CN101229711A - 视觉印刷机中单光轴检测的方法及机构 - Google Patents
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Abstract
一种视觉印刷机中单光轴检测的方法和机构，包括：设置钢网定位组件以及钢网定位器，使钢网每次放置在钢网承载器上时，其钢网定位器的坐标与钢网定位组件的坐标都相同，在钢网被固定后，钢网定位组件缩回，光学装置读取钢网定位组件的坐标，并将此点的坐标数据输入计算机控制系统，并存储。由于钢网印刷区检测点距钢网定位器的距离是固定不变和是已知的，所以计算机控制系统算出钢网印刷区检测点的坐标。再检测PCB电路板检测点的坐标，并与已存储的坐标数据进行比对，进而实现钢网印刷区与PCB板的精确对正。上述结构的光学装置只有单个光学图像通道，因此本发明的机构制造成本降低，检测方法简便，操作也更加容易。
Description
技术领域
本发明涉及视觉印刷机的图像分布图的对准或中心校正，特别是涉及视觉印刷机中钢网的定位，尤其涉及在视觉印刷机中检测目标PCB板与钢网对正的光学装置。
背景技术
视觉印刷机在进行印刷时，首先要将钢网印刷区与PCB板目标区对正，然后才能进行印刷。
现有技术将钢网印刷区与PCB板目标区对正，有许多种方法，当前流行的做法是在钢网和PCB板之间对正之前，在钢网和PCB板之间设置一光学检测器，该光学检测器有两个方向的光学检测通道，一个通道用来检测钢网印刷区的图像，另一个通道用来检测PCB板目标区的图像。
检测之后，通过移动目标PCB板，使两者对正。
例如美国专利US RE.34,615，所公开的名为“Video probe aligningof object to be acted upon”的技术方案，就是如上所述工作原理的用于视觉印刷机的光学装置。
再如，美国专利US 5,060,063，所公开的名为“VIEWING ANDILLUMINATING VIDEO PROBE WITH VIEWING MRANS FORSIMULTANEOUSLY VIEWING OBJECT AND DEVICE IMAGESALONG VIEWING AXIS AND TRANSLATING THEM ALONGOPTICAL AXIS”的技术方案，也是如上所述工作原理的一种用于视觉印刷机的光学装置。
可以看出，使用上所述工作原理的光学装置，都基于一个钢网不能重复精确定位的前提，因此每次钢网移动后都要读取钢网印刷区的位置数据。这样，不仅在操作程序上显得繁杂，也使得多光学通道的光学检测器造价昂贵，也使钢网的初始定位操作要花费一定的时间。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足之处而提出一种视觉印刷机中单光轴检测的方法及机构，本发明的方法和机构在视觉印刷机的顶升平台上设置可伸缩的钢网定位组件，钢网定位组件伸出后，将钢网顶在自己的端部，然后钢网定位组件回落，使钢网落在钢网承载器上，并由钢网固定器将钢网固定，这样钢网定位器就有了与钢网定位组件相同的中心。
钢网定位组件缩回后，由始终面向PCB板方向的单光轴光学装置检测出钢网定位组件的中心坐标，由于钢网印刷区检测点距离钢网定位器有已知的偏离坐标，因此在计算机控制系统中经计算就获取了钢网印刷区检测点的坐标数据。
有了钢网印刷区检测点的精确坐标数据之后，光学检测器就没有必要再在每次对正操作中都检测钢网印刷区检测点的坐标图像数据，这样光学检测器只需要一个光学图像通道即可，也就是每次只检测PCB板检测点的坐标数据，然后根据偏差结果进行对正。
本发明通过采用以下的技术方案来实现：
实施一种视觉印刷机中单光轴检测的方法，所述方法包括如下步骤：
a.首先将附有钢网定位器的钢网放置在钢网定位组件之上；
b.然后将钢网定位组件回落，使钢网落在钢网承载器上，并由钢网固定器将钢网固定；
c.钢网定位组件继续回落，使定位组件端面落至单光轴光学装置的镜头运行轨迹平面之下；
d.移动单光轴光学装置，使镜头对准定位组件锥面后停止移动，并取回定位组件锥面的坐标数据，此数据被传回到计算机控制系统中设置的钢网定位数据存储区；
e.计算机控制系统再根据已知的钢网印刷区检测点距离钢网定位器的偏移尺寸，确定钢网印刷区检测点坐标，并将该数据存储；
f.进入检测电路板对正工序，所述单光轴光学装置被光学装置驱动器驱动运行到目标PCB板上方，检测出目标PCB板的板检测点坐标数据，并将此数据传输到计算机控制系统；
g.接下来，计算机控制系统比较目标PCB板的板检测点坐标数据和印刷区检测点坐标数据，计算出两者的偏差结果，如果偏差结果小于等于允许误差直接执行步骤j；
h.如果偏差结果大于允许误差，则计算机控制系统驱动调节平台驱动器，使调节平台向减少偏差方向移动；
i.再次输入目标PCB板的板检测点坐标数据进行比较，当偏差结果小于等于允许误差时往下执行；偏差结果大于允许误差时执行步骤h；
j.单光轴光学装置移出钢网与目标PCB板之间的空间；
k.进行印刷。
上述方法中，所述钢网定位组件和与之配套的钢网定位器设置至少两组，所述钢网定位组件基于顶升平台并与顶升平台相对伸缩。
上述方法中，所述钢网定位组件相对顶升平台的伸缩是计算机控制系统控制定位组件驱动器动作，然后定位组件驱动器带动钢网定位组件伸缩。
上述方法中，进一步的，可以在顶升平台上设置辅助钢网定位组件。设置辅助钢网定位组件的目的是保证钢网完全定位，防止因钢网变形出现的误差。
根据上述方法设计制造一种视觉印刷机中单光轴检测的机构。
所述机构包括钢网、钢网承载器、钢网固定器、光学装置、顶升平台、调节平台以及计算机控制系统，尤其是在顶升平台上设置能与顶升平台相对伸缩的钢网定位组件，所述钢网定位组件的端部有定位组件锥面。在钢网上有与钢网定位组件配套的钢网定位器。
所述的光学装置是单光轴光学装置，所述单光轴光学装置的镜头面向目标PCB板，所述单光轴光学装置连接计算机控制系统，并输出目标PCB板的板检测点坐标数据到计算机控制系统。
在计算机控制系统中设置钢网定位数据存储区，该钢网定位数据存储区存有钢网定位组件锥面坐标数据、印刷区检测点坐标数据。
所述钢网定位组件设置至少两只，由钢网定位组件驱动器带动钢网定位组件伸缩，所述钢网定位组件驱动器连接计算机控制系统，并受其控制。
所述钢网上钢网定位器距离钢网印刷区检测点有已知的偏移坐标，该偏移坐标数据存储在计算机控制系统中。
所述定位组件锥面是上凸或下凹的。
可以在顶升平台上设置辅助钢网定位组件。设置辅助钢网定位组件的前提是所述钢网定位组件只设置有两只，这样就需要第三只或第三只以上的组件，此辅助组件的结构可以与钢网定位组件相同，也可以有其他的形状，其目的是至少三点构成一个支撑面。
设置辅助钢网定位组件的再一个目的是保证钢网完全定位，防止因钢网变形出现的定位误差。
与现有技术相比较，本发明在通过钢网定位组件以及钢网定位器，使钢网每次放置在钢网承载器上时，其钢网定位器的坐标与钢网定位组件的坐标都相同，在钢网被固定后，钢网定位组件缩回，光学装置所读取的钢网定位组件的坐标就是钢网定位器的坐标，光学装置将此点的坐标数据输入计算机控制系统，并存储。由于钢网印刷区检测点距钢网定位器的距离是固定不变和是已知的，所以计算机控制系统很容易算出钢网印刷区检测点的精确坐标。光学装置再检测PCB电路板检测点的坐标，并与已存储的钢网印刷区检测点坐标进行比对，从而实现钢网印刷区与PCB板的精确对正。有了上述结构之后，光学检测器只需要一个光学图像通道即可。因此本发明的视觉印刷机中单光轴检测的机构制造成本降低，检测方法简便，操作更加容易。
附图说明
图1是本发明视觉印刷机中单光轴检测机构钢网定位组件将钢网顶起时的示意图；
图2是本发明视觉印刷机中单光轴检测机构中钢网定位组件缩回后，单光轴光学装置对准钢网定位组件锥面，读取钢网定位组件坐标时的示意图；
图3A是本发明视觉印刷机中单光轴检测的方法及机构的单光轴光学装置在读取钢网定位组件坐标后，再读取PCB板检测点坐标的示意图，图中钢网定位组件驱动器的基座在侧面；
图3B是本发明视觉印刷机中单光轴检测的方法及机构中钢网定位组件驱动器设置在基座中间的示意图；
图4是本发明视觉印刷机中单光轴检测的方法及机构中定位组件锥面是上凸时的示意图；
图5是本发明视觉印刷机中单光轴检测的方法及机构中定位组件锥面是下凹时的示意图；
图6是本发明视觉印刷机中单光轴检测的方法及机构中计算机控制系统的控制原理方框图。
具体实施方式
下面结合附图及最佳实施方式对本发明作进一步详尽的描述：
参照图1、图2、图3A和图6，实施一种视觉印刷机中单光轴检测的方法，所述方法包括如下步骤：
a.首先将附有钢网定位器13的钢网10放置在钢网定位组件20之上；
b.然后将钢网定位组件20回落，使钢网10落在钢网承载器40上，并由钢网固定器41将钢网10固定；
c.钢网定位组件20继续回落，使定位组件端面211落至单光轴光学装置80的镜头82运行轨迹平面之下；
d.移动单光轴光学装置80，使镜头82对准定位组件锥面211后停止移动，并取回定位组件锥面211的坐标数据，此数据被传回到计算机控制系统100中设置的钢网定位数据存储区110；
e.计算机控制系统100再根据已知的钢网印刷区检测点12距离钢网定位器13的偏移尺寸，由运算处理单元101确定钢网印刷区检测点12的坐标，并将该数据存储；
f.进入检测电路板对正工序，所述单光轴光学装置80被光学装置驱动器801驱动运行到目标PCB板60上方，检测出目标PCB板60的板检测点62的坐标数据，并将此数据传输到计算机控制系统100；
g.接下来，计算机控制系统100比较目标PCB板60的板检测点坐标数据和印刷区检测点坐标数据，由运算处理单元101计算出两者的偏差结果，如果偏差结果小于等于允许误差直接执行步骤j；
h.如果偏差结果大于允许误差，则计算机控制系统100驱动调节平台驱动器，使调节平台90向减少偏差方向移动；
i.再次输入目标PCB板60的板检测点坐标数据进行比较，当偏差结果小于等于允许误差时往下执行；偏差结果大于允许误差时执行步骤h；
j.单光轴光学装置80移出钢网10与目标PCB板60之间的空间；
k.进行印刷。
上述方法中，步骤a所述钢网定位组件20和与之配套的钢网定位器13设置至少两组。
为了实现上述的方法，如图1、图2所示，所述钢网定位组件20要设置至少两只，由钢网定位组件驱动器201带动钢网定位组件20伸缩，所述钢网定位组件驱动器连接计算机控制系统，并受其控制。
为了实现上述的方法，在最佳实施方式中，钢网定位组件20采用圆柱形结构，在其他的实施方式中，钢网定位组件20可以是方形、板形或组合的形状，以及多个钢网定位组件20之间可以互连。
为了实现上述的方法，仅有两只钢网定位组件20是不够的，如图1所示，在将附有钢网定位器13的钢网10放置在钢网定位组件20之上时，若只有钢网定位组件20和第二钢网定位组件30，则至少要增加一只辅助钢网定位组件38也承载钢网。辅助钢网定位组件38的形状可以与钢网定位组件20相同，也可以是其他形状。
为了实现上述的方法，在图1所示的最佳实施方式中，钢网定位器13有定位器中心轴131，钢网定位组件20有一圆锥体21，圆锥体21的顶部是定位组件锥面211，定位孔13与圆锥体21紧密配合，从而保证钢网定位器13与钢网定位组件20有重合的中心轴。
为了实现上述的方法，同样，第二钢网定位组件30与第二定位孔14也有与钢网定位组件20和定位孔13相同的结构，这样才能保证钢网10每次落在钢网承载器40上时都有相同的位置。
根据上述方法而设计制造一种视觉印刷机中单光轴检测的机构。
如图1、图6所示，所述机构包括钢网10、钢网承载器40、钢网固定器41、光学装置、顶升平台50、调节平台90以及计算机控制系统100，特别的是，在顶升平台50上设置与顶升平台50可相对伸缩的钢网定位组件20，所述钢网定位组件20的端部有定位组件锥面211；在钢网10上有与钢网定位组件20配套的钢网定位器13。
所述钢网定位组件20基于顶升平台50并与顶升平台50相对伸缩。在最佳实施方式中，钢网定位组件20采用圆柱形结构，在其他的实施方式中，钢网定位组件20可以是方形、板形或组合的形状，以及多个钢网定位组件20之间可以互连。
如图1所示，本发明的一种实施方式：顶升平台50上开有定位组件单孔51，钢网定位组件20在孔中滑动，此定位组件单孔51可以设置多个，以适应不同尺寸的钢网10。当钢网定位组件20的截面是不同形状时，此孔的形状可以随之而变，除了圆形，还可以是圆方形、梯形、三角形、多边形等形状，当然最佳是圆形。
本发明定位组件孔一种较佳实施例如图2、图3A、图3B所示，顶升平台50上开有定位组件条形孔511，钢网定位组件20在孔中伸缩，此时钢网定位组件驱动器201被连接在钢网定位组件驱动器基座202上，而钢网定位组件驱动器基座202有一个基座连结器2021，基座连结器2021与顶升平台50的连结有许多种形式，例如可以采用螺栓、磁性表座、粘合胶、卡扣等形式。由于定位组件条形孔511的容置空间较大，所以钢网定位组件20连同钢网定位组件驱动器201以及钢网定位组件驱动器基座202的位置选定就有很大的选择空间，使用更加方便。
钢网定位组件驱动器基座202上还可以设置微调装置，将钢网定位组件20与钢网定位器13的中心精确对正。
定位组件单孔51也可以使用有钢网定位组件驱动器基座202的结构，虽然定位组件单孔51再直接配以钢网定位组件驱动器201也可以实现使钢网定位组件20伸缩的功能。但是该结构受限制较多，不如有钢网定位组件驱动器基座202的结构更加灵活和易于扩展使用范围。
有钢网定位组件驱动器基座202的结构，也有多种具体实施方法，如图3A、图3B所示，钢网定位组件驱动器201可以设置在基座侧面，也可以设置在基座中间，当然也可以有其他的具体设计。
如图6所示，所述钢网定位组件20相对顶升平台50的伸缩是计算机控制系统100控制定位组件驱动器201动作，然后定位组件驱动器201带动钢网定位组件20伸缩。
如图1所示，在将附有钢网定位器13的钢网10放置在钢网定位组件20之上时，若只有钢网定位组件20和第二钢网定位组件30，则至少一只辅助钢网定位组件38也承载钢网。辅助钢网定位组件38的形状可以与钢网定位组件20相同，也可以是其他形状。
如图4、图5所示，所述的钢网定位器13包括在钢网上开的定位孔、固定在钢网上的定位销，最佳的实施方式是在钢网上开定位孔。
图1中，钢网定位器13有定位器中心轴131，钢网定位组件20有一圆锥体21，圆锥体21的顶部是定位组件锥面211，在最佳实施方式中，定位孔13与圆锥体21紧密配合，保证钢网定位器13与钢网定位组件20有重合的中心轴。
同样，第二钢网定位组件30与第二定位器14也有与钢网定位组件20和定位器13相同的结构，这样才能保证钢网10每次落在钢网承载器40上时都有相同的位置。
基于本发明的结构，辅助钢网定位组件38与辅助定位器15也应该有精确的定位精度，以保证钢网10不会变形。
如图6所示，在计算机控制系统100中设置钢网定位数据存储区110，该钢网定位数据存储区110存有钢网定位组件锥面坐标数据、印刷区检测点坐标数据。
所述钢网10上钢网定位器13距离钢网印刷区检测点12有已知的偏移坐标，该偏移坐标数据存储在计算机控制系统100中。
如图4、图5所示，所述定位组件锥面211是上凸或下凹的。
在最佳实施方式中，钢网印刷区11最终要与PCB板印刷区61相对应，如果二者不对应，钢网10是不能移动的，只有移动目标PCB板60使之对应，而目标PCB板60的移动，是计算机控制系统100驱动调节平台驱动器91，调节平台驱动器91驱动调节平台90移动，调节平台90的夹紧装置95夹持目标PCB板60，从而使钢网印刷区11与PCB板印刷区61相对应。
在最佳实施方式中，如图2所示，钢网10被钢网固定器41夹紧在钢网承载器40上，所述钢网固定器41有多种现有技术可以采用，在此本发明不作赘述。
如图3A所示，单光轴光学装置80的镜头82面向目标PCB板60，也就是面向调节平台90，单光轴光学装置80只有一个光轴85，当照明灯83照亮定位组件锥面211或板检测点62时，其影像沿光轴85传回单光轴光学装置80内的CCD图像视觉检测装置，CCD图像视觉检测装置将影像转换为电信号，再传输到计算机控制系统100，进行处理。
当使板检测点62与印刷区检测点12完全对正时，单光轴光学装置80的光轴85应该与检测点轴线121重合。
而在单光轴光学装置80获取钢网定位组件20上定位组件锥面211的坐标数据时，单光轴光学装置80的光轴85应该与钢网定位组件轴线121重合。
一般来说，单光轴光学装置80获取钢网定位组件20上定位组件锥面211的坐标数据的操作，一个批量的PCB板印刷操作只进行一次，所获取的数据因顶升平台50在水平方向没有位移，而保持不变。一旦需要重新获取定位组件锥面211的坐标数据，可以重新进行此操作。
实践证明，本发明的视觉印刷机中，光学装置采用单光轴的光学装置，同时设置钢网定位组件以及钢网定位器，使钢网每次放置在钢网承载器上时，其钢网定位器的坐标与钢网定位组件的坐标都相同，在钢网被固定后，钢网定位组件缩回，光学装置所读取的钢网定位组件的坐标就是钢网定位器的坐标，光学装置将此点的坐标数据输入计算机控制系统，并存储。由于钢网印刷区检测点距钢网定位器的距离是固定不变和是已知的，所以计算机控制系统很容易算出钢网印刷区检测点的精确坐标。光学装置再检测PCB电路板检测点的坐标，并与已存储的钢网印刷区检测点坐标进行比对，从而实现钢网印刷区与PCB板的精确对正。有了上述结构，光学装置只需要一个光学图像通道即可。因此本发明的视觉印刷机中单光轴检测的机构制造成本降低，检测方法简便，操作也更加容易。
Claims (10)
1.一种视觉印刷机中单光轴检测的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
a、首先将附有钢网定位器的钢网放置在钢网定位组件之上；
b、然后将钢网定位组件回落，使钢网落在钢网承载器上，并由钢网固定器将钢网固定；
c、钢网定位组件继续回落，使定位组件端面落至单光轴光学装置的镜头运行轨迹平面之下；
d、移动单光轴光学装置，使镜头对准定位组件锥面后停止移动，并取回定位组件锥面的坐标数据，此数据被传回到计算机控制系统中设置的钢网定位数据存储区；
e、计算机控制系统再根据已知的钢网印刷区检测点距离钢网定位器的偏移尺寸，确定钢网印刷区检测点坐标，并将该数据存储；
f、进入检测电路板对正工序，所述单光轴光学装置被光学装置驱动器驱动运行到目标PCB板上方，检测出目标PCB板的板检测点坐标数据，并将此数据传输到计算机控制系统；
g、接下来，计算机控制系统比较目标PCB板的板检测点坐标数据和印刷区检测点坐标数据，计算出两者的偏差结果，如果偏差结果小于等于允许误差直接执行步骤j；
h、如果偏差结果大于允许误差，则计算机控制系统驱动调节平台驱动器，使调节平台向减少偏差方向移动；
i、再次输入目标PCB板的板检测点坐标数据进行比较，当偏差结果小于等于允许误差时往下执行；偏差结果大于允许误差时执行步骤h；
j、单光轴光学装置移出钢网与目标PCB板之间的空间；
k、进行印刷。
2.根据权利要求1所述的视觉印刷机中单光轴检测的方法，其特征在于：
所述钢网定位组件和与之配套的钢网定位器设置至少两组；
所述钢网定位组件基于顶升平台并与顶升平台相对伸缩。
3.根据权利要求2所述的视觉印刷机中单光轴检测的方法，其特征在于：所述钢网定位组件相对顶升平台的伸缩是计算机控制系统控制定位组件驱动器动作，然后定位组件驱动器带动钢网定位组件伸缩。
4.根据权利要求3所述的视觉印刷机中单光轴检测的方法，其特征在于：所述在将附有钢网定位器的钢网放置在钢网定位组件之上时，若钢网定位组件只有两只，则至少一只辅助钢网定位组件也承载钢网。
5.根据权利要求1所述的视觉印刷机中单光轴检测的方法，其特征在于：所述的钢网定位器包括在钢网上开的定位孔，或是固定在钢网上的定位销。
6.一种视觉印刷机中单光轴检测的机构，包括钢网、钢网承载器、钢网固定器、光学装置、顶升平台、调节平台以及计算机控制系统，其特征在于：
在顶升平台上设置与顶升平台相对伸缩的钢网定位组件，所述钢网定位组件的端部有定位组件锥面；在钢网上有与钢网定位组件配套的钢网定位器；
所述的光学装置是单光轴光学装置，所述单光轴光学装置面向目标PCB板，所述单光轴光学装置连接计算机控制系统，并输出目标PCB板的板检测点坐标数据到计算机控制系统；
在计算机控制系统中设置钢网定位数据存储区，该钢网定位数据存储区存有钢网定位组件锥面坐标数据、印刷区检测点坐标数据。
7.根据权利要求6所述的视觉印刷机中单光轴检测的机构，其特征在于：所述钢网定位组件设置至少两只，由钢网定位组件驱动器带动钢网定位组件伸缩，所述钢网定位组件驱动器连接计算机控制系统，并受其控制。
8.根据权利要求6所述的视觉印刷机中单光轴检测的机构，其特征在于：所述钢网上钢网定位器距离钢网印刷区检测点有已知的偏移坐标，该偏移坐标数据存储在计算机控制系统中。
9.根据权利要求6所述的视觉印刷机中单光轴检测的机构，其特征在于：所述定位组件锥面是上凸或下凹的。
10.根据权利要求6所述的视觉印刷机中单光轴检测的机构，其特征在于：在顶升平台上设置辅助钢网定位组件。
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