CN103557793A - 一种pcb孔位、孔径检测系统及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PCB孔位、孔径检测系统及方法，解决了现有目前由于检测设备的限制，无法对钻床完成的印制板的孔位等指标进行全面检测，且检测效率低下的问题，本发明包括进料装置，进料装置包括进料工作台驱动部件，进料工作台驱动部件上设有进料工作台，机械手支撑梁和机械手支撑梁连接架相连接，机械手支撑梁连接架上固定有机械手连接架，左机械手和右机械手被固定于机械手连接架上，机械手支撑梁还设有摄像机支撑梁，摄像机支撑梁固定有摄像机安装板，摄像机安装板上安装有检测摄像机，通过主控计算机对检测摄像机抓取的图像的要素与设计的标准值进行比对，从而对PCB板进行检测并做出合格与否的判定。
Description
技术领域
本发明涉及一种PCB检测系统及检测方法，具体地说，是涉及一种PCB孔位、孔径检测系统及检测方法。
背景技术
随着电子工业技术的发展，市场对PCB板的钻孔质量要求越来越高，但目前由于检测设备的限制，无法对钻床加工完成的印制板的孔位精度等指标进行全面检测，只能采取抽检的办法，即使是抽样检测，也是人工的一张张进行定位、抽查检测，会花费很多的工作时间和工人的精力，这样还是难免使部分钻孔不合格的零件进入下到工序，造成材料和时间的浪费，严重时还会影响交货时间，会对企业造成较大的经济损失和信誉损失。
发明内容
本发明采用影像测量技术(计算机视觉技术)，用数字化摄像机对被测PCB进行扫描，并将扫描结果与理论图像(设计文件)进行比较对比，从而判断出被测物件上的各几何要素(孔位坐标及孔径大小)的偏差情况，通过计算机技术技术比较从而得出被测物件是否符合生产标准要求的结论，同时将被测物件的测量数据进行存档以备进行质量分析，对被测物件进行物理编号以便与保存数据对应。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种PCB孔位、孔径检测系统，包括进料工作台驱动部件3，进料工作台驱动部件3为电机、丝杠和丝杠螺母组成的螺旋传动机构，驱动进料工作台4上升一个板厚单位，机械手上下气缸7向下运动，当右机械手6抓起未检测的PCB板5和左机械手12抓起刚检测完毕的PCB板2后，机械手上下气缸7上升，然后左、右机械手12、6在机械手驱动部件9的驱动下整体向左运动。当左机械手12抓取刚检测完毕的PCB板2移动到卸料工作台19上方和右机械手6抓取未检测的PCB板5移动到检测工作台1的上方时，机械手上下气缸7向下运动，左机械手12放下刚检测完毕的PCB板2到卸料工作台19上，随着检测完毕的板材数量增加，卸料工作台驱动部件20驱动卸料工作台19下降一个板厚单位；与此同时右机械手6放下未检测的PCB板5到检测工作台1的上面，检测工作台1内部真空吸盘将右机械手6放下的未检测的PCB板5夹紧。然后机械手上下气缸7上升；机械手驱动部件9驱动左、右机械手12、6重新回到右端待机。检测工作台驱动部件23驱动检测工作台1及其上面夹紧的未检测的PCB板5，一起移动到检测摄像机17的检测位置，然后检测摄像机17以从左至右往复的方式进行扫描，直到全部扫描完毕，之后检测工作台驱动部件23驱动检测工作台1及其上面的刚检测完毕的PCB板2退回到初始位置，进料工作台驱动部件3驱动进料工作台4上升一个板厚单位，同时检测工作台1中的真空吸盘松开刚检测完毕的PCB板2；位于右端待机的左、右机械手12、6在机械手上下气缸7的带动下向下运动，分别抓起刚检测完毕的PCB板2和未检测的PCB板5之后，机械手上下气缸7上升，然后整体在机械手驱动部件9的驱动下向左移动；当左、右机械手12、6分别到达卸料工作台19和检测工作台1的上方时，机械手上下气缸7向下运动，左机械手12将刚检测完毕的PCB板2放在卸料工作台19上，随之卸料工作台驱动部件20驱动卸料工作台19下降一个板厚单位；同时右机械手6将未检测的PCB板5放在检测工作台1上，检测工作台1中的吸盘将未检测的PCB板夹紧，然后左、右机械手12、6在机械手上下气缸7的驱动下上升，机械手驱动部件9驱动左、右机械手12、6重新回到右端待机，中间的检测部分则继续进行下一次的检测扫描。
一种PCB孔位、孔径检方法。
检测孔位、孔径的实现步骤如下：
1.将欲执行检测任务的软件检测程序安装到主控机；
2.输入孔位文件，孔径文件和孔位、孔径的允许偏差值；
3.将检测摄像机17连接到图像采集卡的VIDEO输入端，图像采集卡插入主控机的外部通信口如串口、并口、USB接口或图像采集卡的外部触发通信口；
4.启动系统的主控机，CPU初始化系统的照明器、检测摄像机、主控机、显示器，并初始化系统软件程序；
5.主控机调用软件检测程序内的图像采集软件模块控制图像采集卡按系统预先设定的采样周期和采样方式或外部触发信号实时扫描摄像机视野内等待检测的PCB并建立实际孔径文件和孔位文件；
6.软件检测程序对孔位文件进行位置座标校正，然后对其进行方向和正反面校正生成实际孔位文件；
7.软件检测程序内的CPK模块依据连续的孔位文件计算孔位的CPK值；
8.主控机调用软件检测程序内的比对模块将孔径文件和实际孔径文件进行比对；主控机调用软件检测程序内的比对模块将孔径文件和实际孔径文件进行比对；
9.如果比对过程中孔位、孔径的参数和孔位的CPK超过允许偏差值，则主控机调用软件检测程序内的报警模块发出包括声、光、电的报警；
10.主控机调用显示软件模块把检测过程实时显示在显示器上；
11.主控机调用数据查询软件模块把识别检测参数实时存入数据库中；
12.主控机远程转输软件模块把识别结果通过主控机上的通信端口传输到生产控制中心进行上位监控；
13.主控机调用并行软件对以上所述的1至12项任务进行多任务多管理以及并行处理，同时控制系统的开始、中止、停止、人工干预和异常情况的紧急处理。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明具有检测速度快的特点，对于500X500面积的印制板，每分钟可检测5件以上，每件的检测时间大概在15秒左右。而目前采用光学投影原理的二次元检测机大概需要3-5分钟。提高速度10倍以上。
(2)本发明操作简单，结构设计合理，易于操作，被检测工件采用机械手自动装卸及搬运，由现在的人工抽样检测改为机械化全自动检测，节省了人力资源。
附图说明
图1为发明的立体图
图2为本发明的流程框图
其中，附图中标记对应的零部件名称为：
1-检测工作台 2-刚检测完毕的PCB板 3-进料工作台驱动部件
4-进料工作台 5-未检测的PCB板 6-右机械手
7-机械手上下气缸 8-机械手连接架 9-机械手驱动部件
10-机械手连接架安装板 11-检测摄像机驱动部件 12-左机械手
13-机械手支撑梁连接架 14-机械手支撑梁 15-摄像机支撑梁
16-摄像机安装板 17-检测摄像机 18-检测完毕的PCB板
19-卸料工作台 20-卸料工作台驱动部件 21-底座支撑座
22-底座 23-检测工作台驱动部件
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
一种PCB孔位、孔径检测系统
实施例1
如图1所示，包括由电机、丝杠及丝杠螺母组成的进料工作台驱动部件3驱动进料工作台4上升一个板厚单位，机械手上下气缸7向下运动，当右机械手6抓起未检测的PCB板5和左机械手12抓起刚检测完毕的PCB板2后，机械手上下气缸7上升，然后左机械手12和右机械手6在由b包括电机、丝杠及螺母组成的机械手驱动部件9的驱动下整体向左运动。当左机械手12抓取刚检测完毕的PCB板2移动到卸料工作台19上方和右机械手6抓取未检测的PCB板5移动到检测工作台1的上方时，机械手上下气缸7向下运动，左机械手12放下刚检测完毕的PCB板2到卸料工作台19上，随着检测完毕的板材数量增加，由电机、丝杠及丝杠螺母组成的卸料工作台驱动部件20驱动卸料工作台19下降一个板厚单位；与此同时右机械手6放下未检测的PCB板5到检测工作台1的上面，检测工作台1内部真空吸盘将右机械手6放下的未检测的PCB板5夹紧。然后机械手上下气缸7上升；机械手驱动部件9驱动左、右机械手12、6重新回到右端待机。检测工作台驱动部件23驱动检测工作台1及其上面夹紧的未检测的PCB板5，一起移动到检测摄像机17的检测位置，然后检测摄像机17以从左至右往复的方式进行扫描，从左至右往复实现的方式可以为由电机、丝杠及丝杠螺母组成的螺旋传动机构完成，也可以由包括有直线电机和移动部件组成的机构完成。
直到全部扫描完毕，包括有电机、丝杠及丝杠螺母组成的检测工作台驱动部件23驱动检测工作台1及其上面的刚检测完毕的PCB板2退回到初始位置，包括由电机、丝杠及丝杠螺母组成进料工作台驱动部件3驱动进料工作台4上升一个板厚单位，同时检测工作台1中的真空吸盘松开刚检测完毕的PCB板2；位于右端待机的左机械手12、右机械手6在机械手上下气缸7的带动下向下运动，分别抓起刚检测完毕的PCB板2和未检测的PCB板5之后，机械手上下气缸7上升，然后整体在机械手驱动部件9的驱动下向左移动；当左机械手12、右机械手6分别到达卸料工作台19和检测工作台1的上方时，机械手上下气缸7向下运动，左机械手12将刚检测完毕的PCB板2放在卸料工作台19上，随之卸料工作台驱动部件20驱动卸料工作台19下降一个板厚单位；同时右机械手6将未检测的PCB板5放在检测工作台1上，检测工作台1中的吸盘将未检测的PCB板5夹紧，然后左机械手12、右机械手6在机械手上下气缸7的驱动下上升，机械手驱动部件9驱动左机械手12、右机械手6重新回到右端待机，中间的检测部分则继续进行下一次的检测扫描。
实施例2
实施例2与实施例1的不同之处在于所述的摄像机支撑梁15同侧底部还设有卸料工作台19，对检测过的PCB进行全自动卸料，节省人工，提高检测效率。
所述的机械手驱动部件9为电机、丝杠和丝杠螺母组成的螺旋传动机构
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。
一种PCB孔位、孔径检测方法
实施例1
如图2所示，本发明的步骤过程如下：
1.将欲执行检测任务的软件检测程序安装到主控机；
2.输入孔位文件、孔径文件和孔位、孔径的允许偏差值；
3.将检测摄像机17连接到图像采集卡的VIDEO输入端，图像采集卡插入主控机的外部通信口如串口、并口、USB接口或图像采集卡的外部触发通信口；启动系统的主控机，CPU初始化系统的照明器、检测摄像机、主控机、显示器，并初始化系统软件程序；
4.主控机调用软件检测程序内的图像采集软件模块控制图像采集卡按系统预先设定的采样周期和采样方式或外部触发信号实时扫描摄像机视野内等待检测的PCB并建立实际孔径文件和孔位文件；
5.软件检测程序对孔位文件进行位置座标校正，然后对其进行方向和正反面校正生成实际孔位文件；
6.软件检测程序内的CPK模块依据连续的孔位文件计算孔位的CPK值；
7.主控机调用软件检测程序内的比对模块将孔径文件和实际孔径文件进行比对；主控机调用软件检测程序内的比对模块将孔径文件和实际孔径文件进行比对；
8.如果比对过程中孔位、孔径的参数或孔位的CPK超过允许偏差值，则主控机调用软件检测程序内的报警模块发出包括声、光、电或者其集合的报警；
9.主控机调用显示软件模块把检测过程实时显示在显示器上；
10.主控机调用数据查询软件模块把识别检测参数实时存入数据库中；
11.主控机远程转输软件模块把识别结果通过主控机上的通信端口传输到生产控制中心进行上位监控；
12.主控机调用并行软件对以上所述的1至12项任务进行多任务多管理以及并行处理，同时控制系统的开始、中止、停止、人工干预和异常情况的紧急处理。
Claims (3)
1.一种PCB孔位、孔径检测系统，包括底座(21)、底座支撑座(20)和进料装置，进料装置包括进料工作台驱动部件(3)，进料工作台驱动部件(3)上设有进料工作台(4)，机械手支撑梁(14)和机械手支撑梁连接架(13)相连接，机械手支撑梁连接架(13)上固定有机械手连接架(8)，左机械手(12)和右机械手(6)被固定于机械手连接架(8)上，机械手支撑梁(14)还设有摄像机支撑梁(15)，摄像机支撑梁(15)固定有摄像机安装板(16)，摄像机安装板(16)上安装有检测摄像机(17)，检测摄像机(17)视野设有照明器，其特征在于所述的机械手支撑梁(14)上还设有机械手驱动部件(9)。
2.根据权利要求1所述的一种PCB孔位、孔径检测系统，其特征在于所述的机械手驱动部件(9)为电机、丝杠和丝杠螺母组成的螺旋传动机构。
3.一种PCB孔位、孔径检测方法，其特征在于检测孔位、孔径的实现步骤如下：
(1)将欲执行检测任务的软件检测程序安装到主控机；
(2)输入孔位文件、孔径文件和孔位、孔径的允许偏差值；
(3)将检测摄像机17连接到图像采集卡的VIDEO输入端，图像采集卡插入主控机的外部通信口如串口、并口、USB接口或图像采集卡的外部触发通信口；
(4)启动系统的主控机，CPU初始化系统的照明器、检测摄像机、主控机、显示器，并初始化系统软件程序；
(5)主控机调用软件检测程序内的图像采集软件模块控制图像采集卡按系统预先设定的采样周期和采样方式或外部触发信号实时扫描摄像机视野内等待检测的PCB并建立实际孔径文件和孔位文件；
(6)软件检测程序对孔位文件进行位置座标校正，然后对其进行方向和正反面校正生成实际孔位文件；
(7)软件检测程序内的CPK模块依据连续的孔位文件计算孔位的CPK值；
(8)主控机调用软件检测程序内的比对模块将孔径文件和实际孔径文件进行比对；主控机调用软件检测程序内的比对模块将孔径文件和实际孔径文件进行比对；
(9)如果比对过程中孔位、孔径的参数或孔位的CPK超过允许偏差值，则主控机调用软件检测程序内的报警模块发出包括声、光、电或者其集合的报警；
(10)主控机调用显示软件模块把检测过程实时显示在显示器上；
(11)主控机调用数据查询软件模块把识别检测参数实时存入数据库中；
(12)主控机远程转输软件模块把识别结果通过主控机上的通信端口传输到生产控制中心进行上位监控；
(13)主控机调用并行软件对以上所述的1至12项任务进行多任务多管理以及并行处理，同时控制系统的开始、中止、停止、人工干预和异常情况的紧急处理。
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