CN106550545A - 一种基于物联网的全自动pcb制板系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于物联网的全自动PCB制板系统及方法，其特征在于：包括壳体、PCB电路板激光打印机、腐蚀槽、清洗槽装置、抛光槽装置、多关节机械手和控制模块；所述腐蚀槽、清洗槽装置、抛光槽装置和多关节机械手设在壳体上，所述PCB电路板激光打印机用于打印PCB电路板；所述控制模块生成控制信号，并将所述控制信号发送给所述多关节机械手，所述多关节机械手用于抓取外部PCB电路板，并将所述电路板放置于腐蚀槽、清洗槽装置或者抛光槽装置中。本发明通过PCB电路板激光打印机、腐蚀槽、清洗槽装置、抛光槽装置、多关节机械手和控制模块的相互作用，而制作出完整的PCB电路板，其制作过程高效快捷，可用于学校或实验室小批量生产。

Description

一种基于物联网的全自动PCB制板系统及方法

技术领域

本发明涉及一种基于物联网的全自动PCB制板系统及方法。

背景技术

PCB电路板又称印刷电路板，是电子元器件电气连接的提供者。PCB电路板制作专用激光打印机(CN 203418825 U)的专利是针对PCB电路板进行打印，而无法制作PCB电路板。

发明内容

针对以上所述，本发明的目的在于提供一种基于物联网的全自动PCB制板系统及方法它利用PCB电路板激光打印机打印出PCB电路板，并通过腐蚀槽、清洗槽装置和抛光槽装置进行处理后，制作出完整的PCB电路板。

为了实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种基于物联网的全自动PCB制板系统及方法其特征在于：包括壳体、PCB电路板激光打印机、腐蚀槽、清洗槽装置、抛光槽装置、多关节机械手和控制模块；所述腐蚀槽、清洗槽装置、抛光槽装置和多关节机械手设在壳体上，所述PCB电路板激光打印机用于打印PCB电路板；

所述控制模块生成控制信号，并将所述控制信号发送给所述多关节机械手，所述多关节机械手用于抓取外部PCB电路板，并将所述电路板放置于腐蚀槽、清洗槽装置或者抛光槽装置中。

进一步，所述PCB电路板激光打印机、腐蚀槽、清洗槽装置、抛光槽装置从左往右依次设在所述壳体上。

进一步，还包括设在壳体上的自循环过滤槽装置，所述自循环过滤槽装置包括水槽、防腐蚀潜水泵、进水管、出水管、滤网和补液装置；所述的水槽呈顶端开口内部中空的槽体；所述的防腐蚀潜水泵固定在水槽上端；所述的进水管一端连接着腐蚀槽，另一端连接着防腐蚀潜水泵的进水端；所述的出水管一端连接着防腐蚀潜水泵的出水端，另一端位于水槽上端；所述的滤网位于出水管的出口处的下端，其对应着出水管的出口；所述的补液装置位于水槽外侧边。

进一步，所述的补液装置包括存储箱、连接管、电磁阀、浓度传感器和集成控制器；所述的存储箱内存储有高浓度腐蚀液；所述的连接管一端连接着存储箱，另一端连接着腐蚀槽；所述的电磁阀连接在连接管上，其电磁阀连接着控制模块；所述的浓度传感器位于腐蚀槽内。

进一步，所述的多关节机械手包括X轴轨道、移动杆、Y轴轨道、X轴步进电机、Y轴步进电机和多关节机械手臂；所述的X轴轨道设有两个，其分别固定在壳体内相对侧面的表面上；所述的移动杆位于两端分别相对的X轴轨道内；所述的Y轴轨道固定在移动杆表面；所述的X轴步进电机设有至少一个，其固定在移动杆的端部，X轴步进电机与X轴轨道连接；所述的Y轴步进电机位于Y轴轨道上，其Y轴步进电机与Y轴连接；所述的多关节机械手臂连接着Y轴步进电机。

进一步，所述的X轴步进电机和Y轴步进电机分别连接着控制模块。

进一步，所述的清洗槽装置包括清洗液、超声波清洗机、排水管和控制阀；所述的清洗液位于清洗槽装置内；所述的超声波清洗机设有多个，分别安装在清洗槽装置内的四个侧面上，其超声波清洗机连接着控制模块；所述的排水管位于清洗槽装置外侧壁上，其排水管连通清洗槽装置；所述的控制阀连接在排水管上。

进一步，在清洗槽装置与抛光槽装置之间还设有风干箱；所述的风干箱顶端为开口状，其风干箱内包括热风机和温度传感器；

热风机由电阻丝和风机组成，电阻丝位于风机的出口端，风机连接着控制模块；温度传感器为风干箱内，其温度传感器连接着控制模块。

进一步，在抛光槽装置侧边还设有图像识别检测槽；图像识别检测槽内设有扫描仪，扫描仪固定连接着图像识别检测槽的内表面上，其扫描仪连接着控制模块。

进一步，图像识别检测槽侧边还设有多个成品平台，其成品平台分为小缺陷平台、大缺陷平台和无缺陷平台。

进一步，一种基于物联网的全自动PCB制板方法，包括以下步骤：

1)：利用PCB板激光打印机打印PCB电路板；

2)：将PCB电路板放入到腐蚀槽中，将PCB电路板未被保护的部分进行腐蚀；

3)：将腐蚀后的PCB板放置到清洗槽装置中进行清洗；

4)：将清洗槽装置中进行清洗后的PCB电路板通过多关节机械手抓取放置到烘干箱内进行烘干；

5)：将烘干后的PCB板放置到抛光槽装置内进行抛光；

6)：将烘干后的PCB电路板放置到图像识别箱内进行扫描，将扫描后的图像信息转化为电子信息传送到控制模块，控制模块对该电子信息进行比对后，按照缺陷大小而将PCB电路板进行区分放置，并通过控制模块将各个PCB电路板缺陷信息传送到显示屏进行显示。

7)：将区分后的PCB板放置到相对应的成品平台上。

本发明的有益效果：通过PCB电路板激光打印机、腐蚀槽、清洗槽装置、抛光槽装置、多关节机械手和控制模块的相互作用，而制作出完整的PCB电路板，其制作过程高效快捷，可用于学校或实验室小批量生产。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为腐蚀槽装置结构示意图。

图3为腐蚀槽装置局部剖视图。

图4为多关节机械手局部示意图。

图5为多关节机械手局部剖视图。

图6为清洗槽装置剖视图。

图7为风干箱剖视图。

图8为抛光槽装置剖视图。

图9为图像识别检测槽剖视图。

图中，1-壳体、2-成品平台、3-图像识别检测槽、4-抛光槽装置、5-风干箱、6-清洗槽装置、7-腐蚀槽装置、8-PCB电路板激光打印机、9-自循环过滤槽装置、10-多关节机械手、11-存储箱、12-防腐蚀潜水泵、13-电磁阀、14-连接管、15-进水管、16-浓度传感器、17-连通管、18-水槽、19-滤网、20-X轴轨道、21-Y轴步进电机、22-多关节机械手臂、23-移动杆、24-Y轴轨道、25-X轴步进电机、26-超声波清洗机、27-控制阀、28-排水管、29-风机、30-温度传感器、31-电阻丝、32-抛光机、33-打磨电机、34-打磨头、35-直线电机、36-推动杆、37-夹板、38-扫描仪。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

图1～图9示意性的显示了本发明一种实施方式的全自动PCB制板系统的结构。

如图1～图9所示，一种基于物联网的全自动PCB制板系统及方法其特征在于：包括壳体、PCB电路板激光打印机、腐蚀槽、清洗槽装置、抛光槽装置、多关节机械手和控制模块；所述腐蚀槽、清洗槽装置、抛光槽装置和多关节机械手设在壳体上，所述PCB电路板激光打印机用于打印具有保护层的PCB电路板；

所述控制模块生成控制信号，并将所述控制信号发送给所述多关节机械手，所述多关节机械手用于抓取外部PCB电路板，并将所述电路板放置于腐蚀槽、清洗槽装置或者抛光槽装置中。

如图1所示，在壳体外表面还设有电源接线和数据连接线，其电源接线连接着全自动PCB制板系统内的各个用电装置，从而用于提供PCB板制作所需的电能；数据连接线一端连接着控制模块，另一端用于外接数据传输装置。

如图1所示，通过数据连接线可向控制模块输送PCB制作文件，从而控制模块发出控制指令到PCB电路板激光打印机，通过PCB电路板激光打印机而打印出具有保护层的PCB电路板。

如图2所示，腐蚀槽内设有环保腐蚀液，其环保腐蚀液的成分为过硫酸钠，环保腐蚀液对PCB电路板未被保护部分进行腐蚀。

如图2、图3所示，还包括设在壳体上的自循环过滤槽装置，所述自循环过滤槽装置包括水槽、防腐蚀潜水泵、进水管、出水管、滤网、连通管和补液装置；所述的水槽呈顶端开口内部中空的槽体；所述的防腐蚀潜水泵固定在水槽上端；所述的进水管一端连接着腐蚀槽，另一端连接着防腐蚀潜水泵的进水端；所述的出水管一端连接着防腐蚀潜水泵的出水端，另一端位于水槽上端；所述的滤网位于出水管的出口处的下端，其对应着出水管的出口；所述的连通管位于水槽底端，其连通管一端连通这水槽，另一端位于腐蚀槽内；所述的补液装置位于水槽外侧边。

如图2、图3所示，防腐蚀潜水泵连接着控制模块。

如图2、图3所示，防腐蚀潜水泵通过进水管连接着腐蚀槽，其控制模块发出抽水指令，防腐蚀潜水泵开始工作，腐蚀槽内的环保腐蚀液通过进水管流动到防腐蚀潜水泵内，防腐蚀潜水泵的出水口连接着出水管，进而，防腐蚀潜水泵将环保腐蚀液通过出水管出。

如图2、图3所示，水槽位于出水管的下端，从而出水管流出的环保腐蚀液流入到水槽内，且水槽内还设有滤网，其滤网用于过滤掉环保腐蚀液中的杂质。

如图2、图3所示，水槽底端连接着连通管，通过连通管将水槽内过滤后的环保腐蚀液流入到腐蚀槽内，从而达到环保腐蚀液的循环利用。

如图2、图3所示，所述的补液装置包括存储箱、连接管、电磁阀和浓度传感器；所述的存储箱内存储有高浓度腐蚀液；所述的连接管一端连接着存储箱，另一端连接着腐蚀槽；所述的电磁阀连接在连接管上，其电磁阀连接着控制模块；所述的浓度传感器位于腐蚀槽内。

如图2、图3所示，控制模块内设有浓度标准值。

如图2、图3所示，浓度传感器检测腐蚀槽内的环保腐蚀液的浓度，并将检测的浓度值传送到控制模块，控制模块对浓度值进行比对，当浓度小于标准值时，控制模块发出电磁阀打开指令，从而将电磁阀打开，使得存储箱内的高浓度腐蚀液通过连接管流入到腐蚀槽内；当腐蚀槽内的环保腐蚀液的浓度等于标准值时，控制模块发出电磁阀关闭指令，从而将电磁阀关闭，使得存储箱的高浓度腐蚀液停止流入到腐蚀槽内以维持腐蚀槽内的环保腐蚀液的浓度值的恒定。

如图1、图4、图5所示，所述的多关节机械手包括X轴轨道、移动杆、Y轴轨道、X轴步进电机、Y轴步进电机和多关节机械手臂；所述的X轴轨道设有两个，其分别固定在壳体内相对侧面的表面上；所述的移动杆位于两端分别相对的X轴轨道内；所述的Y轴轨道固定在移动杆表面；所述的X轴步进电机设有至少一个，其固定在移动杆的端部，X轴步进电机与X轴轨道连接；所述的Y轴步进电机位于Y轴轨道上，其Y轴步进电机与Y轴连接；所述的多关节机械手臂连接着Y轴步进电机。

如图1、图4、图5所示，所述的X轴步进电机、Y轴步进电机和多关节机械手臂分别连接着控制模块。

如图1、图4、图5所示，控制模块生成控制信号，并将控制信号发射给X轴步进电机、Y轴步进电机或多关节机械手，从而使得多关节机械手在X轴或Y轴上移动，以便抓取PCB电路板。

如图1、图4、图5所示，X轴步进电机与X轴轨道的连接或Y轴步进电机与Y轴轨道的连接之间可采用齿轮连接或滚轮连接，其采用齿轮连接是，X轴轨道和YZ轴规带内设有条形齿轮，X轴步进电机和Y轴步进电机的输出端套接着转动齿轮，转动齿轮与条形齿轮之间啮合，从而X轴步进电机或Y轴步进电机在转动过程中，通过带动转动齿轮的旋转从而使得X轴步进电机连接的移动杆或Y轴步进电机多关节机械手在相应的轨道内移动；当使用滚轮连接时，X轴步进电机或Y轴步进电机的输出端连接着滚轮，X轴轨道或Y轴轨道呈凹槽状，从而X轴步进电机或Y轴步进电机在旋转时，带动相应的滚轮旋转，从而使得滚轮带动X轴步进电机连接的移动杆或Y轴步进电机连接的多关节机械手做相应的移动。

如图1、图6所示，所述的清洗槽装置包括清洗液、超声波清洗机、排水管和控制阀；所述的清洗液位于清洗槽装置内；所述的超声波清洗机设有多个，分别安装在清洗槽装置内的四个侧面上，其超声波清洗机连接着控制模块；所述的排水管位于清洗槽装置外侧壁上，其排水管连通清洗槽装置；所述的控制阀连接在排水管上。

如图1、图6所示，清洗液可为清水或中和环保腐蚀液的液体，从而将PCB电路板上的环保腐蚀液及残渣清洗掉。

如图1、图6所示，超声波清洗机能产生超声波在清洗液中传播，带动清洗液的振动，从而对PCB板进行清洗。

如图1、图6所示，当需要更换清洗槽装置内的清洗液时，打开控制阀，从而清洗槽装置内的清洗液通过排水管排出，再向清洗槽装置内注入新的清洗液即可。

如图1、图8所示，所述的抛光槽装置内包括夹具和抛光机；所述的夹具连接在抛光槽装置内表面；所述的抛光机连接在抛光槽装置上。

如图1、图8所示，所述的夹具设有至少两个，分别连接在抛光槽装置的相对内壁上，其夹具包括直线电机、推动杆和夹板；所述的直线电机固定连接在抛光槽的内壁上，直线电机的输出端连接着推动杆，推动杆的另一端连接着夹板。

如图1、图8所示，当多关节机械手抓取的PCB电路板放置到抛光槽装置内时，控制模块发出控制指令，使得直线电机运动，从而直线电机带动推动杆和夹板的运动，对PCB板进行夹紧；当PCB电路板抛光完成后，控制模块产生控制指令，并发送到直线电机，从而控制直线电机的反向运动，将夹紧的PCB板松开。

如图1、图8所示，抛光机的结构与多关机机械手的结构相同，其通过步进电机带动移动杆和Y轴方向的步进电机的移动，其不同点在于：在Y轴步进电机上连接有具有打磨头的打磨电机，通过打磨电机的旋转带动打磨头的运动，从而对PCB电路板表面进行打磨。

如图1、图4、图5、图8所示，多关节机械手的夹紧端可180度翻转，从而需要将PCB电路板反面进行抛光时，多关机机械手180度翻转，使得PCB电路板的反面位于上端，进而通过抛光机对PCB电路板的反面进行抛光。

如图1、图7所示，在清洗槽装置与抛光槽装置之间还设有风干箱；所述的风干箱顶端为开口状，其风干箱内包括热风机和温度传感器；

热风机由电阻丝和风机组成，电阻丝位于风机的出口端，风机连接着控制模块；温度传感器为风干箱内，其温度传感器连接着控制模块。

如图1、图7所示，风机和电阻丝分别通过电子开关连接着控制模块。

如图1、图7所示，多关机机械手将抓取的PCB电路板放置到风干箱时，控制模块产生控制指令，并控制风机和电阻丝连接的电子开关的打开，进而，风机产生的气流通过电阻丝加热后而产生热气流，对PCB电路板进行风干。

如图1、图7所示，控制模块内设有温度标准值。

如图1、图7所示，温度传感器检测风干箱内的温度信息，并将温度信息传送到控制模块，控制模块对温度信息与温度标准进行比对；当风干箱内的稳定值大于温度标准值时，控制模块产生控制指令并传送到电子开关，从而控制电阻丝连接的电子开关断开；当风干箱内的温度值不大于温度标准值时，电子开关不断开。

如图1、图9所示，在抛光槽装置侧边还设有图像识别检测槽；图像识别检测槽内设有扫描仪，扫描仪固定连接着图像识别检测槽的内表面上，其扫描仪连接着控制模块。

如图1、图9所示，控制模块内设有PCB电路板完整的电子图，其扫描仪对图像识别检测槽内的PCB电路板进行扫描，并将扫描的图像转化为电子图像信息传送到控制模块，控制模块对电子图像信息与完整的PCB电路板的电子图进比对，从而分析出该PCB电路板的完整性。

如图1、图9所示所示，控制模块根据扫描的PCB电路板的信息将PCB电路板进行分类，其类型有大缺陷、小缺陷和无缺陷。

如图1、图9所示所示，控制模块将有缺陷的PCB电路板进行标记，并明确标记出相对应PCB电路板的缺陷信息，并将该信息通过数据线传送到相应的设备上，从而便于人们通过数据接线外接是设备清楚的了解到制作的PCB电路板的完整性及缺陷性，以便PCB电路板的二次加工。

如图1～图9所示，图像识别检测槽侧边还设有多个成品平台，其成品平台分为小缺陷平台、大缺陷平台和无缺陷平台。

如图1～图9所示，多关节机械手将区分后的PCB电路板按照缺陷的大小而将PCB电路板放置到相对应的平台上。

如图1～图9所示，壳体的侧表面还设有多个开口，其每个开口对应着一个成品平台，从而便于人们将制作好的PCB电路板取出。

如图1～图9所示，一种基于物联网的全自动PCB制板方法，包括以下步骤：

1)：利用PCB板激光打印机打印PCB电路板；

2)：将PCB电路板放入到腐蚀槽中，将PCB电路板未被保护的部分进行腐蚀；

3)：将腐蚀后的PCB板放置到清洗槽装置中进行清洗；

4)：将清洗槽装置中进行清洗后的PCB电路板通过多关节机械手抓取放置到烘干箱内进行烘干；

5)：将烘干后的PCB板放置到抛光槽装置内进行抛光；

6)：将烘干后的PCB电路板放置到图像识别箱内进行扫描，将扫描后的图像信息转化为电子信息传送到控制模块，控制模块对该电子信息进行比对后，按照缺陷大小而将PCB电路板进行区分放置，并通过控制模块将各个PCB电路板缺陷信息传送到显示屏进行显示。

7)：将区分后的PCB板放置到相对应的成品平台上。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出至少一个变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于物联网的全自动PCB制板系统，其特征在于：包括壳体、PCB板激光打印机、腐蚀槽、清洗槽装置、抛光槽装置、多关节机械手和控制模块；所述腐蚀槽、清洗槽装置、抛光槽装置和多关节机械手设在壳体上，所述PCB板激光打印机用于打印具有保护层的PCB电路板；

所述控制模块生成控制信号，并将所述控制信号发送给所述多关节机械手，所述多关节机械手用于抓取外部PCB电路板，并将所述电路板放置于腐蚀槽、清洗槽装置或者抛光槽装置中。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的全自动PCB制板系统，其特征在于：所述PCB板激光打印机、腐蚀槽、清洗槽装置、抛光槽装置从左往右依次设在所述壳体上。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的全自动PCB制板系统，其特征在于：还包括设在壳体上的自循环过滤槽装置，所述自循环过滤槽装置包括水槽、防腐蚀潜水泵、进水管、出水管、滤网、连通管和补液装置；所述的水槽呈顶端开口内部中空的槽体；所述的防腐蚀潜水泵固定在水槽上端；所述的进水管一端连接着腐蚀槽，另一端连接着防腐蚀潜水泵的进水端；所述的出水管一端连接着防腐蚀潜水泵的出水端，另一端位于水槽上端；所述的滤网位于出水管的出口处的下端，其对应着出水管的出口；所述的连通管位于水槽底端，其连通管一端连通这水槽，另一端位于腐蚀槽内；所述的补液装置位于水槽外侧边。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的全自动PCB制板系统，其特征在于：所述的补液装置包括存储箱、连接管、电磁阀和浓度传感器；所述的存储箱内存储有高浓度腐蚀液；所述的连接管一端连接着存储箱，另一端连接着腐蚀槽；所述的电磁阀连接在连接管上，其电磁阀连接着控制模块；所述的浓度传感器位于腐蚀槽内。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的全自动PCB制板系统，其特征在于：所述的多关节机械手包括X轴轨道、移动杆、Y轴轨道、X轴步进电机、Y轴步进电机和多关节机械手臂；所述的X轴轨道设有两个，其分别固定在壳体内相对侧面的表面上；所述的移动杆位于两端分别相对的X轴轨道内；所述的Y轴轨道固定在移动杆表面；所述的X轴步进电机设有至少一个，其固定在移动杆的端部，X轴步进电机与X轴轨道连接；所述的Y轴步进电机位于Y轴轨道上，其Y轴步进电机与Y轴连接；所述的多关节机械手臂连接着Y轴步进电机；所述的X轴步进电机和Y轴步进电机分别连接着控制模块。

6.根据权利要求2所述的一种基于物联网的全自动PCB制板系统，其特征在于：所述的清洗槽装置包括清洗液、超声波清洗机、排水管和控制阀；所述的清洗液位于清洗槽装置内；所述的超声波清洗机设有多个，分别安装在清洗槽装置内的四个侧面上，其超声波清洗机连接着控制模块；所述的排水管位于清洗槽装置外侧壁上，其排水管连通清洗槽装置；所述的控制阀连接在排水管。

7.根据权利要求2所述的一种基于物联网的全自动PCB制板系统，其特征在于：所述的抛光槽装置内包括夹具和抛光机；所述的夹具连接在抛光槽装置内表面；所述的抛光机连接在抛光槽装置上；在抛光槽装置侧边还设有图像识别检测槽；图像识别检测槽内设有扫描仪，扫描仪固定连接着图像识别检测槽的内表面上，其扫描仪连接着控制模块。

8.根据权利要求2所述的一种基于物联网的全自动PCB制板系统，其特征在于：在清洗槽装置与抛光槽装置之间还设有风干箱；所述的风干箱顶端为开口状，其风干箱内包括热风机和温度传感器；热风机由电阻丝和风机组成，电阻丝位于风机的出口端，风机连接着控制模块；温度传感器为风干箱内，其温度传感器连接着控制模块。

9.根据权利要求2所述的一种基于物联网的全自动PCB制板系统，其特征在于：图像识别检测槽侧边还设有多个成品平台，其成品平台分为小缺陷平台、大缺陷平台和无缺陷平台。

10.一种基于物联网的全自动PCB制板方法，包括以下步骤：

1)：利用PCB板激光打印机打印PCB电路板；

2)：将PCB电路板放入到腐蚀槽中，将PCB电路板未被保护的部分进行腐蚀；

3)：将腐蚀后的PCB板放置到清洗槽装置中进行清洗；

4)：将清洗槽装置中进行清洗后的PCB电路板通过多关节机械手抓取放置到烘干箱内进行烘干；

5)：将烘干后的PCB板放置到抛光槽装置内进行抛光；

6)：将烘干后的PCB电路板放置到图像识别箱内进行扫描，将扫描后的图像信息转化为电子信息传送到控制模块，控制模块对该电子信息进行比对后，按照缺陷大小而将PCB电路板进行区分放置，并通过控制模块将各个PCB电路板缺陷信息传送到显示屏进行显示。

7)：将区分后的PCB板放置到相对应的成品平台上。