CN110487819A - 一种在线式测量设备及测量方法 - Google Patents

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胡孝楠
张也
李彬
王兴
陈列坤
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Abstract

本发明公开了一种在线式测量设备及测量方法，包括入料定位机构、图像采集机构、铜厚测试机构、Y轴移动机构、出料传送机构和控制台；图像采集机构包括视觉组件和光源组件；光源组件设置在入料定位机构的下方，用于对入料定位机构上传送的待测量的PCB板进行打光；视觉组件设置在入料定位机构的上方且位于光源组件的正上方，用于对入料定位机构上传送的待测量的PCB板进行图像采集；控制台用于对视觉组件采集的图像进行分析，并选取最佳测量点。本发明利用机器视觉智能选点替代了现有的人工手动选点，无需依赖操作人员的经验，可避免出现选错点或漏选点的情况，对PCB板的铜厚测试提供了有力的保障，从而能够保证PCB板的出货质量。

Description

一种在线式测量设备及测量方法
技术领域
本发明涉及铜厚测量技术领域，尤其涉及一种在线式测量设备及测量方法。
背景技术
随着电子技术的发展和PCB板制程工艺的提高，市场对PCB板的要求也随之提高。比如由于实际应用时发现镀铜的效果会影响PCB板的性能，因此市场对镀铜厚层的均匀性提出了更高的要求，因此PCB生厂商需要在PCB板的制作过程中，对PCB板的镀铜厚度进行均匀性检测。
目前，在检测过程中对测量点进行选取时，传统做法是通过操作人员在控制台上进行手动选取，这种选取方式不仅中断了PCB板在线测量的流畅性，且还完全依赖操作人员的经验，有大概率的出错风险，比如选错点或漏选点，从而无法保证PCB板的出货质量。
发明内容
本发明提供一种在线式测量设备及测量方法，以解决现有技术的不足。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种在线式测量设备，包括入料定位机构、图像采集机构、铜厚测试机构、Y轴移动机构、出料传送机构和控制台；
所述控制台通过通讯线缆连接所述入料定位机构、图像采集机构、铜厚测试机构、Y轴移动机构和出料传送机构，用于控制各机构之间的协调运作；
所述入料定位机构和出料传送机构在同一水平面按照作业工序依次设置；
所述入料定位机构用于传送待测量的PCB板，并对待测量的PCB板进行整板定位；
所述出料传送机构用于传送测量后的PCB板；
所述图像采集机构包括视觉组件和光源组件；
所述光源组件设置在所述入料定位机构的下方，用于对所述入料定位机构上传送的待测量的PCB板进行打光；
所述视觉组件设置在所述入料定位机构的上方且位于所述光源组件的正上方，用于对所述入料定位机构上传送的待测量的PCB板进行图像采集；
所述控制台还用于对所述视觉组件采集的图像进行分析，并选取最佳测量点；
所述铜厚测试机构设置在所述入料定位机构和出料传送机构之间，用于移动至所述控制台选取的最佳测量点，并对待测量的PCB板的上、下端面的铜厚数据进行测量。
进一步地，所述在线式测量设备中，所述视觉组件包括CMOS相机、镜头和相机支架；
所述镜头安装在所述CMOS相机上，且朝向所述光源组件的方向；
所述CMOS相机固定在所述相机支架上。
进一步地，所述在线式测量设备中，所述铜厚测试机构包括上测试探头组件和下测试探头组件；
所述上测试探头组件设置在所述入料定位机构和出料传送机构之间的上方且设置在所述Y轴移动机构上，可沿XYZ三轴进行移动，用于测量待测量的PCB板的上端面的铜厚数据；
所述下测试探头组件设置在所述入料定位机构和出料传送机构之间的下方，可沿XZ两轴进行移动，用于测量待测量的PCB板的下端面的铜厚数据。
进一步地，所述在线式测量设备中，所述上测试探头组件包括若干个上测试探头和与若干个所述上测试探头驱动连接的XZ轴丝杆导轨。
进一步地，所述在线式测量设备中，所述下测试探头组件包括若干个下测试探头和与若干个所述下测试探头驱动连接的XZ轴丝杆导轨。
进一步地，所述在线式测量设备中，所述入料定位机构包括在同一水平面按照作业工序依次设置的入料定位机构和入料传送机构。
第二方面，本发明实施例提供一种在线式测量方法，采用第一方面所述的在线式测量设备执行，所述方法包括：
所述入料定位机构将待测量的PCB板往作业工序的方向传送，并在经过所述扫描选点机构后对待测量的PCB板进行整板定位；
所述图像采集机构对整板定位后经过其下方的待测量的PCB板进行图像采集；
所述控制台对采集的图像进行分析，并选取最佳测量点；
所述上测试探头组件和下测试探头组件分别移动至选取的所述最佳测量点，并对待测量的PCB板的上、下端面的铜厚数据进行测量；
所述出料传送机构将测量后的PCB板传送至下个作业工序。
进一步地，所述在线式测量方法中，所述控制台对采集的图像进行分析，并选取最佳测量点的步骤包括：
所述控制台对采集的图像进行分析，获取所述图像中待测量的PCB板的定位点到平台边缘的距离；
所述控制台根据获取的所述距离和预先构建的标准档中的相对坐标，计确定算出待测量的PCB板上的若干最佳测量点以及每个所述最佳测量点相对于平台的绝对坐标。
进一步地，所述在线式测量方法中，所述上测试探头组件和下测试探头组件分别移动至选取的所述最佳测量点，并对待测量的PCB板的上、下端面的铜厚数据进行测量的步骤包括：
所述上测试探头组件和下测试探头组件分别移动至与所述绝对坐标对应的最佳测量点，并对待测量的PCB板的上、下端面的铜厚数据进行测量。
进一步地，所述在线式测量方法，还包括；
所述图像采集机构采集标准PCB板的标准图像；
所述控制台对采集的所述标准图像进行遍历，找出所述标准图像中的全部可测量区域；
所述控制台通过选点算法从全部所述可测量区域中筛选出若干最佳测量区域，并获取每个所述最佳测量区域的中心相对于板面坐标系的相对坐标，以预先构建标准档。
本发明实施例提供的一种在线式测量设备及测量方法，利用机器视觉智能选点替代了现有的人工手动选点，不仅保证了PCB板在线测量的流畅性，且还无需依赖操作人员的经验，可避免出现选错点或漏选点的情况，对PCB板的铜厚测试提供了有力的保障，从而能够保证PCB板的出货质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的一种在线式测量设备的立体结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种在线式测量设备的立体结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种在线式测量设备的结构仰视示意图；
图4是本发明实施例提供的一种在线式测量方法的流程示意图。
附图标记：
入料定位机构10，图像采集机构20，铜厚测试机构30，Y轴移动机构40，出料传送机构50；
视觉组件21，光源组件22；
CMOS相机211，镜头212，相机支架213；
上测试探头组件31和下测试探头组件32。
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。
此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
请参考图1～3，本发明实施例提供一种在线式测量设备，包括入料定位机构10、图像采集机构20、铜厚测试机构30、Y轴移动机构40、出料传送机构50和控制台；
所述控制台通过通讯线缆连接所述入料定位机构10、图像采集机构20、铜厚测试机构30、Y轴移动机构40和出料传送机构50，用于控制各机构之间的协调运作；
所述入料定位机构10和出料传送机构50在同一水平面按照作业工序依次设置；
所述入料定位机构10用于传送待测量的PCB板，并对待测量的PCB板进行整板定位；
所述出料传送机构50用于传送测量后的PCB板；
所述图像采集机构20包括视觉组件21和光源组件22；
所述光源组件22设置在所述入料定位机构10的下方，用于对所述入料定位机构10上传送的待测量的PCB板进行打光；
所述视觉组件21设置在所述入料定位机构10的上方且位于所述光源组件22的正上方，用于对所述入料定位机构10上传送的待测量的PCB板进行图像采集；
所述控制台还用于对所述视觉组件21采集的图像进行分析，并选取最佳测量点；
所述铜厚测试机构30设置在所述入料定位机构10和出料传送机构50之间，用于移动至所述控制台选取的最佳测量点，并对待测量的PCB板的上、下端面的铜厚数据进行测量。
需要说明的是，本发明提供的测量设备可适用的不仅是PCB板，还可以是铜箔或其他双面覆铜产品。
优选的，所述视觉组件21包括CMOS相机211、镜头212和相机支架213；
所述镜头212安装在所述CMOS相机211上，且朝向所述光源组件22的方向；
所述CMOS相机211固定在所述相机支架213上。
需要说明的是，所述视觉组件21还可以替换为CIS(接触式图像传感器)扫描设备。
优选的，所述铜厚测试机构30包括上测试探头组件31和下测试探头组件32；
所述上测试探头组件31设置在所述入料定位机构10和出料传送机构50之间的上方且设置在所述Y轴移动机构40上，可沿XYZ三轴进行移动，用于测量待测量的PCB板的上端面的铜厚数据；
所述下测试探头组件32设置在所述入料定位机构10和出料传送机构50之间的下方，可沿XZ两轴进行移动，用于测量待测量的PCB板的下端面的铜厚数据。
优选的，所述上测试探头组件31包括若干个上测试探头和与若干个所述上测试探头驱动连接的XZ轴丝杆导轨。
优选的，所述下测试探头组件32包括若干个下测试探头和与若干个所述下测试探头驱动连接的XZ轴丝杆导轨。
优选的，所述入料定位机构10包括在同一水平面按照作业工序依次设置的入料定位机构10和入料传送机构。
本发明实施例提供的一种在线式测量设备，利用机器视觉智能选点替代了现有的人工手动选点，不仅保证了PCB板在线测量的流畅性，且还无需依赖操作人员的经验，可避免出现选错点或漏选点的情况，对PCB板的铜厚测试提供了有力的保障，从而能够保证PCB板的出货质量。
实施例二
请参阅附图4，为本发明实施例二提供的一种在线式测量方法的流程示意图，该方法由实施例一所述的在线式测量设备来执行。该方法具体包括如下步骤：
S101、所述入料定位机构将待测量的PCB板往作业工序的方向传送，并在经过所述扫描选点机构后对待测量的PCB板进行整板定位。
S102、所述图像采集机构对整板定位后经过其下方的待测量的PCB板进行图像采集。
S103、所述控制台对采集的图像进行分析，并选取最佳测量点。
具体的，所述步骤S103进一步包括：
所述控制台对采集的图像进行分析，获取所述图像中待测量的PCB板的定位点(比如最左边角点)到平台边缘的距离；
所述控制台根据获取的所述距离和预先构建的标准档中的相对坐标，计确定算出待测量的PCB板上的若干最佳测量点以及每个所述最佳测量点相对于平台的绝对坐标。
S104、所述上测试探头组件和下测试探头组件分别移动至选取的所述最佳测量点，并对待测量的PCB板的上、下端面的铜厚数据进行测量。
具体的，所述步骤S104进一步包括：
所述上测试探头组件和下测试探头组件分别移动至与所述绝对坐标对应的最佳测量点，并对待测量的PCB板的上、下端面的铜厚数据进行测量。
需要说明的是，本发明在进行铜厚测量是可实现单面测点、双面镜像测点和薄铜板双面非镜像测点。
S105、所述出料传送机构将测量后的PCB板传送至下个作业工序。
优选的，所述方法，还包括预先构建标准档，具体包括如下步骤；
所述图像采集机构采集标准PCB板的标准图像；
所述控制台对采集的所述标准图像进行遍历，找出所述标准图像中的全部可测量区域；
所述控制台通过选点算法从全部所述可测量区域中筛选出若干最佳测量区域，并获取每个所述最佳测量区域的中心相对于板面坐标系的相对坐标，以预先构建标准档。
其中，可测量区域比如可以是8cm*13cm大小的区域，而选点算法比如可以是九宫格选点算法，相应的，选取的最佳测量区域及其中心有九个，也即最佳测量点有九个。
需要说明的是，板面坐标系即为以PCB板的板面构建的坐标系，PCB板上的每个点相应的都有唯一的坐标。当通过定位点确定PCB板与平台边缘的距离后，再结合板面坐标系上最佳测量区域中心的相对坐标便可轻松计算出最佳测量点的绝对坐标。
本发明实施例提供的一种在线式测量方法，利用机器智能选点替代了现有的人工手动选点，不仅保证了PCB板在线测量的流畅性，且还无需依赖操作人员的经验，可避免出现选错点或漏选点的情况，对PCB板的铜厚测试提供了有力的保障，从而能够保证PCB板的出货质量。
至此，以说明和描述的目的提供上述实施例的描述。不意指穷举或者限制本公开。特定的实施例的单独元件或者特征通常不受到特定的实施例的限制，但是在适用时，即使没有具体地示出或者描述，其可以互换和用于选定的实施例。在许多方面，相同的元件或者特征也可以改变。这种变化不被认为是偏离本公开，并且所有的这种修改意指为包括在本公开的范围内。
提供示例实施例，从而本公开将变得透彻，并且将会完全地将该范围传达至本领域内技术人员。为了透彻理解本公开的实施例，阐明了众多细节，诸如特定零件、装置和方法的示例。显然，对于本领域内技术人员，不需要使用特定的细节，示例实施例可以以许多不同的形式实施，而且两者都不应当解释为限制本公开的范围。在某些示例实施例中，不对公知的工序、公知的装置结构和公知的技术进行详细地描述。
在此，仅为了描述特定的示例实施例的目的使用专业词汇，并且不是意指为限制的目的。除非上下文清楚地作出相反的表示，在此使用的单数形式“一个”和“该”可以意指为也包括复数形式。术语“包括”和“具有”是包括在内的意思，并且因此指定存在所声明的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或额外地具有一个或以上的其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。除非明确地指示了执行的次序，在此描述的该方法步骤、处理和操作不解释为一定需要按照所论述和示出的特定的次序执行。还应当理解的是，可以采用附加的或者可选择的步骤。
当元件或者层称为是“在……上”、“与……接合”、“连接到”或者“联接到”另一个元件或层，其可以是直接在另一个元件或者层上、与另一个元件或层接合、连接到或者联接到另一个元件或层，也可以存在介于其间的元件或者层。与此相反，当元件或层称为是“直接在……上”、“与……直接接合”、“直接连接到”或者“直接联接到”另一个元件或层，则可能不存在介于其间的元件或者层。其他用于描述元件关系的词应当以类似的方式解释(例如，“在……之间”和“直接在……之间”、“相邻”和“直接相邻”等)。在此使用的术语“和/或”包括该相关联的所罗列的项目的一个或以上的任一和所有的组合。虽然此处可能使用了术语第一、第二、第三等以描述各种的元件、组件、区域、层和/或部分，这些元件、组件、区域、层和/或部分不受到这些术语的限制。这些术语可以只用于将一个元件、组件、区域或部分与另一个元件、组件、区域或部分区分。除非由上下文清楚地表示，在此使用诸如术语“第一”、“第二”及其他数值的术语不意味序列或者次序。因此，在下方论述的第一元件、组件、区域、层或者部分可以采用第二元件、组件、区域、层或者部分的术语而不脱离该示例实施例的教导。
空间的相对术语，诸如“内”、“外”、“在下面”、“在……的下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，在此可出于便于描述的目的使用，以描述如图中所示的一个元件或者特征和另外一个或多个元件或者特征之间的关系。空间的相对术语可以意指包含除该图描绘的取向之外该装置的不同的取向。例如如果翻转该图中的装置，则描述为“在其他元件或者特征的下方”或者“在元件或者特征的下面”的元件将取向为“在其他元件或者特征的上方”。因此，示例术语“在……的下方”可以包含朝上和朝下的两种取向。该装置可以以其他方式取向(旋转90度或者其他取向)并且以此处的空间的相对描述解释。

Claims (10)

1.一种在线式测量设备，其特征在于，包括入料定位机构、图像采集机构、铜厚测试机构、Y轴移动机构、出料传送机构和控制台；
所述控制台通过通讯线缆连接所述入料定位机构、图像采集机构、铜厚测试机构、Y轴移动机构和出料传送机构，用于控制各机构之间的协调运作；
所述入料定位机构和出料传送机构在同一水平面按照作业工序依次设置；
所述入料定位机构用于传送待测量的PCB板，并对待测量的PCB板进行整板定位；
所述出料传送机构用于传送测量后的PCB板；
所述图像采集机构包括视觉组件和光源组件；
所述光源组件设置在所述入料定位机构的下方，用于对所述入料定位机构上传送的待测量的PCB板进行打光；
所述视觉组件设置在所述入料定位机构的上方且位于所述光源组件的正上方，用于对所述入料定位机构上传送的待测量的PCB板进行图像采集；
所述控制台还用于对所述视觉组件采集的图像进行分析，并选取最佳测量点；
所述铜厚测试机构设置在所述入料定位机构和出料传送机构之间，用于移动至所述控制台选取的最佳测量点，并对待测量的PCB板的上、下端面的铜厚数据进行测量。
2.根据权利要求1所述的在线式测量设备，其特征在于，所述视觉组件包括CMOS相机、镜头和相机支架；
所述镜头安装在所述CMOS相机上，且朝向所述光源组件的方向；
所述CMOS相机固定在所述相机支架上。
3.根据权利要求1所述的在线式测量设备，其特征在于，所述铜厚测试机构包括上测试探头组件和下测试探头组件；
所述上测试探头组件设置在所述入料定位机构和出料传送机构之间的上方且设置在所述Y轴移动机构上，可沿XYZ三轴进行移动，用于测量待测量的PCB板的上端面的铜厚数据；
所述下测试探头组件设置在所述入料定位机构和出料传送机构之间的下方，可沿XZ两轴进行移动，用于测量待测量的PCB板的下端面的铜厚数据。
4.根据权利要求3所述的在线式测量设备，其特征在于，所述上测试探头组件包括若干个上测试探头和与若干个所述上测试探头驱动连接的XZ轴丝杆导轨。
5.根据权利要求3所述的在线式测量设备，其特征在于，所述下测试探头组件包括若干个下测试探头和与若干个所述下测试探头驱动连接的XZ轴丝杆导轨。
6.根据权利要求1所述的在线式测量设备，其特征在于，所述入料定位机构包括在同一水平面按照作业工序依次设置的入料定位机构和入料传送机构。
7.一种在线式测量方法，其特征在于，采用权利要求1～6任一项所述的在线式测量设备执行，所述方法包括：
所述入料定位机构将待测量的PCB板往作业工序的方向传送，并在经过所述扫描选点机构后对待测量的PCB板进行整板定位；
所述图像采集机构对整板定位后经过其下方的待测量的PCB板进行图像采集；
所述控制台对采集的图像进行分析，并选取最佳测量点；
所述上测试探头组件和下测试探头组件分别移动至选取的所述最佳测量点，并对待测量的PCB板的上、下端面的铜厚数据进行测量；
所述出料传送机构将测量后的PCB板传送至下个作业工序。
8.根据权利要求6所述的在线式测量方法，其特征在于，所述控制台对采集的图像进行分析，并选取最佳测量点的步骤包括：
所述控制台对采集的图像进行分析，获取所述图像中待测量的PCB板的定位点到平台边缘的距离；
所述控制台根据获取的所述距离和预先构建的标准档中的相对坐标，计确定算出待测量的PCB板上的若干最佳测量点以及每个所述最佳测量点相对于平台的绝对坐标。
9.根据权利要求8所述的在线式测量方法，其特征在于，所述上测试探头组件和下测试探头组件分别移动至选取的所述最佳测量点，并对待测量的PCB板的上、下端面的铜厚数据进行测量的步骤包括：
所述上测试探头组件和下测试探头组件分别移动至与所述绝对坐标对应的最佳测量点，并对待测量的PCB板的上、下端面的铜厚数据进行测量。
10.根据权利要求8所述的在线式测量方法，其特征在于，还包括；
所述图像采集机构采集标准PCB板的标准图像；
所述控制台对采集的所述标准图像进行遍历，找出所述标准图像中的全部可测量区域；
所述控制台通过选点算法从全部所述可测量区域中筛选出若干最佳测量区域，并获取每个所述最佳测量区域的中心相对于板面坐标系的相对坐标，以预先构建标准档。
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