CN109270087A - 蓝膜视觉检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及蓝膜压痕检测领域，具体为蓝膜视觉检测系统及方法，视觉检测控制主机利用移动装置将取像装置移动至蓝膜上获取各个焊盘处的图像，并对蓝膜上探头压痕的位置与对应焊盘的位置进行对比，在对应探头压痕的与焊盘中心之间的距离小于允许值时，判定探头与焊盘精确对准，否则判定检测结果为不合格，代替人工进行检测，检测效率高，减轻工人的劳动强度，可靠性高。

Description

蓝膜视觉检测系统及方法
技术领域
本发明涉及蓝膜压痕检测领域，更具体地说，它涉及蓝膜视觉检测系统及方法。
背景技术
目前，PCB板越来越复杂，单位面积的集成度越来越高，用于PCB测试的探针数量甚至是数万，探头是否与焊盘精确对准是一个重要问题。
目前常用的方法是人工检测探针在蓝膜上的压痕，存在效率低、劳动强度大的情况。
发明内容
本发明的一个目的是提供蓝膜视觉检测系统，对蓝膜压痕的位置进行检测以确认探头是否与焊盘精确对准。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：蓝膜视觉检测系统，包括取像装置、移动装置和视觉检测控制主机；视觉检测控制主机具有焊盘的位置信息；取像装置用于获取并向视觉检测控制主机上传蓝膜在焊盘处的图像；移动装置用于移动取像装置以获取蓝膜上不同位置的焊盘处的图像；视觉检测控制主机对蓝膜上探头压痕的位置与对应焊盘的位置进行对比以确定检测结果，在对应探头压痕的与焊盘中心之间的距离小于允许值时，判定检测结果为合格。
通过采用上述技术方案，视觉检测控制主机利用移动装置将取像装置移动至蓝膜上获取各个焊盘处的图像，并对蓝膜上探头压痕的位置与对应焊盘的位置进行对比，在对应探头压痕的与焊盘中心之间的距离小于允许值时，判定探头与焊盘精确对准，否则判定检测结果为不合格，代替人工进行检测，检测效率高，减轻工人的劳动强度，可靠性高。
优选的，还包括工作台，所述移动装置包括设置于工作台上的X轴直线电机和连接于X轴直线电机的Y轴直线电机，所述取像装置连接于Y轴直线电机。
通过采用上述技术方案，将蓝膜放置在工作台上，X轴直线电机带动Y轴电机和取像装置在工作台的X轴方向上移动，Y轴直线电机带动取像装置在工作台的Y轴方向上移动，从而将取像装置移动至蓝膜上与焊盘对应的位置进行取像。
优选的，所述取像装置包括连接于Y轴直线电机的相机，所述相机连接有远心镜头，在远心镜头的下方设置有同轴光源。
通过采用上述技术方案，令相机拍到的图像更清晰，提高检测的可靠性。
优选的，所述X轴直线电机包括在工作台一侧设置的X轴电机导轨和滑动连接于X轴电机导轨的X轴电机动子，工作台在X轴电机导轨的对侧设置有线性滑轨，线性滑轨上滑动连接有线性滑块，在X轴电机动子与线性滑块之间连接有龙门架，所述Y轴直线电机安装于龙门架，所述Y轴直线电机包括Y轴电机导轨和滑动连接于Y轴电机导轨的Y轴电机动子，所述取像装置连接于Y轴电机动子。
通过采用上述技术方案，利用X轴电机动子在X轴电机导轨上滑动，从而带动龙门架在工作台的X轴方向上移动，进而带动Y轴直线电机和取像装置在工作台的X轴方向上移动，利用Y轴电机动子在Y轴电机导轨上滑动，从而取像装置在工作台的Y轴方向上移动，从而将取像装置移动至蓝膜上与焊盘对应的位置进行取像。
优选的，所述X轴直线电机和Y轴直线电机上分别设置有X轴光栅尺和Y轴光栅尺。
通过采用上述技术方案，利用X轴光栅尺和Y轴光栅尺分别确定X轴电机动子和Y轴电机动子在X轴电机导轨和Y轴电机导轨上移动的距离，实现精确定位。
优选的，所述X轴直线电机和Y轴直线电机分别连接有X轴驱动器和Y轴驱动器，X轴驱动器和Y轴驱动器均经接线端子板连接有运动控制卡，运动控制卡连接于视觉检测控制主机。
通过采用上述技术方案，视觉检测控制主机经X轴驱动器和Y轴驱动器分别对X轴直线电机和Y轴直线电机进行控制，实现对取像装置位置的精确调节。
优选的，还包括机箱，在机箱上设置有机罩，所述机罩的前方铰接有安全门，所述工作台设置于机箱的顶部。
通过采用上述技术方案，利用机罩对移动装置和取像装置进行隔离保护，保证设备的人身安全，工作人员可通过打开安全门对机罩内的移动装置、取像装置和蓝膜进行操作。
优选的，所述机罩上设置有检测安全门的开闭状态的微动开关，所述视觉检测控制主机根据微动开关的输出控制移动装置的工作。
通过采用上述技术方案，对安全门的开闭状态进行检测，在安全门打开时停止对移动装置的驱动，保证设备的人身安全。
优选的，所述视觉检测控制主机连接有MAC主机，所述MAC主机连接有显示器、鼠标和键盘。
通过采用上述技术方案，视觉检测控制主机将检测结果传输至MAC主机，并在显示器中进行显示，工作人员可利用鼠标和键盘对检测数据进行操作。
本发明的另一个目的是提供蓝膜视觉检测方法，对蓝膜压痕的位置进行检测以确认探头是否与焊盘精确对准。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：蓝膜视觉检测方法，其特征是：包括以下步骤：S1：将蓝膜放置在工作台上；S2：将焊盘的位置信息导入视觉检测控制主机；S3：视觉检测控制主机控制相机移动至焊盘的位置并收集蓝膜在焊盘处的图像；S4：视觉检测控制主机根据图像信息对相机的位置和视野进行微调，确定焊盘的中心坐标，并对其进行标记；S5：视觉检测控制主机根据图像信息对相机的位置和视野进行微调，确定探头压痕的中心坐标，并对其进行标记；S6：计算焊盘中心到探针压痕中心之间的距离，在对应探头压痕的与焊盘中心之间的距离小于允许值时，判定检测结果为合格；S7：重复S3-S6完成所有焊盘和探针压痕的检测；S8：视觉检测控制主机将探头压痕的中心坐标、探头压痕的与焊盘中心之间的距离等检测结果发送给MAC主机，由人机交互界面对测试结果进行实时显示。
综上所述，本发明具有以下有益效果：对蓝膜上探头压痕的位置与对应焊盘的位置进行对比，在对应探头压痕的与焊盘中心之间的距离小于允许值时，判定探头与焊盘精确对准，否则判定检测结果为不合格，代替人工进行检测，检测效率高，减轻工人的劳动强度，可靠性高。
附图说明
图1是本实施例的结构示意图；
图2是本实施例中散热器与机箱的关系示意图；
图3是本实施例中工作台的结构示意图；
图4是本实施例中龙门架的结构示意图；
图5是本实施例中电气部分的框架示意图；
图6是本实施例中主回路的电气接线示意图；
图7是本实施例中的电机驱动回路示意图；
图8是本实施例中运动控制卡的接线示意图；
图9是本实施例中X轴驱动器在X4接线口的连接示意图；
图10是本实施例中光源控制器的接线示意图；
图11是本实施例中视觉检测控制主机的接线示意图。
附图标记：1、视觉检测控制主机；2、X轴直线电机；201、X轴电机导轨；202、X轴电机动子；3、Y轴直线电机；301、Y轴电机导轨；302、Y轴电机动子；4、相机；5、远心镜头；6、同轴光源；7、线性导轨；8、线性滑块；9、龙门架；10、X轴光栅尺；11、Y轴光栅尺；12、X轴驱动器；13、Y轴驱动器；14、运动控制卡；15、机箱；16、机罩；17、安全门；18、微动开关；19、MAC主机；20、显示器；21、鼠标；22、键盘；23、限位框；24、脚轮；25、光源控制器；26、三色信号灯；27、散热器；28、X轴原点传感器；29、X轴正限位传感器；30、X轴负限位传感器；31、Y轴原点传感器；32、Y轴正限位传感器；33、Y轴负限位传感器；34、工作台；35、工控箱；36、支架；37、操作面板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
以下具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对以下实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在以上发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
蓝膜视觉检测系统，如图1和图2所示，包括机箱15，在机箱15的底部设置有用于移动机箱15的脚轮24，在机箱15的顶部安装有机罩16，在机罩16的两侧设置有透明的观察窗，在机罩16的前侧铰接有安全门17，在安全门17的中上部设置有透明的观察窗，在机箱15的一侧固定安装有两个散热器27，机箱15在散热器27的另一侧开设有通风窗，在机箱15的前侧安装有电源灯、急停按钮SB1和复位按钮SB2，在机箱15的一侧通过可折叠移动的支架36连接有操作面板37，操作面板37上安装有显示器20、鼠标21和键盘22。
结合图2和图3，机罩16在安全门17的两侧固定安装有用于检测安全门17的开闭状态的微动开关18。
如图3和图4所示，机箱15的顶部设置为工作台34，工作台34往靠近机箱15前方的方向为X轴方向，在工作台34上固定安装有矩形的限位框23，将蓝膜放置于限位框23内，方便蓝膜的快速定位。
工作台34的限位框23的两侧分别沿工作台34的X轴方向固定安装有X轴直线电机2和线性导轨7，工作台34往靠近X轴直线电机2的方向为Y轴方向，线性导轨7上滑动连接有线性滑块8，X轴直线电机2包括平行于线性导轨7设置的并固定安装于工作台34的X轴电机导轨201和滑动连接于X轴电机导轨201的X轴电机动子202。
在X轴电机动子202和线性滑块8之间固定连接有龙门架9，龙门架9与线性导轨7垂直，在龙门架9上沿其长度方向固定安装有Y轴直线电机3，Y轴直线电机3包括固定安装于龙门架9的Y轴电机导轨301和滑动连接于Y轴电机导轨301的Y轴电机动子302。
X轴直线电机2和Y轴直线电机3上分别设置有X轴光栅尺10和Y轴光栅尺11，两个光栅尺的标尺光栅分别固定在对应的电机导轨上，读数头分别固定在对应的电机动子上。
在Y轴电机动子302上固定安装有相机4，相机4的摄像头朝下设置，Y轴电机动子302在相机4的正下方固定安装有远心镜头5，Y轴电机动子302在远心镜头5的正下方固定安装有同轴光源6，同轴光源6位于工作台34的上方。
在X轴电机导轨201的侧边分别对应相机4在工作台34的在X轴上的原点、正向极限位置和负向极限位置分别设置有用于检测X轴电机动子202位置的X轴原点传感器28、X轴正限位传感器29和X轴负限位传感器30。
在Y轴电机导轨301的侧边分别对应相机4在工作台34的在Y轴上的原点、正向极限位置和负向极限位置分别设置有用于检测Y轴电机动子302位置的Y轴原点传感器31、Y轴正限位传感器32和Y轴负限位传感器33。
本系统的电气部分的框架如图5所示，X轴直线电机2和Y轴直线电机3分别由X轴驱动器12和Y轴驱动器13驱动，还设置有预留的Z轴电机的控制部分，用于以后的扩展使用，并由预留的Z轴驱动器驱动，X轴光栅尺10和Y轴光栅尺11分别连接于X轴驱动器12和Y轴驱动器13。
X轴驱动器12和Y轴驱动器13均连接有运动控制卡14，用于控制X轴驱动器12和Y轴驱动器13的工作，运动控制卡14连接有视觉检测控制主机1（视觉检测控制主机1的参数为IPC/I5-3450/8G DDR3/250G固态硬盘/B75/WIN7），视觉检测控制主机1具有焊盘的位置信息，相机4分别连接于运动控制卡14和视觉检测控制主机1，相机4用于获取并向视觉检测控制主机1上传蓝膜在焊盘处的图像，视觉检测控制主机1经运动控制卡14控制相机4、X轴直线电机2和Y轴直线电机3的工作，X轴直线电机2带动Y轴电机和相机4在工作台34的X轴方向上移动，Y轴直线电机3带动相机4在工作台34的Y轴方向上移动，从而将相机4移动至蓝膜上与焊盘对应的位置进行取像，视觉检测控制主机1对蓝膜上探头压痕的位置与对应焊盘的位置进行对比以确定检测结果，在对应探头压痕的与焊盘中心之间的距离小于允许值时，判定检测结果为合格。
视觉检测控制主机1连接有MAC主机19，显示器20、鼠标21和键盘22均连接于MAC主机19，视觉检测控制主机1将检测结果传输至MAC主机19，并在显示器20中进行显示，工作人员可利用鼠标21和键盘22对检测数据进行操作。
在机箱15内部固定安装有工控箱35，其中视觉检测控制主机1、MAC主机19、运动控制卡14、X轴驱动器12和Y轴驱动器13等控制部分均安装于工控箱35。
其中同轴光源6经光源控制器25连接于运动控制卡14。
如图6-图8所示，系统有市电进行供电，系统接入市电的部分设置有隔离开关、断路器和滤波器，对系统进行保护，系统经交直流转换器VC提供24V的直流电源，常闭的急停按钮SB1连接有中间继电器KA1的线圈，中间继电器KA1的常开触点连接有接触器KM1的线圈，接触器KM1的常开触点连接于X轴驱动器12和Y轴驱动器13的通电回路。
两个散热器27相互并联后接入直流电源中，其中电源灯HL1连接于连接于市电的交流回路中，在机罩16顶部的两侧安装有照明灯HL2和HL3（图中未示出），照明灯经中间继电器KA2的常开触点连接交流回路，中间继电器KA2的线圈连接于运动控制卡14，运动控制卡14连接有蜂鸣器HA，设备出现异常时蜂鸣器HA启动。
其中视觉检测控制主机1、运动控制卡14、光源控制器25、相机4、显示器20和MAC主机19均由市电提供电源。
三色信号灯26和相机4均连接于运动控制卡14的接线端子板中，其中X轴原点传感器28、X轴正限位传感器29、X轴负限位传感器30、Y轴原点传感器31、Y轴正限位传感器32和Y轴负限位传感器33分别对应图8中的SQ1、SQ4、SQ5、SQ2、SQ6和SQ7，急停按钮SB1、复位按钮SB2均连接于运动控制卡14的接线端子板中，两个微动开关18对应图8中的SQ10和SQ11。
结合图7-图9，X轴驱动器12中X4接线口连接于运动控制卡14的接线端子板的CN1接线口，Y轴驱动器13中X4接线口连接于运动控制卡14的接线端子板的CN2接线口（Y轴驱动器13和Z轴驱动器中X4接线口与X轴驱动器12中X4接线口的连接方式类似，图中不再重复展示）。
结合图8和图10，光源控制器25的a端连接运动控制卡14的接线端子板的a端。
结合图8和图11，视觉检测控制主机1分别经RJ45接口连接相机4和MAC主机19，视觉检测控制主机1的PCI口连接于运动控制卡14接线端子板的CN17接口。
蓝膜视觉检测方法，利用上述蓝膜视觉检测系统进行探头是否与焊盘精确对准的检测，包括以下步骤：
S1：打开安全门17，将具有探针的压痕的蓝膜放置在工作台34上的限位框23的区域内，视觉检测控制主机1控制相机4找到蓝膜上预设的标记点，系统将此点作为坐标原点，并将其标记为（0，0）；
S2：将具有焊盘的位置信息的Gerber文件和探测钻孔文件导入视觉检测控制主机1；
S3：视觉检测控制主机1控制相机4移动至焊盘的位置并收集蓝膜在焊盘处的图像；
视觉检测控制主机1控制X轴直线电机2带动Y轴电机和取像装置在工作台34的X轴方向上移动，视觉检测控制主机1控制Y轴直线电机3带动取像装置在工作台34的Y轴方向上移动，从而将相机4移动至蓝膜上与焊盘对应的位置进行取像。
S4：视觉检测控制主机1根据图像信息对相机4的位置和视野进行微调，确定焊盘的中心坐标，并将其标记为(x1，y1)；
S5：视觉检测控制主机1根据图像信息对相机4的位置和视野进行微调，确定探头压痕的中心坐标，并将其标记为(x2，y2)；
S6：计算焊盘中心到探针压痕中心之间的距离，并将其标记为CD（mm），在对应探头压痕的与焊盘中心之间的距离CD（mm）小于允许值时，判定检测结果为合格；
S7：重复S3-S6完成所有焊盘和探针压痕的检测；
S8：视觉检测控制主机1将（X2、Y2）、CD（mm）等检测结果发送给MAC主机19，由人机交互界面对测试结果进行实时显示，工作人员可利用鼠标21和键盘22对检测数据进行操作，并生成PDF或EXCEL格式的检测报告，打开安全门17，完成整个蓝膜压痕的检测，代替人工进行检测，检测效率高，减轻工人的劳动强度，可靠性高。

Claims (10)

1.蓝膜视觉检测系统，其特征是：包括取像装置、移动装置和视觉检测控制主机(1)；
视觉检测控制主机(1)具有焊盘的位置信息；
取像装置用于获取并向视觉检测控制主机(1)上传蓝膜在焊盘处的图像；
移动装置用于移动取像装置以获取蓝膜上不同位置的焊盘处的图像；
视觉检测控制主机(1)对蓝膜上探头压痕的位置与对应焊盘的位置进行对比以确定检测结果，在对应探头压痕的与焊盘中心之间的距离小于允许值时，判定检测结果为合格。
2.根据权利要求1所述的蓝膜视觉检测系统，其特征是：还包括工作台(34)，所述移动装置包括设置于工作台(34)上的X轴直线电机(2)和连接于X轴直线电机(2)的Y轴直线电机(3)，所述取像装置连接于Y轴直线电机(3)。
3.根据权利要求2所述的蓝膜视觉检测系统，其特征是：所述取像装置包括连接于Y轴直线电机(3)的相机(4)，所述相机(4)连接有远心镜头(5)，在远心镜头(5)的下方设置有同轴光源(6)。
4.根据权利要求2所述的蓝膜视觉检测系统，其特征是：所述X轴直线电机(2)包括在工作台(34)一侧设置的X轴电机导轨(201)和滑动连接于X轴电机导轨(201)的X轴电机动子(202)，工作台(34)在X轴电机导轨(201)的对侧设置有线性滑轨，线性滑轨上滑动连接有线性滑块(8)，在X轴电机动子(202)与线性滑块(8)之间连接有龙门架(9)，所述Y轴直线电机(3)安装于龙门架(9)，所述Y轴直线电机(3)包括Y轴电机导轨(301)和滑动连接于Y轴电机导轨(301)的Y轴电机动子(302)，所述取像装置连接于Y轴电机动子(302)。
5.根据权利要求4所述的蓝膜视觉检测系统，其特征是：所述X轴直线电机(2)和Y轴直线电机(3)上分别设置有X轴光栅尺(10)和Y轴光栅尺(11)。
6.根据权利要求2所述的蓝膜视觉检测系统，其特征是：所述X轴直线电机(2)和Y轴直线电机(3)分别连接有X轴驱动器(12)和Y轴驱动器(13)，X轴驱动器(12)和Y轴驱动器(13)均经接线端子板连接有运动控制卡(14)，运动控制卡(14)连接于视觉检测控制主机(1)。
7.根据权利要求2所述的蓝膜视觉检测系统，其特征是：还包括机箱(15)，在机箱(15)上设置有机罩(16)，所述机罩(16)的前方铰接有安全门(17)，所述工作台(34)设置于机箱(15)的顶部。
8.根据权利要求7所述的蓝膜视觉检测系统，其特征是：所述机罩(16)上设置有检测安全门(17)的开闭状态的微动开关(18)，所述视觉检测控制主机(1)根据微动开关(18)的输出控制移动装置的工作。
9.根据权利要求1所述的蓝膜视觉检测系统，其特征是：所述视觉检测控制主机(1)连接有MAC主机(19)，所述MAC主机(19)连接有显示器(20)、鼠标(21)和键盘(22)。
10.蓝膜视觉检测方法，其特征是：包括以下步骤：
S1：将蓝膜放置在工作台(34)上；
S2：将焊盘的位置信息导入视觉检测控制主机(1)；
S3：视觉检测控制主机(1)控制相机(4)移动至焊盘的位置并收集蓝膜在焊盘处的图像；
S4：视觉检测控制主机(1)根据图像信息对相机(4)的位置和视野进行微调，确定焊盘的中心坐标，并对其进行标记；
S5：视觉检测控制主机(1)根据图像信息对相机(4)的位置和视野进行微调，确定探头压痕的中心坐标，并对其进行标记；
S6：计算焊盘中心到探针压痕中心之间的距离，在对应探头压痕的与焊盘中心之间的距离小于允许值时，判定检测结果为合格；
S7：重复S3-S6完成所有焊盘和探针压痕的检测；
S8：视觉检测控制主机(1)将探头压痕的中心坐标、探头压痕的与焊盘中心之间的距离等检测结果发送给MAC主机(19)，由人机交互界面对测试结果进行实时显示。
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