；在校正階段，如果兩個標志圓的當前位置與參照位置存在偏差，且偏差大于允許誤差，則進行校正；校正過程通過校正模型完成，校正模型建立如下：3?1.建立校正目標校正目標是實現柔性線路板上兩個標志圓位置與參照位置基本重合，偏差控制在允許誤差范圍內；3?2.選擇坐標系校正計算過程中牽涉的坐標系包括如平臺坐標系、相機坐標系、電機坐標系，以平臺坐標系作為參照坐標系；3?3.計算校正脈沖脈沖校正過程包括以下三個小步：3?3?1.計算第一次平移脈沖計算從觀測孔2#獲取的待校正柔性線路板在圖像空間2#中標志圓2#的圓心從當前位置平移至參照圓心位置所需脈沖；P1...

【技術特征摘要】
1.柔性線路板印刷的多自由度平臺的自動校正方法，其特征在于包括如下步驟：步驟1.搭建面向柔性線路板印刷的多自由度平臺；步驟2.標定階段,具體指定位識別待標定柔性線路板上兩個標志圓的圓心坐標，計算圓心連線與旋轉印刷平臺X軸的傾角，將得到的圓心坐標和傾角設置為參照位置；步驟3.校正階段，具體包括建立校正模型和自動校正并檢測待校正的柔性線路板；步驟4.對齊階段，具體指對齊待校正的柔性線路板，減小距離偏差；步驟1所建立的面向柔性線路板印刷的多自由度平臺主要用于控制柔性線路板的印刷對齊，通過對柔性線路板上的標志圓識別和校正模型，計算出各電機的校正脈沖，通過控制電機的運動實現待印刷材料的對齊與印刷；步驟3所述的校正階段，具體如下：將待校正柔性線路板固定放置在旋轉印刷平臺上，使得柔性線路板上的兩個標志圓分別與觀測孔1#和觀測孔2#上下對應；然后比較校正階段中兩個標志圓的當前位置與參照位置；在校正階段，如果兩個標志圓的當前位置與參照位置相同，則不需要校正；在校正階段，如果兩個標志圓的當前位置與參照位置存在偏差，但偏差在允許的誤差范圍內，則進入步驟4；在校正階段，如果兩個標志圓的當前位置與參照位置存在偏差，且偏差大于允許誤差，則進行校正；校正過程通過校正模型完成，校正模型建立如下：3-1.建立校正目標校正目標是實現柔性線路板上兩個標志圓位置與參照位置基本重合，偏差控制在允許誤差范圍內；3-2.選擇坐標系校正計算過程中牽涉的坐標系包括如平臺坐標系、相機坐標系、電機坐標系，以平臺坐標系作為參照坐標系；3-3.計算校正脈沖脈沖校正過程包括以下三個小步：3-3-1.計算第一次平移脈沖計算從觀測孔2#獲取的待校正柔性線路板在圖像空間2#中標志圓2#的圓心從當前位置平移至參照圓心位置所需脈沖；P1x＝(Δx·YMoterKy-YMoterKx·Δy)/(XMoterKx·YMoterKy-YMoterKx·XMoterKy)(1)P1y＝(XMoterKx·Δy-Δx·XMoterKy)/(XMoterKx·YMoterKy-YMoterKx·XMoterKy)(2)其中，P1x為電機X所需要的脈沖；P1y為電機Y1和Y2所需要的脈沖；Δx,Δy為相機坐標系中，從觀測孔2#獲取的待校正柔性線路板在圖像空間2#中標志圓2#的圓心當前位置與參照圓心位置在圖像空間的像素差；(XMoterKx，XMoterKy)為電機X的脈沖與像素的比值；(YMoterKx，YMoterKy)為電機Y1或Y2的脈沖與像素的比值；3-3-2.計算旋轉脈沖通過觀測孔1#和觀測孔2#查看并調整當前傾角，使待校正柔性線路板上標志圓圓心連線與標定柔性線路板上標志圓圓心連線平行；所述當前傾角即當前待校正柔性線路板上標志圓連線與旋轉印刷平臺X軸的傾角；當單個Y軸電機Y1或Y2運動，導致目標傾角發生偏移時，通過觀測孔1#和觀測孔2#觀測到的待校正柔性線路板的參照位置發生偏移和旋轉，使得當前傾角與參照傾角基本一致；脈沖計算以觀測孔1#的當前標志圓圓心和觀測孔2#的當前標志圓圓心的坐標與參照圓心的坐標的差值來衡量；此時電機Y1的旋轉脈沖如下：P2y1＝(w/d)·ΔPluse1-2(3)其中，w為旋轉平臺支撐點的寬度，d為標志圓圓心的距離，ΔPluse1-2為觀測孔1#的獲取的圖像空間1#中標志圓1#和觀測孔2#的獲取的圖像空間2#中標志圓2#的Y軸電機脈沖距離的差值，所述的脈沖距離即當前目標點移動至參照點所需的電機脈沖，即3-3-1中脈沖的計算；3-3-3.計算第二次平移脈沖補償步驟3-3-2旋轉導致的從觀測孔2#觀測到的標志圓圓心的坐標偏差，通過再次平移使得觀測孔1#和觀測孔2#觀測到標志圓圓心位置與參照圓心位置一致；計算旋轉的角度γ(RY1)：γ(RY1)＝-sin-1(RY1/(MoterYK·w))(4)其中，RY1為電機Y1的脈沖距離，MoterYK為電機Y1和Y2在Y方向的K值，單位為：脈沖/mm；計算距離偏移：在校正過程中，旋轉平臺存在2個約束條件：約束1是旋轉平臺支點B和B’保持在X軸直線上，約束2是旋轉平臺支點C和C’也保持在Y方向的同一直線上；所述的旋轉平臺支點B和C為對稱的平臺支點；所述的旋轉平臺支點B為旋轉平臺旋轉前的一個支點，旋轉平臺支點B’為旋轉平臺旋轉后的一個支點；旋轉平臺支點C為旋轉平臺旋轉前的一個支點，旋轉平臺支點C’為旋轉平臺旋轉后的一個支點；基于上述約束條件和平臺剛性運動規律，將標志圓運動分解為旋轉和平移；具體旋轉為繞旋轉平臺支點B旋轉γ，此時觀測孔2#獲取的圖像空間2#中標志圓2...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周迪斌，徐平，胡斌，胡保坤，虞璐，賈檑萍，吳連明，
申請(專利權)人：杭州師范大學，
類型：發明
國別省市：浙江,33