CN103464899B - 金手指加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金手指加工方法，该方法通过CCD定位与激光切割相结合的方式进行金手指的制备。激光的光斑稳定、大小可调，因此，可根据需要调节激光的光斑大小，以满足对金手指精度的需求。而且，激光不会因加工过程的持续而损耗，从而不会造成光斑大小变化，故可使得到的金手指精度稳定。此外，通过CCD定位，可精确的控制激光器按照加工文件中的金手指图形进行切割，防止激光切割的线路发生偏移，从而提高金手指产品的良率。
Description
技术领域
本发明涉及激光切割技术，特别是涉及一种金手指加工方法。
背景技术
所谓金手指，是指一排等间距排列分布的方焊盘，因其表层经镀铜、镀锡、镀金或镀镍而导电，形如手指，故称为“金手指”，多用于电脑内存、控制板卡、LCD显示驱动及其它功能连接部件等。
作为内存条的金手指基板材质大都质地厚实的树脂材料，通过图形转移在其表面蚀刻出来手指线路或多层线路压合而成，外形规格尺寸大小不等，在一定尺寸间距密集分布。使用一般机械CNC铣床加工精度可以做到正负0.1毫米要求，随着商业及工业级产品的功能、结构都有了很大的改进，外观体积要求越来越小，精度更高，应用于柔性组装的LCD显示屏、复合精密连接的功能器件的加工精度要求为正负50-70微米。此类金手指为软性的聚烯乙胺或软硬复合材料印制，在压合后的形变较大，一般用高精度的钢模加工制备，但是精度只能维持在正负70微米。
随着电子设备集成度的提高，为节省金手指组件连接的空间及质量，接插部位离板边的尺寸在不断地缩小，小于正负0.5微米的精度成为金手指发展的趋势。然而，传统的CNC加工及模具冲压均难以达到精度要求，且机械磨损后会导致精度下降，从而造成精度不稳定。此外，金手指的线路高密分布，位置的细微偏移均可使金手指在连接中出现错位，将导致金手指信号通讯异常，进而使得良品率不高。
发明内容
基于此，有必要提供一种可提高金手指的加工精度，并提高金手指的良品率的金手指加工方法。
一种金手指加工方法，用于对附着于基材上的金属板进行加工，以得到金手指，所述金属板上设有多个形状各异的定位靶标，所述金手指加工方法包括步骤：
将所述金属板置于工作台上并固定；
若所述金属板为第一个，则按照预设顺序将多个所述定位靶标依次置于CCD摄像机的影像中心，采集所述定位靶标的靶标信息并按照所述预设顺序缓存，以形成标准靶标模板；
根据所述标准靶标模板在所述CCD摄像机的视角范围内搜索，依次查找与所述标准靶标模板对应匹配的所述定位靶标，并获取所述定位靶标的坐标信息；
调用预先存储的加工文件，所述加工文件中包含多个按所述预设顺序排列的靶标模板的坐标信息及金手指图形的坐标信息，根据所述定位靶标的坐标信息及所述加工文件，驱动激光器切割所述金属板，以得到图形化的所述金手指。
在其中一个实施例中，还包括设置照射所述工作台的环形光源，调整所述环形光源的亮度，以调整所述CCD摄像机的视角范围内的亮度。
在其中一个实施例中，所述环形光源为带角度的红外光源。
在其中一个实施例中，采集所述定位靶标的靶标信息并按照所述预设顺序缓存，以形成标准靶标模板的步骤还包括设置所述标准靶标模板的识别参数；
所述根据所述标准靶标模板在所述CCD摄像机的视角范围内搜索，依次查找与所述标准靶标模板对应匹配的所述定位靶标，并获取所述定位靶标的坐标信息的步骤具体为：
根据所述标准靶标模板在所述CCD摄像机的视角范围内搜索，依次查找与所述标准靶标模板对应匹配且满足所述识别参数的所述定位靶标。
在其中一个实施例中，所述识别参数包括亮度背景、阈值及极性。
在其中一个实施例中，在按照预设顺序将多个所述定位靶标依次置于CCD摄像机的影像中心的步骤之前，还包括设定搜索所述定位靶标的范围、靶标数量及角度范围的步骤。
在其中一个实施例中，所述角度范围为负5度至正5度，所述靶标数量为1。
在其中一个实施例中，所述根据所述标准靶标模板在所述CCD摄像机的视角范围内搜索，依次查找与所述标准靶标模板对应匹配的所述定位靶标，并获取所述定位靶标的坐标信息的步骤为：
将所述金属板划分成多个单独区域，并依次将所述多个单独区域置于所述CCD摄像机的视角范围，根据所述标准靶标模板分别在所述多个单独区域内进行搜索，以获取每个单独区域内所述定位靶标的坐标信息；
所述调用预先存储的加工文件，所述加工文件中包含多个按所述预设顺序排列的靶标模板的坐标信息及金手指图形的坐标信息，根据所述定位靶标的坐标信息及所述加工文件，驱动激光器切割所述金属板，以得到图形化的所述金手指的步骤为：
根据所述单独区域内的定位靶标的坐标信息及所述加工文件，驱动激光器依次对所述多个单独区域进行切割金属板，以得到图形化的所述金手指。
在其中一个实施例中，在调用预先存储的加工文件，所述加工文件中包含多个按所述预设顺序排列的靶标模板的坐标信息及金手指图形的坐标信息，根据所述定位靶标的坐标信息及所述加工文件，驱动激光器切割所述金属板，以得到图形化的所述金手指的步骤之前，还包括：
将搜索到的所述定位靶标与所述标准靶标模板中对应的模板进行比对，得到涨缩值，若所述涨缩值超过预设范围，则停止调用所述加工文件。
在其中一个实施例中，所述CCD摄像机的视野内影像的分辨率为0.5微米。
上述金手指加工方法，通过CCD定位与激光切割相结合的方式进行金手指的制备。激光的光斑稳定、大小可调，因此，可根据需要调节激光的光斑大小，以满足对金手指精度的需求。而且，激光不会因加工过程的持续而损耗，从而不会造成光斑大小变化，故可使得到的金手指精度稳定。此外，通过CCD定位，可精确的控制激光器按照加工文件中的金手指图形进行切割，防止激光切割的线路发生偏移，从而提高金手指产品的良率。
附图说明
图1为本发明较佳实施例中金手指加工方法的流程示意图；
图2（a）及图2（b）为金手指的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，本发明较佳实施例中的金手指加工方法，用于对附着于基材上的金属板进行加工，以得到金手指。其中，基材既可为软质材料，也可为硬质材料。金手指加工方法包括步骤S110～S140：
步骤S110，将金属板置于工作台上并固定。
用于加工金手指的金属板上设有多个形状各异的定位靶标。例如，圆形的光学靶标、三角形的光学靶标或十字形的光学靶标等。用于加工同一型号的金手指的金属板上定位靶标的形状、数量及分布情况相同。
金属板可通过吸附装置固定于工作台上，也可通过治具进行固定。
步骤S120，若金属板为第一个，则按照预设顺序将多个定位靶标依次置于CCD摄像机的影像中心，采集定位靶标的靶标信息并按照预设顺序缓存，以形成标准靶标模板。
CCD（Charge-coupled Device），即电荷耦合元件。可以称为CCD图像传感器。CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。CCD摄像机可探测到定位靶标，并将定位靶标的靶标信息转化成数字信号。具体的，靶标信息指的是定位靶标的边界信息，及定位靶标的形状。通过CCD摄像机的依次扫描，便可获取该类型的金属板上所有定位靶标的靶标信息。将所有靶标信息按扫描顺序存储，便可得到标准靶标模板。标准靶标模板中的每个靶标信息即为一个模板，并分别与金属板上的多个定位靶标一一对应。获得的准靶标模板缓存于内存中，在下一个金属板的加工过程中便可直接调用。具体在本实施例中，CCD摄像机的视野内影像的分辨率为0.5微米，与所需金手指的精度相匹配。
在本实施例中，还包括设置照射工作台的环形光源，调整环形光源的亮度，以调整CCD摄像机的视角范围内的亮度。环形光源作为外接LED光源，由于CCD摄像机成像时，普通的日光照度可能采集不到有效的定位靶标的图像信息。环形光源能有效提高CCD摄像机的有效视野，通过调节环形光源，可使定位靶标在CCD摄像机的成像清晰。
进一步的，环形光源为带角度的红外光源。红外光源具有足够的亮度，工作稳定均匀无色差，投射成像清晰无噪声。
在本实施例中，采集定位靶标的靶标信息并按照预设顺序缓存，以形成标准靶标模板的步骤还包括设置标准靶标模板的识别参数。
具体的，识别参数包括亮度背景、阈值及极性。亮度背景指依据实际定位靶标的形状，材质亮暗的变化调节环形光源的亮度让标准靶标的外形特征更加符合定位要求；阈值指设置CCD抓取匹配的靶标与标准靶标模板的相似度，数值越大表明靶标与模板特征越接近。极性指设置模板所对应的靶标亮暗属性，以靶标本身的背景进行设置。
在本实施例中，在上述步骤S120之前，还包括设定搜索定位靶标的范围、靶标数量及角度范围的步骤。采集定位靶标的靶标信息时，CCD仅在上述参数限定的范围内及条件下搜索定位靶标。
当金属板的材质不均，颜色多变或定位靶标附近有其它类似的形状，在CCD摄像机的影像画面实时显示出来的噪声较大，即相对复杂的图像降低了CCD定位精度或稳定性。通过设置定位靶标的角度参数，缩小搜索范围对标准靶标模板功能进行优化加强，防止发生误差。
进一步的，在本实施例中，角度范围为负5度至正5度，靶标数量为1。
步骤S130，根据标准靶标模板在CCD摄像机的视角范围内搜索，依次查找与标准靶标模板对应匹配的定位靶标，并获取定位靶标的坐标信息。
具体的，查找的顺序是标准靶标模板中包括多个模板的排列顺序（即多个靶标信息的存储顺序）。按照排列顺序从先到后，依次选择标准靶标模板中的每个模板为索引进行查找，并找到与之匹配的定位靶标。由于标准靶标模板中包含金属板上所有定位靶标对应的靶标信息。因此，根据标准靶标模板搜索与其中每个模板匹配的定位靶标，便可根据获取的坐标信息得到金属板在工作台的坐标系中的具体位置。
具体在本实施例中，根据标准靶标模板在CCD摄像机的视角范围内搜索，依次查找与标准靶标模板对应匹配且满足识别参数的定位靶标。
CCD摄像机在搜索定位靶标时，只有亮度满足亮度背景、相似度大于阈值，且暗亮背景符合极性要求的定位靶标才能被识别。
步骤S140，调用预先存储的加工文件，加工文件中包含多个按预设顺序排列的靶标模板的坐标信息及金手指图形的坐标信息，根据定位靶标的坐标信息及加工文件，驱动激光器切割金属板，以得到图形化的金手指。
具体的，加工文件是指将目标产品金手指所包含的定位靶标及其上的切割图形进行编程处理，转化成的计算机系统可读写的文件。加工文件中未存储定位靶标的边界信息（即靶标信息），但所有定位靶标均按照预设顺序存储，该预设顺寻与标准靶标模板中多个模板的排列顺序相同。因此，根据准靶标模板中的每个模板依次进行搜索定位，便可得到与加工文件中定位靶标对应的金属板上的定位靶标。例如，以标准靶标模板中的第一个模板进行搜索得到的金属板上的定位靶标，与加工文件中第一个定位靶标对应。
加工文件中，每个定位靶标对应一段切割图形，并包含定位靶标及切割图形的坐标信息。根据其中一个定位靶标为基准点，并按照该定位靶标对应的切割图形的坐标信息进行切割，便可得到对应区域的金手指图形。综上，以所有定位靶标为基准点进行切割，便可得到完整的金手指图形。
进一步的，获取金属板上定位靶标的坐标信息后，金属板的位置便已确定。定位靶标的坐标信息反馈给计算机系统进行拟合运算，将金属板的坐标与加工文件中金手指的坐标对应。具体的，将金属板上的定位靶标与加工文件中的定位靶标对应，并根据金属板上的定位靶标、加工文件中的定位靶标的坐标信息以及加工文件中切割图形的坐标信息，计算出金属板上的定位靶标所对应的切割图形的坐标信息。根据金属板上的定位靶标的坐标信息及其对对应的切割图形的坐标信息，控制伺服装置与激光器联动，使激光器按加工文件的图形完成对金属板的切割，得到金手指。
在本实施例中，上述步骤130具体为：将金属板划分成多个单独区域，并依次将多个单独区域置于CCD摄像机的视角范围，根据标准靶标模板分别在多个单独区域内进行搜索，以获取每个单独区域内定位靶标的坐标信息。
上述步骤S140具体为：根据单独区域内的定位靶标的坐标信息及加工文件，驱动激光器依次对多个单独区域进行切割金属板，以得到图形化的金手指。
具体的，先获取一个单独区域内的定位靶标的坐标信息，调用加工文件进行切割，得到该单独区域的金手指图形。进一步的，获取另一个单独区域内的定位靶标的坐标信息，采用同样的方式切割得到该单独区域的金手指图形。依此类推，当完成所有单独区域的金手指成形后，整个金属板便可切割成图形化的金手指。
例如：请参阅图2（a）及图2（b），金属板两边的矩形分别为加工定位的定位靶标a及定位靶标b。由于CCD摄像机视野范围大小约束，CCD摄像机首先定位金属板左边的矩形靶标，即定位靶标a，再在图2（a）所示的单独区域内切割，得到该区域的金手指图形。进一步的，CCD摄像机定位金属板右边的矩形靶标，即定位靶标b，再在图2（b）所示的单独区域内切割，得到该区域的金手指图形。通过定位靶标a、b准确定位，分别以定位靶标a、b为基准点切割得到的金手指图形进行组合，便可得到完整的图形化的金手指。
因此，即使金属板的尺寸超出了CCD摄像机的视野扫描范围，同样也可以实现准确定位，扩大了应用范围。此外，将金属板分割成多个单独的区域进行加工，有利于提高精度。
在本实施例中，在上述步骤S140之前，还包括：将搜索到的定位靶标与标准靶标模板中对应的模板进行比对，得到涨缩值，若涨缩值超过预设范围，则停止调用加工文件。
具体的，CCD摄像机识别定位靶标大小及中心点，并将采集到的靶标信息与标准靶标模板对比，计算定位靶标本身尺寸的缩放。只有定位靶标的涨缩值在系统设定的涨缩范围内，计算机系统才调用加工文件，进而控制伺服装置与激光器联动，按加工文件的图形完成对金属板切割；若涨缩值大于系统设定的范围，则说明金属板可能因磨损、气温变化等因素的影响而变形，故自动跳过不予加工。因此，在大批量金手指的生产加工时，可以自动消除不良金属板无效的切割，提高生产加工效率及产品良率。
上述金手指加工方法，通过CCD定位与激光切割相结合的方式进行金手指的制备。激光的光斑稳定、大小可调，因此，可根据需要调节激光的光斑大小，以满足对金手指精度的需求。而且，激光不会因加工过程的持续而损耗，从而不会造成光斑大小变化，故可使得到的金手指精度稳定。此外，通过CCD定位，可精确的控制激光器按照加工文件中的金手指图形进行切割，防止激光切割的线路发生偏移，从而提高金手指产品的良率。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种金手指加工方法，用于对附着于基材上的金属板进行加工，以得到金手指，所述金属板上设有多个形状各异的定位靶标，其特征在于，所述金手指加工方法包括步骤：
将所述金属板置于工作台上并固定，其中，固定于工作台上的金属板为待加工件；
若所述待加工件为同一型号的多块金属板中的第一个，则按照预设顺序将所述待加工件的多个定位靶标依次置于CCD摄像机的影像中心，采集所述待加工件的定位靶标的靶标信息并按照所述预设顺序缓存，以形成标准靶标模板，若所述待加工件为同一型号的多块金属板中的非第一个，则调用事先存储的标准靶标模板；
根据所述标准靶标模板在所述CCD摄像机的视角范围内搜索，依次查找所述待加工件与所述标准靶标模板对应匹配的定位靶标，并获取所述待加工件的定位靶标的坐标信息；
调用预先存储的加工文件，所述加工文件中包含多个按所述预设顺序排列的靶标模板的坐标信息及金手指图形的坐标信息，根据所述待加工件的定位靶标的坐标信息及所述加工文件，驱动激光器切割所述金属板，以得到图形化的所述金手指。
2.根据权利要求1所述的金手指加工方法，其特征在于，还包括设置照射所述工作台的环形光源，调整所述环形光源的亮度，以调整所述CCD摄像机的视角范围内的亮度。
3.根据权利要求2所述的金手指加工方法，其特征在于，所述环形光源为带角度的红外光源。
4.根据权利要求1所述的金手指加工方法，其特征在于，采集所述待加工件的定位靶标的靶标信息并按照所述预设顺序缓存，以形成标准靶标模板的步骤还包括设置所述标准靶标模板的识别参数；
所述根据所述标准靶标模板在所述CCD摄像机的视角范围内搜索，依次查找所述待加工件与所述标准靶标模板对应匹配的定位靶标，并获取所述待加工件的定位靶标的坐标信息的步骤具体为：
根据所述标准靶标模板在所述CCD摄像机的视角范围内搜索，依次查找所述待加工件与所述标准靶标模板对应匹配且满足所述识别参数的定位靶标。
5.根据权利要求4所述的金手指加工方法，其特征在于，所述识别参数包括亮度背景、阈值及极性。
6.根据权利要求1或4所述的金手指加工方法，其特征在于，在按照预设顺序将所述待加工件的多个定位靶标依次置于CCD摄像机的影像中心的步骤之前，且在将所述金属板置于工作台上并固定的步骤之后，还包括设定搜索所述待加工件的定位靶标的范围、所述待加工件的定位靶标的数量及所述待加工件的定位靶标的角度范围的步骤。
7.根据权利要求6所述的金手指加工方法，其特征在于，所述待加工件的定位靶标的角度范围为负5度至正5度，所述待加工件的定位靶标的数量为1。
8.根据权利要求1所述的金手指加工方法，其特征在于，所述根据所述标准靶标模板在所述CCD摄像机的视角范围内搜索，依次查找所述待加工件与所述标准靶标模板对应匹配的定位靶标，并获取所述待加工件的定位靶标的坐标信息的步骤为：
将所述待加工件划分成多个单独区域，并依次将所述多个单独区域置于所述CCD摄像机的视角范围，根据所述标准靶标模板分别在所述多个单独区域内进行搜索，以获取每个单独区域内所述待加工件的定位靶标的坐标信息；
所述调用预先存储的加工文件，所述加工文件中包含多个按所述预设顺序排列的靶标模板的坐标信息及金手指图形的坐标信息，根据所述待加工件的定位靶标的坐标信息及所述加工文件，驱动激光器切割所述金属板，以得到图形化的所述金手指的步骤为：
根据所述单独区域内的待加工件的定位靶标的坐标信息及所述加工文件，驱动激光器依次对所述多个单独区域进行切割金属板，以得到图形化的所述金手指。
9.根据权利要求1所述的金手指加工方法，其特征在于，在调用预先存储的加工文件，所述加工文件中包含多个按所述预设顺序排列的靶标模板的坐标信息及金手指图形的坐标信息，根据所述待加工件的定位靶标的坐标信息及所述加工文件，驱动激光器切割所述金属板，以得到图形化的所述金手指的步骤之前，还包括：
将搜索到的所述待加工件的定位靶标与所述标准靶标模板中对应的模板进行比对，得到涨缩值，若所述涨缩值超过预设范围，则停止调用所述加工文件。
10.根据权利要求1所述的金手指加工方法，其特征在于，所述CCD摄像机的视野内影像的分辨率为0.5微米。
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