CN108981600B - 一种pcb板翘曲在线检测自动调节装置及调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种PCB板翘曲在线检测自动调节装置及调节方法，装置包括PCB板、调节机构与检测机构；调节机构包括工作台、计算机，设于工作台中的吸盘、气泵、压力传感器、以及多通道控制器；检测机构包括第一导轨、第二导轨、激光发射器、PLC系统、与工业摄像机；第一导轨与第二导轨平行设置，并位于同一平面上；工业摄像机能拍摄激光发射器的激光射线，并将拍摄的信息传递至计算机；能够实现PCB板在工作台上被快速检测后进行校正打印，避免因PCB板翘曲导致喷墨打印时线路出现弯曲、断线、分辨率低等缺陷，有效降低了废品率。

Description

一种PCB板翘曲在线检测自动调节装置及调节方法

技术领域

本发明提供了一种PCB板翘曲在线检测自动调节装置及调节方法，属于喷墨印制电路技术领域。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，PCB进入了印制电子（Printed Electronics）时代。印制电子可以通过各种印制技术，制成电子元器件与线路相结合的复杂电子电路，因此也被称作“印制电子电路”。在各种印制技术中，喷墨打印技术被广泛地运用于印制电子电路。近几年，印制电子喷墨打印PCB板表面字符、电路工艺被人们所重视，未来PCB制造与印制喷墨打印机会更加密切相关。与此同时，PCB板本身的变形敲曲对电路板打印的影响也越来越大，成为长期以来阻碍打印高精度、高分辨率字符或电路发展的一大难题。

目前大多数 PCB 生产企业都采用人工测量的方法测量PCB板翘曲，如中国专利CN107041069公开的一种PCB板翘曲校正方法，包括步骤：将多块PCB板进行弯曲，并依次插入插架中，PCB板之间相互不接触，且PCB板弯曲的方向与PCB板翘曲的方向相反；将放有PCB板的插架置入烤箱中进行烤板。但这种人工操作可靠性不高，效率低。其效果是通过对发生翘曲的PCB板进行反向弯曲后烤板，使得PCB板两面的分子结构趋于一致，达到应力平衡，从而矫正翘曲，且稳定性较好，避免在后续的高温作业时又出现翘曲异常使得后续的压合加工产生层偏，且可同时对多块板进行翘曲矫正，效率较高。

也有少数企业采用三坐标测量仪测量翘曲，如中国专利CN105258651公开的一种PCB板翘曲变形检测方法，包括以下步骤：A）在PCB板上设置三个PCB定位点；B）当PCB板输送至输送导轨上时，取样设备对PCB板进行拍照取样，将取样的照片传送至计算对比系统上；C）计算对比系统对PCB板上的三个PCB定位点围成的三角面积或斜边边长进行计算；D）数据对比，E）当PCB板上三点的三个PCB定位点围成的三角面积或斜边边长小于系统设置的固定三角面积或斜边边长时，则判定为该PCB板变形。但测量繁琐，由于与被测板直接接触，对测量结果有影响。

同时，现有的技术都是将PCB板在生产之前取出放入测量装置中，进行检测合格后再投入印制喷墨打印机进行打印，虽然有对PCB板进行在线监测，但都不支持在线检测后直接对PCB板进行校正后同时进行打印。如中国专利CN104457605公开的一种 PCB 板翘曲自动测试装置，主要由送板单元、测试主机和收板单元组成，送板单元包括待测板放置平台和送板运动机构，收板单元包括合格板放置平台、不良板放置平台和收板运动机构，测试主机包括大理石台面测试底板、数个激光测距探头、计算机和显示屏。其主要用于 PCB 成品出货前检查，以激光自动测试 PCB板翘曲率，并自动完成合格板和不良板的分类。

如何解决在线检测PCB板翘曲并进行校正正常打印这一难题，目前业界还没有一个有效的改善方法。尤其在PCB生产过程中，由于众多因素的叠加，PCB板翘曲难以完全避免。PCB板的翘曲导致打印时线路弯曲甚至断线，造成废品率的提高，生产效率降低，制造成本上升。因此，在做好生产流程管控的同时，PCB生产企业应该在出现板翘曲问题时，如何能够在线检测校正后的同时进行正常打印，将弯曲后的板经过校正后能够继续平稳打印。

发明内容

本发明提供一种PCB板翘曲在线检测自动调节装置基调节方法，能够实现PCB板在工作台上被快速检测后进行校正打印，避免因PCB板翘曲导致喷墨打印时线路出现弯曲、断线、分辨率低等缺陷，有效降低了废品率；且能够直接在线检测后校正节约时间，提高生产效率。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为，一种PCB板翘曲在线检测自动调节装置，包括PCB板、调节机构与检测机构；

调节机构包括工作台、计算机，以及设于工作台中的吸盘、气泵、压力传感器与多通道控制器；吸盘有若干个，吸盘的中心位置设有毛细通孔，每个吸盘通过毛细通孔连接一个气泵，若干个吸盘均匀分布并吸附于PCB板的底面；压力传感器设于吸盘的中间位置，用于检测PCB板底面与吸盘间的压力；气泵与多通道控制器相连接，计算机控制性连接多通道控制器；

检测机构包括第一导轨、第二导轨、激光发射器、PLC系统、与工业摄像机；第一导轨与第二导轨平行设置，并位于同一平面上；激光发射器以能沿第一导轨移动的方式安装于第一导轨上，激光发射器的激光射线与PCB板的顶面平行，并位于PCB板的顶面；工业摄像机以能沿第二导轨移动的方式安装于第二导轨上，工业摄像机连接于计算机；工业摄像机能拍摄激光发射器的激光射线，并将拍摄的信息传递至计算机；PLC系统控制性连接激光发射器与工业摄像机，并保证激光发射器与工业摄像机发生同步位移。

作为本发明改进的技术方案，吸盘为橡胶吸盘。

本发明的另一目的在于提供一种PCB板翘曲在线检测自动调节方法，包括如下步骤：

S1、将PCB板安装于工作台上，并采用吸盘固定，同时保证PCB板的顶面处于水平；

S2、调整激光发射器与工业摄像机的位置，保证激光发射器的激光射线位于PCB板的顶面，同时工业摄像机能够拍摄激光发射器的激光射线；

S3、控制激光发射器与工业摄像机同步移动；当PCB板正常时，工业摄像机能一直接收到激光发射器的激光射线；当PCB板存在翘曲时，工业摄像机无法接收激光发射器的激光射线，计算机将控制多通道控制器运行，实现调节该激光射线所对应的各个吸盘对PCB板各处的作用力，实现对PCB板翘曲处的调节。

有益效果

本申请有效改善现有技术的不足，能够实现PCB板在工作台上被快速检测后进行校正打印；

本申请的技术方案能够避免因PCB板翘曲导致喷墨打印时线路出现弯曲、断线、分辨率低等缺陷，有效降低了废品率。

本申请的技术方案能够实现自动化快速检测并进行校正，节省时间，提高生产效率，降低制造成本，提高了产品的质量。能够较好的改善上述问题。

附图说明

图1 本申请检测机构的结构示意图；

图2 本申请调节机构的结构示意图；

图3 本申请自动调节装置的结构示意图；

图中：1、第一导轨；2、激光发射器；3、工业摄像机；4、第二导轨；5、激光射线；6、PCB板；7、工作台；8、毛细通孔；9、通气管道；10、橡胶吸盘；11、压力传感器；12、气泵；13、多通道控制器；14、电源；15、计算机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，一种PCB板翘曲在线检测自动调节装置，包括电源14、PCB板6、调节机构与检测机构；

调节机构包括工作台7与计算机15，设于工作台7中的吸盘、气泵12、压力传感器11，与多通道控制器13；吸盘有若干个，吸盘的中心位置设有毛细通孔，每个吸盘通过毛细通孔连接一个气泵12，若干个吸盘均匀分布并吸附于PCB板6的底面（可以视为若干个吸盘并排分布；每排吸盘间隔均匀）；压力传感器11设于吸盘的中间位置，用于检测PCB板6底面与吸盘间的压力大小；气泵12与多通道控制器13相连接，计算机15控制性连接多通道控制器13；

检测机构包括第一导轨1、第二导轨4、激光发射器、PLC系统、与工业摄像机3；第一导轨1与第二导轨4平行设置，并位于同一平面上；激光发射器以能沿第一导轨1移动的方式安装于第一导轨1上，激光发射器2的激光射线5与PCB板6的顶面平行，并位于PCB板6的顶面；工业摄像机3以能沿第二导轨4移动的方式安装于第二导轨4上，工业摄像机3连接于计算机15；工业摄像机3能拍摄激光发射器的激光射线，并将拍摄的信息传递至计算机15；PLC系统控制性连接激光发射器与工业摄像机3，并保证激光发射器与工业摄像机3发生同步位移；

电源14为多通道控制器13、激光发射器、工业摄像机3、计算机15等供电。

作为本发明改进的技术方案，吸盘为橡胶吸盘10。

本发明的另一目的在于提供一种基于PCB板翘曲在线检测自动调节方法，包括如下步骤：

S1、将PCB板6安装于工作台上，并采用吸盘固定，同时保证PCB板6的顶面处于水平；

S2、调整激光发射器与工业摄像机3的位置，保证激光发射器的激光射线位于PCB板6的顶面，同时工业摄像机3能够拍摄激光发射器的激光射线；

S3、控制激光发射器与工业摄像机3同步移动；利用光直线传播特性，当PCB板6正常时，工业摄像机3能一直接收到激光发射器的激光射线；当PCB板6存在翘曲时，工业摄像机3无法接收激光发射器的激光射线，计算机15将控制多通道控制器13运行，实现调节该激光射线对应的各个吸盘对PCB板6各处的作用力，实现对PCB板6翘曲处的调节。

由于吸盘沿激光射线工作台上单排进行分布，每个吸盘上设有毛线通孔，当激光射线被挡住时候进行整排吸附，检测射线同时进行前面的检测，不耽误检测时间，第一次检测完成后，迅速返回进行验证。

具体的将PCB板6定位于工作台7上，打开电源14使气泵12进行真空吸附对PCB板6进行固定，防止PCB板6因喷墨打印机工作时产生的振动而产生位置偏移，在工作台7的两边分别布置有第一导轨1与第二导轨4，第一导轨1与第二导轨4在同一水平面内且相互平行。在第一导轨1上布置有可调节激光发射器2，激光发射器2可快速在第一导轨1上运动进行扫描、第二导轨4上布置有快速运动的工业摄像机3。激光发射器2在第一导轨1的一端开始位置发射的激光能够自动调节且能够经过PCB板6的表面被工业摄像机3接收。激光发射器2与工业摄像机3之间运用PLC系统进行控制，在第一（第二）导轨上实现同步运动。当激光发射器2在第一导轨1上快速运动进行激光扫描时，若PCB板6表面平整，激光射线5将会被同步运动的工业摄像机3接收，若遇到PCB板6表面翘曲的地方激光射线5将会挡住，工业摄像机3将不会接收到激光射线5信号，通过工业摄像机3快速进行信号处理后反馈给计算机15，计算机15把数据信号处理后传递给多通道控制器13，运用多通道控制器13能够控制不同位置通气管道9的气流，多通道控制器13通过压力传感器11传输信号，对吸附力大小进行自动调节。在电路板翘曲的地方施加更大的吸附力。由于激光发射器2能够在轨道上实现高速往复运动，当吸附力大小调整后，激光发射器2再次快速返程进行第二次检测验证，若工业摄相机能够接收到激光信号，就说明PCB板6以确保调整平稳。

激光发射器2能够快速的在导轨上往返运动进行扫描，当发现板翘曲的地方，通过多通道控制器13通过毛细通孔调节吸盘的吸附力大小实现对PCB板6进行校正，校正后，激光发射器2能够快速返程进行第二次检验是否校正平整。此装置实现了在线检测并进行吸附调整的功能，避免了因PCB板6弯曲打印时线路出现弯曲、断线、分辨率低等缺陷，有效降低了废品率。能够实现PCB板6自动化快速检测并进行校正生产，节省时间，提高生产效率，降低制造成本，提高了产品的质量。能够较好的改善上述问题。

以上仅为本发明的实施方式，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，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种PCB板翘曲在线检测自动调节装置，其特征在于，包括PCB板、调节机构与检测机构；

调节机构包括工作台、计算机，以及设于工作台中的吸盘、气泵、压力传感器与多通道控制器；吸盘有若干个，吸盘的中心位置设有毛细通孔，每个吸盘通过毛细通孔连接一个气泵，若干个吸盘均匀分布并吸附于PCB板的底面；压力传感器设于吸盘的中间位置，用于检测PCB板底面与吸盘间的压力；气泵与多通道控制器相连接，计算机控制性连接多通道控制器，当发现PCB板翘曲的地方，通过多通道控制器通过毛细通孔调节吸盘的吸附力大小实现对PCB板进行校正；

检测机构包括第一导轨、第二导轨、激光发射器、PLC系统、与工业摄像机；第一导轨与第二导轨平行设置，并位于同一平面上；激光发射器以能沿第一导轨移动的方式安装于第一导轨上，激光发射器的激光射线与PCB板的顶面平行，并位于PCB板的顶面；工业摄像机以能沿第二导轨移动的方式安装于第二导轨上，工业摄像机连接于计算机；工业摄像机能拍摄激光发射器的激光射线，并将拍摄的信息传递至计算机；PLC系统控制性连接激光发射器与工业摄像机，并保证激光发射器与工业摄像机发生同步位移。

2.根据权利要求1所述的一种PCB板翘曲在线检测自动调节装置，其特征在于，吸盘为橡胶吸盘。

3.一种基于权利要求1或2的PCB板翘曲在线检测自动调节方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将PCB板安装于工作台上，并采用吸盘固定，同时保证PCB板的顶面处于水平；

S2、调整激光发射器与工业摄像机的位置，保证激光发射器的激光射线位于PCB板的顶面，同时工业摄像机能够拍摄激光发射器的激光射线；

S3、控制激光发射器与工业摄像机同步移动；当PCB板正常时，工业摄像机能一直接收到激光发射器的激光射线；当PCB板存在翘曲时，工业摄像机无法接收激光发射器的激光射线，计算机将控制多通道控制器运行，实现调节该激光射线所对应的各个吸盘对PCB板各处的作用力，实现对PCB板翘曲处的调节。

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