CN111381839A - 一种pcb单板程序自动烧写装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PCB单板程序自动烧写装置及其方法，烧写柜框架设置在流水线线体上，烧写柜框架内部位于流水线线体的上方设置有针床治具，针床治具下方的流水线线体上设置有用于举升托盘的举升定位机构，流水线线体上对应举升定位机构分别设置有接近开关和气动档停，托盘上设置待烧写的PCB单板，针床治具与烧写柜框架上设置的工控机连接，工控机用于控制针床治具对PCB单板进行烧写作业。本发明实现PCB单板来料的自动定位、夹紧，单板供电电源接插件的自动化接插、烧写器接插件的自动化接插，从而实现全自动化流水线上PCB单板程序的自动烧写。

Description

一种PCB单板程序自动烧写装置及其方法
技术领域
本发明属于机械自动化技术领域，具体涉及一种PCB单板程序自动烧写装置及其方法。
背景技术
随着科学技术的进步，越来越多的电子产品向着小型化、智能化方向发展。大多数智能电子产品内部都会有一个PCB控制板，控制板上集成有智能产品正常功能使用所需的芯片单元，通常需要为这些芯片烧写DSP、FPGA等程序。传统的烧写流程是：
(1)操作人员事先备料，备好料后将控制板放入操作台上；
(2)接下来是通讯连线，将烧写器的一端插在工控机上，另一端插在控制板的烧写端口上；
(3)供电连线：先将24V控制板工作所需电源接头插在控制板电源端口，再打开电源；
(4)接下来是上位烧写，在工控机上打开烧写软件，选择需要烧写的程序文件、设置必要的烧写参数，点击烧写按钮，进行程序烧写，并且观察烧写过程及烧写结果，有无出错。
(5)烧写完成并且成功后，关闭供电电源、拔掉电源接头及烧写器通讯接头，更换控制板，继续下一个烧写作业操作。
此种PCB单板的程序烧写方法过程中，搭建每个PCB单板的程序下载环境、拔插开关电源供电接头、拔插烧写器连接线接头等步骤耗时较多、重复性机械操作容易使人疲劳，出现操作失误。当目标单板的出货量较大时，此种单板程序烧写方法更是费时费力。
现有技术方案中，治具具有PCB单板定位功能、PCB单板夹紧功能，包含工控机、PCB烧写器、PCB烧写器接插端口、供电电源接插端口、供电电源开关。需要进行烧写作业时，操作人员将一个个PCB单板放置在烧写治具中，这时烧写器接插接头、电源接插接头就能自动接插上，省去了人工再次接插的操作，完成后定位、夹紧，依次打开供电电源开关、工控机、烧写软件，进行烧写作业。
这种方案虽然省去了人工接插供电电源、人工接插烧写器接头的步骤，操作流程相对比较简化，但还是需要人工备料，将PCB单板放入烧写治具、定位夹紧、人工操作开关电源、人工操作上位烧写软件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种PCB单板程序自动烧写装置及其方法，旨在提供一套PCB单板程序自动化烧写的整体解决方案，实现机器换人、减少人工成本、提高自动化程度及生产效率。
本发明采用以下技术方案：
一种PCB单板程序自动烧写装置，包括烧写柜框架，烧写柜框架设置在流水线线体上，烧写柜框架内部位于流水线线体的上方设置有针床治具，针床治具下方的流水线线体上设置有用于举升托盘的举升定位机构，流水线线体上对应举升定位机构分别设置有接近开关和气动档停，托盘上设置待烧写的PCB单板，针床治具与烧写柜框架上设置的工控机连接，工控机用于控制针床治具对PCB单板进行烧写作业。
具体的，针床治具包括压板，压板的上侧中心与气缸连接，压板的下侧设置有烧写头转接板，烧写头转接板的中心设置有定位柱。
进一步的，压板的上侧四周分别连接对应的导向轴，压板与气缸之间设置有治具安装板，治具安装板四周设置有直线轴承，直线轴承套装在对应的导向轴上。
更进一步的，直线轴承和导向轴之间设置有固定环。
具体的，针床治具上方的烧写柜框架内设置有转接板储物隔板，烧写柜框架的前侧设置有烧写柜门。
具体的，工控机通过工控机悬臂与烧写柜框架连接，工控机上设置有操作按钮。
具体的，烧写柜框架的底部分别设置有脚轮和金属支撑座。
本发明的另一个技术方案是，一种PCB单板程序自动烧写方法，利用PCB单板程序自动烧写装置，具体步骤如下：
S1、单板程序烧写工位处的接近开关检测当前工位有无托盘，若有托盘，进入步骤S3，流水线输送机停止；若无托盘，进入步骤S2，单板程序烧写工位请求托盘，流水线输送机启动，流水线输送速度为0.1～0.5m/s；
S2、流水线输送机启动，带动托盘移动，当到达单板程序烧写工位时，在气动挡停的作用下，托盘停止运动，单板程序烧写工位的接近开关检测到有托盘，输送机停止，进入步骤S3；
S3、举升定位机构的气缸动作，执行上升运动，针床治具机构的气缸动作，执行下降运动，利用磁性开关检测举升定位机构有无上升到位，针床治具机构有无下降到位；若未到位，继续运动；若到位，则位于针床治具转接板上的烧写器接头及供电电源接头与位于托盘工装上的目标PCB单板的烧写端口及电源接口实现自动对接，开始触发烧写程序，针床治具的上升和下降速度为0.1～0.2m/s；
S4、工控机通过继电器打开单板供电电源开关，并且向工控机发送触发烧写程序信号，工控机收到信号后，执行自动化脚本程序，自动获取目标单板对应程序文件路径、并且加载程序文件、自动配置烧写参数环境、自动执行烧写，烧写完成后将烧写结果反馈给工控机；
S5、工控机若收到烧写失败信号，重新执行步骤S4再次烧写；若收到烧写成功信号，举升定位机构气缸动作，执行下降运动，针床治具机构气缸动作，执行上升运动，利用磁性开关检测举升定位是否下降到位、针床治具是否上升到位；若未到位，继续运动；若到位，输送机启动；
S6、输送机启动，单板程序烧写工位气动挡停打开，放行托盘流向下一工位，并且等待上一工位的托盘及PCB单板到位，执行下一轮PCB单板程序烧写任务。
具体的，PCB单板程序自动烧写装置包括烧写柜框架，烧写柜框架设置在流水线线体上，烧写柜框架内部位于流水线线体的上方设置有针床治具，针床治具下方的流水线线体上设置有用于举升托盘的举升定位机构，流水线线体上对应举升定位机构分别设置有接近开关和气动档停，托盘上设置待烧写的PCB单板，针床治具与烧写柜框架上设置的工控机连接，工控机用于控制针床治具对PCB单板进行烧写作业。
具体的，针床治具包括压板，压板的上侧中心与气缸连接，压板的下侧设置有烧写头转接板，烧写头转接板的中心设置有定位柱，压板的上侧四周分别连接对应的导向轴，压板与气缸之间设置有治具安装板，治具安装板四周设置有直线轴承，直线轴承套装在对应的导向轴上，直线轴承和导向轴之间设置有固定环。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明一种PCB单板程序自动烧写装置，通过PCB单板程序烧写自动化治具的设计，解决烧写装置结构方面的问题，实现单板来料的自动定位、夹紧，单板供电电源接插件的自动化接插、烧写器接插件的自动化接插，烧写柜框架用于支撑和安装整个自动化烧写装置；流水线线体用于搭建自动化流水线以满足托盘工装的流转，实现待烧写的PCB单板的物料输送；针床治具是自动化烧写的基础装置，包含于PCB单板直接接触的探针组件，实现烧写时物理的连接；举升托盘是存放PCB工装和PCB单板的容器；举升定位机构是实现举升托盘精确定位的机构，实现针床治具与PCB单板的精确物理连接；接近开关用于举升托盘是否移动到位；气动档停用于举升托盘的阻挡与放行；工控机用于安装程序烧写的上位软件。
进一步的，针床治具是自动化烧写的基础装置，包含于PCB单板直接接触的探针组件，实现烧写时物理的连接；针床治具的压板用于固定和安装针床治具；气缸用于推动真床治具做上下运动；定位柱用于针床治具与举升托盘的精确定位；治具安装板上可以安装和更换不同的工装治具；直线轴承和对应的导向轴用于保证针床治具在气缸的作用下做上下直线运动的精准导向。
进一步的，固定环用于限制针床治具在气缸、直线轴承和导向轴作用下做精准上下运动时的限位。
一种PCB单板程序自动烧写方法，步骤S1控制举升托盘及PCB单板物料在流水线线体上的流转；步骤S2控制举升托盘在流水线线体上的阻挡与放行；步骤S3实现针床治具与举升托盘及PCB单板的精确物理对接；步骤S4实现PCB单板程序的自动烧写；步骤S5实现PCB单板程序烧写完成后针床治具与举升托盘和PCB单板的物理分离；步骤S6实现前后两次举升托盘的流转逻辑。
综上所述，本发明采用PCB单板程序自动烧写方案，通过自动化流水线及托盘工装将需要烧写程序的PCB单板运送至烧写工位，程序烧写自动化治具对PCB单板进行精准控制，实现PCB单板来料的自动定位、夹紧，单板供电电源接插件的自动化接插、烧写器接插件的自动化接插，从而实现全自动化流水线上PCB单板程序的自动烧写。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为PCB单板程序自动烧写装置结构图；
图2为针床治具结构图；
图3为操作按钮面板结构图；
图4为工控机控制流程图；
图5为脚本自动化烧写流程图。
其中：1.流水线线体；2.操作按钮；3.工控机；4.工控机悬臂；5.烧写柜框架；6.转接板储物隔板；7.针床治具；8.PCB单板；9.托盘；10.下一个托盘及待烧写PCB单板；11.接近开关；12.举升定位机构；13.脚轮；14.金属支撑座；15.气动挡停；16.烧写柜门；17.直线轴承；18.导向轴；19.气缸；20.固定环；21.治具安装板；22.烧写头转接板；23.定位柱；24.压板；25.工控机启动电源按钮；26.工位托盘放行按钮；27.工位手动/自动切换按钮；28.照明按钮；29.急停按钮。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，本发明提供了一种PCB单板程序自动烧写装置，包括流水线线体1、烧写柜框架5、工控机3、针床治具7、托盘物料、举升定位机构12，流水线线体1贯穿烧写柜框架5设置，烧写柜框架5内设置有针床治具7，针床治具7下方的流水线线体1上设置有托盘9，托盘9上放置有待烧写的PCB单板8，托盘9下方设置有举升定位机构12，针床治具7与烧写柜框架5上设置的工控机3连接。
针床治具7是自动化烧写的基础装置，实现烧写时物理的连接；
针床治具7上方的烧写柜框架5内设置有转接板储物隔板6，工控机3上设置有操作按钮2，并通过工控机悬臂4与烧写柜框架5连接。
流水线纤体1上位于托盘及待烧写PCB单板9处分别设置有接近开关11和气动档停15。
烧写柜框架5的前侧设置有能够打开的烧写柜门16，烧写柜框架5的底部分别设置有脚轮13和金属支撑座14。
请参阅图2，针床治具7包括直线轴承17、导向轴18、气缸19、治具安装板21、烧写头转接板22，治具安装板21的上侧四周连接对应的直线轴承17，直线轴承17内套装有导向轴18，直线轴承17和导向轴18之间设置有固定环20，治具安装板21的上侧中心连接气缸19，治具安装板21的下侧设置有压板24，压板24的四周分别与对应的导向轴18的一端连接，气缸19的伸出端与压板24连接，压板24的下侧设置有烧写头转接板22，烧写头转接板22的中心设置有定位柱23。
导向轴18的上端以及气缸19的上端不与外界连接，与转接板储物隔板6是分离状态。气缸19是与治具安装板21连接。
针床治具7是自动化烧写的基础装置，实现烧写时物理的连接；针床治具的气缸19向上动作，执行上升运动，针床治具机构的气缸19向下动作，执行下降运动，利用磁性开关检测举升定位机构有无上升到位，针床治具机构有无下降到位；若未到位，继续运动；直线轴承17和对应的导向轴18用于保证针床治具在气缸19的作用下做上下直线运动的精准导向。若到位，则位于针床治具转接板22上的烧写器接头及供电电源接头与位于托盘工装上的目标PCB单板的烧写端口及电源接口实现自动对接，开始触发烧写程序。
请参阅图3，操作按钮2包括工控机启动电源按钮25、工位托盘放行按钮26、工位手动/自动切换按钮27、照明按钮28和急停按钮29，工控机启动电源按钮25、工位托盘放行按钮26、工位手动/自动切换按钮27、照明按钮28和急停按钮29分别与工控机3连接。
请参阅图4和图5，本发明一种PCB单板程序自动烧写方法，对于烧写治具本身控制所用的工控机及实现上位烧写软件自动化执行的脚本驱动，具体步骤如下：
S1、单板程序烧写工位接近开关检测当前工位有无托盘，若有托盘，进入步骤S3，流水线输送机停止；若无托盘，进入步骤S2，单板程序烧写工位请求托盘，流水线输送机启动；
流水线线体1输送速度需控制在0.1～0.5m/s。
S2、流水线输送机启动，带动托盘移动，当来到单板程序烧写工位时，在气动挡停的作用下，托盘停止运动，此时单板程序烧写工位的接近开关检测到有托盘，输送机停止，进入步骤S3；
S3、举升定位机构气缸动作，执行上升运动，针床治具机构气缸动作，执行下降运动，并且利用磁性开关检测举升定位机构有无上升到位，针床治具机构有无下降到位。若未到位，继续运动；若到位，则位于针床治具转接板上的烧写器接头及供电电源接头与位于托盘工装上的目标PCB单板的烧写端口及电源接口实现自动对接(烧写器的另一端已提前接插在工控机上)，开始触发烧写程序；
针床治具上升和下降速度为0.1～0.2m/s。
S4、工控机通过继电器打开单板供电电源开关，并且向上位发送触发烧写程序信号，上位收到后，执行自动化脚本程序，自动获取目标单板对应程序文件路径、并且加载程序文件、自动配置烧写参数环境、自动执行烧写，烧写完成后将烧写结果反馈给工控机；
S5、工控机若收到烧写失败信号，重新执行步骤S4再次烧写；若收到烧写成功信号，举升定位机构气缸动作，执行下降运动，针床治具机构气缸动作，执行上升运动，并且利用磁性开关检测举升定位是否下降到位、针床治具是否上升到位；若未到位，继续运动；若到位，输送机启动；
S6、输送机启动，单板程序烧写工位气动挡停打开，放行托盘流向下一工位，并且等待上一工位的托盘及PCB单板到位，执行下一轮PCB单板程序烧写任务。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
本发明创新设置有烧写柜设计、针床治具设计、托盘及工装夹具设计、举升定位设计等；通过举升定位机构与针床治具机构的相对运动，位于针床治具转接板上的烧写器接头及供电电源接头与位于托盘工装上的目标PCB单板的烧写端口及电源接口实现自动插拔。通过工控机对整个烧写动作的流程控制、自动化脚本实现上位烧写软件的自动化操作。
综上所述，本发明具有以下优点：
1、自动化烧写装置及方法基于自动化流水产线实现，不需要人工备料，来料以托盘负载的形式直接来源于上一个工位；
2、自动模式下不需要人工操作烧写治具，单板的定位夹紧、供电开关电源的接插、烧写器接头的接插都自动化实现；
3、自动模式下不需要人工操作上位烧写软件，依靠脚本驱动的方式按照一定的工艺序列自动化执行；
4、整个烧写过程自动化程度高，节省人工，效率高，不易出错、烧写可靠性高。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种PCB单板程序自动烧写装置，其特征在于，包括烧写柜框架(5)，烧写柜框架(5)设置在流水线线体(1)上，烧写柜框架(5)内部位于流水线线体(1)的上方设置有针床治具(7)，针床治具(7)下方的流水线线体(1)上设置有用于举升托盘(9)的举升定位机构(12)，流水线线体(1)上对应举升定位机构(12)分别设置有接近开关(11)和气动档停(15)，托盘(9)上设置待烧写的PCB单板(8)，针床治具(7)与烧写柜框架(5)上设置的工控机(3)连接，工控机(3)用于控制针床治具(7)对PCB单板(8)进行烧写作业。
2.根据权利要求1所述的PCB单板程序自动烧写装置，其特征在于，针床治具(7)包括压板(24)，压板(24)的上侧中心与气缸(19)连接，压板(24)的下侧设置有烧写头转接板(22)，烧写头转接板(22)的中心设置有定位柱(23)。
3.根据权利要求2所述的PCB单板程序自动烧写装置，其特征在于，压板(24)的上侧四周分别连接对应的导向轴(18)，压板(24)与气缸(19)之间设置有治具安装板(21)，治具安装板(21)四周设置有直线轴承(17)，直线轴承(17)套装在对应的导向轴(18)上。
4.根据权利要求3所述的PCB单板程序自动烧写装置，其特征在于，直线轴承(17)和导向轴(18)之间设置有固定环(20)。
5.根据权利要求1所述的PCB单板程序自动烧写装置，其特征在于，针床治具(7)上方的烧写柜框架(5)内设置有转接板储物隔板(6)，烧写柜框架(5)的前侧设置有烧写柜门(16)。
6.根据权利要求1所述的PCB单板程序自动烧写装置，其特征在于，工控机(3)通过工控机悬臂(4)与烧写柜框架(5)连接，工控机(3)上设置有操作按钮(2)。
7.根据权利要求1所述的PCB单板程序自动烧写装置，其特征在于，烧写柜框架(5)的底部分别设置有脚轮(13)和金属支撑座(14)。
8.一种PCB单板程序自动烧写方法，其特征在于，利用PCB单板程序自动烧写装置，具体步骤如下：
S1、单板程序烧写工位处的接近开关检测当前工位有无托盘，若有托盘，进入步骤S3，流水线输送机停止；若无托盘，进入步骤S2，单板程序烧写工位请求托盘，流水线输送机启动，流水线输送速度为0.1～0.5m/s；
S2、流水线输送机启动，带动托盘移动，当到达单板程序烧写工位时，在气动挡停的作用下，托盘停止运动，单板程序烧写工位的接近开关检测到有托盘，输送机停止，进入步骤S3；
S3、举升定位机构的气缸动作，执行上升运动，针床治具机构的气缸动作，执行下降运动，利用磁性开关检测举升定位机构有无上升到位，针床治具机构有无下降到位；若未到位，继续运动；若到位，则位于针床治具转接板上的烧写器接头及供电电源接头与位于托盘工装上的目标PCB单板的烧写端口及电源接口实现自动对接，开始触发烧写程序，针床治具的上升和下降速度为0.1～0.2m/s；
S4、工控机通过继电器打开单板供电电源开关，并且向工控机发送触发烧写程序信号，工控机收到信号后，执行自动化脚本程序，自动获取目标单板对应程序文件路径、并且加载程序文件、自动配置烧写参数环境、自动执行烧写，烧写完成后将烧写结果反馈给工控机；
S5、工控机若收到烧写失败信号，重新执行步骤S4再次烧写；若收到烧写成功信号，举升定位机构气缸动作，执行下降运动，针床治具机构气缸动作，执行上升运动，利用磁性开关检测举升定位是否下降到位、针床治具是否上升到位；若未到位，继续运动；若到位，输送机启动；
S6、输送机启动，单板程序烧写工位气动挡停打开，放行托盘流向下一工位，并且等待上一工位的托盘及PCB单板到位，执行下一轮PCB单板程序烧写任务。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，PCB单板程序自动烧写装置包括烧写柜框架(5)，烧写柜框架(5)设置在流水线线体(1)上，烧写柜框架(5)内部位于流水线线体(1)的上方设置有针床治具(7)，针床治具(7)下方的流水线线体(1)上设置有用于举升托盘(9)的举升定位机构(12)，流水线线体(1)上对应举升定位机构(12)分别设置有接近开关(11)和气动档停(15)，托盘(9)上设置待烧写的PCB单板(8)，针床治具(7)与烧写柜框架(5)上设置的工控机(3)连接，工控机(3)用于控制针床治具(7)对PCB单板(8)进行烧写作业。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，针床治具(7)包括压板(24)，压板(24)的上侧中心与气缸(19)连接，压板(24)的下侧设置有烧写头转接板(22)，烧写头转接板(22)的中心设置有定位柱(23)，压板(24)的上侧四周分别连接对应的导向轴(18)，压板(24)与气缸(19)之间设置有治具安装板(21)，治具安装板(21)四周设置有直线轴承(17)，直线轴承(17)套装在对应的导向轴(18)上，直线轴承(17)和导向轴(18)之间设置有固定环(20)。
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