CN112066891A - 一种pcb板检测设备及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及PCB板测量技术领域，特别涉及一种PCB板检测设备及检测方法。具体包括底座、计算机控制系统、分别与所述计算机控制系统连接的铜厚测量头、摄像装置以及三个驱动机构，具体为Z轴驱动机构滑动安装在X轴驱动机构上，X轴驱动机构滑动安装在Y轴驱动机构上；所述摄像装置滑动安装在所述Z轴驱动机构上，所述Z轴驱动机构上滑动设置有气缸，所述铜厚测量头活动连接在所述气缸上，所述微调驱动件与所述计算机控制系统连接带动所述铜厚测量头移动，所述计算机控制系统的内置算法根据所述摄像装置拍摄的图像以确定待测PCB板的线宽。该检测设备实现了同时测量PCB板的铜厚和线宽的功能，提高了PCB板的检测效率。

Description

一种PCB板检测设备及检测方法

技术领域

本发明涉及PCB板测量技术领域，特别涉及一种PCB板检测设备及检测方法。

背景技术

印刷线路板(PCB，Printed Circuit Board)是电子元器件电气连接的载体。当前，随着PCB板着精细化、便携化的方向发展，线路制作能力越来越成为考验PCB厂商技术水平的关键指标。线路制作影响因素众多，其中铜厚及线宽是决定线路制作能力的主要因素。因此，PCB厂商在产品出厂前，需要对PCB板的表面铜箔厚度以及线宽做测量，以检测PCB板是否达到客户要求以剔除不合格产品以及统计合格率等。

目前，PCB板的铜厚测量多采用的是人工手拿铜厚测量头使其接触PCB板表面的铜箔的方式，线宽测量多采用线宽测量机械化设备对PCB板的线宽进行测量。但，工作人员在对PCB板测量时需要采用两套设备分别测量线宽和铜厚，造成人力浪费、检测效率低下。因此当前急需一种能同时测量线宽和铜厚的集成检测设备。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种PCB板检测设备及检测方法，能同时测量线宽和铜厚，有效提高检测效率。

一种PCB板检测设备，包括底座、计算机控制系统、分别与所述计算机控制系统连接的铜厚测量头和摄像装置、所述底座上设置有分别与所述计算机控制系统连接的X轴驱动机构、Y轴驱动机构、Z轴驱动机构；

所述Z轴驱动机构滑动安装在所述X轴驱动机构上，所述X轴驱动机构滑动安装在所述Y轴驱动机构上；

所述摄像装置滑动安装在所述Z轴驱动机构上，所述摄像装置用于采集待测PCB板测量区域的图像并传输至所述计算机控制系统，所述计算机控制系统的内置算法用于分析所述图像以确定待测PCB板的线宽；

所述Z轴驱动机构上滑动设置有微调驱动件，所述铜厚测量头活动连接在所述微调驱动件上，所述微调驱动件与所述计算机控制系统连接，所述微调驱动件用于带动所述铜厚测量头移动至与待测PCB板的板面接触。

可选的，所述微调驱动件为气缸，所述Z轴驱动机构包括第一驱动电机、设置在所述第一驱动电机一端的第一丝杠、设置在所述第一丝杠两侧的第一导轨，所述第一导轨上均设置有第一滑块，所述第一滑块上设置有升降板，所述气缸和所述摄像装置分别设置在所述升降板上。

可选的，所述气缸的端盖固定连接有探针固定座，所述探针固定座连接有探针锁紧块，所述探针固定座与所述探针锁紧块组装形成有用于固定所述铜厚测量头的通孔。

可选的，所述摄像装置包括依次连接的电荷耦合元件、镜筒、光源组件，所述升降板上设置有镜筒固定座和镜筒锁紧块，所述镜筒固定座和所述镜筒锁紧块组装形成有用于固定所述摄像装置的通孔。

可选的，所述Y轴驱动机构包括直线电机、平行设置在所述直线电机两侧的第二导轨、设置在所述直线电机上的滑动连接板，所述滑动连接板连接两侧所述第二导轨上的第二滑块，所述X轴驱动机构上的横梁支撑座固定在所述第二滑块上。

可选的，还包括吸附平台，所述吸附平台设置在所述滑动连接板的上方，所述吸附平台上设置有多个吸附孔，所述吸附平台的底板设置有气室，所述气室连接有吸真空装置。

可选的，所述吸附平台的底板设置有至少两个气室，每个所述气室对应不同的所述吸附孔，且分别串接一个电磁阀，每个所述电磁阀均可独立工作。

可选的，所述升降板上设置有传感器固定板，所述传感器固定板上设置有防撞感应器，所述防撞感应器与所述摄像装置的位置平行，所述防撞感应器用于监测所述光源组件与所述吸附平台的距离。

可选的，还包括显示器，所述显示器设置在所述底座上。

一种PCB板检测方法，应用于所述的PCB板检测设备，包括步骤：

所述计算机控制系统接收到检测指令后，先控制所述X轴驱动机构、所述Y轴驱动机构驱动所述摄像装置和所述铜厚测量头运动至待测PCB板上方，

再控制所述计算机控制系统控制所述Z轴驱动机构运动带动所述摄像装置和所述铜厚测量头上下移动使所述摄像装置与待测PCB板测量区域的距离达到预设范围内，所述微调驱动件微调所述铜厚测量头的位置使所述铜厚测量头接触待测PCB板的板面；

然后，控制所述摄像装置获得待测PCB板测量区域的图像，通过内置算法分析所述图像以确定待测PCB板的线宽；

同时，控制所述铜厚测量头获得待测PCB板的铜厚数据。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本申请的检测设备包括计算机控制系统、铜厚测量头、摄像装置，计算机控制系统控制X轴驱动机构、Y轴驱动机构、Z轴驱动机构的运动路径以带动铜厚测量头和摄像装置移动，同时，计算机控制系统还控制微调驱动件，微调驱动件通过继续调整铜厚测量头的位置，使得铜厚测量头接触待测PCB板的板面，由此该检测设备实现了同时测量PCB板的铜厚和线宽的功能，极大地提高了PCB板的检测效率。

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为本发明实施例提供的PCB板检测设备内部示意图；

图2为本发明实施例提供的PCB板检测设备的Y轴驱动机构示意图；

图3为本发明实施例提供的PCB板检测设备的Z轴驱动机构、铜厚测量头和摄像装置的示意图；

图4为本发明实施例提供的PCB板检测设备的吸附平台底部示意图。

图示说明：底座1、铜厚测量头2、摄像装置3、X轴驱动机构4、Y轴驱动机构5、Z轴驱动机构6、气缸7、显示器8、吸附平台9、气室10、防撞感应器11；

电荷耦合元件31、镜筒32、光源组件33、第二导轨51、光栅尺52、直线电机动子53、直线电机定子54、动子固定组件55、防尘罩56、第一驱动电机61、第一导轨62、第一滑块63、升降板64

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

请参阅图1至4，一种PCB板检测设备包括底座1、计算机控制系统、分别与计算机控制系统连接的铜厚测量头2和摄像装置3、底座1上设置有分别与计算机控制系统连接的X轴驱动机构4、Y轴驱动机构5和Z轴驱动机构6。检测设备的主体结构采用龙门式XY结构，Z轴驱动机构6滑动安装在X轴驱动机构4上，X轴驱动机构4滑动安装在Y轴驱动机构5上。摄像装置3滑动安装在Z轴驱动机构6上，此外，Z轴驱动机构6上滑动设置有微调驱动件，本实施例中，微调驱动件是气缸7，铜厚测量头2活动连接在气缸7上，由此铜厚测量头2在Z轴驱动机构6上产生滑动后，气缸7是与计算机控制系统连接的，气缸7可进一步带动铜厚测量头2在Z轴方向移动。可选的，微调驱动件也可以是微调电机和连接在微调电机一端的微调丝杆，铜厚测量头2与微调丝杆连接，微调电机驱动微调丝杆运动，由此对铜厚测量头2的位置进行微调。

具体的，操作人员需要同时测量PCB板的线宽和铜厚时，计算机控制系统控制X轴驱动机构4、Y轴驱动机构5和Z轴驱动机构6，摄像装置3移动到能拍摄到PCB板的板面位置且保证一定的清晰度，铜厚测量头2和摄像装置3同步移动到待测PCB板位置上方，铜厚测量头2在实际测量时需要直接接触PCB板板面，因此还需要借助气缸7，气缸7继续调整铜厚测量头2的位置使其能够接触到PCB板板面。计算机控制系统根据预设的算法软件对摄像装置3传送的图像计算出PCB板的线宽，将线宽与铜厚数据与客户所提供的标准范围值进行校对，若超出标准范围值，则判断出该PCB板为不良品。该检测设备实现了同时测量PCB板的铜厚和线宽的功能，极大地提高了PCB板的检测效率。其中，做往复直线运动的气缸7又可分为单作用气缸、双作用气缸、膜片式气缸和冲击气缸。优选的，气缸7选择双作用气缸，气缸活塞两侧都有气压力，能够实现前进或后退动作，使得铜厚测量头2可以上移或下移。

在一个可选的实施方式中，Z轴驱动机构6包括第一驱动电机61、设置在第一驱动电机61一端的第一丝杠、设置在第一丝杠两侧的第一导轨62，第一导轨62上均设置有第一滑块63，第一滑块63上设置有升降板64，气缸7和摄像装置3分别设置在升降板64上。可选的，驱动电机为伺服电机。Y轴驱动机构5包括直线电机、平行设置在直线电机两侧的第二导轨51、设置在直线电机上的滑动连接板，第二导轨51上设置有第二滑块，滑动连接板连接两侧的第二滑块，X轴驱动机构4上的横梁支撑座固定在第二滑块上。第二导轨51上设置有防尘罩56，直线电机包括直线电机动子53、直线电机定子54和动子固定组件55。X轴驱动机构4为滚珠丝杠副，具体包括第二驱动电机、设置在第二驱动电机一端的第二丝杠、第二丝杠两侧设置两个第二导轨51，第二导轨51上分别设置有第二滑块，Z轴驱动机构6设置在第二滑块上。

在一个可选的实施方式中，Y轴驱动机构5包括有光栅尺52，光栅尺52具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。光栅尺52是由标尺光栅和光栅读数头两部分组成，光栅读数头固定在横梁支撑座上，标尺光栅与第二导轨51平行设置，光栅读数头在标尺光栅上移动。光栅尺52对铜厚测量头2和摄像装置3在Y轴方向上的坐标进行检测，观察移动后的位置与计算机控制系统设定的移动位置是否有误差。

在一个可选的实施方式中，气缸7的端盖固定连接有探针固定座，探针固定座连接有探针锁紧块，探针固定座与探针锁紧块组装形成有通孔用于固定铜厚测量头2。摄像装置3包括依次连接的电荷耦合元件31、镜筒32、光源组件33，升降板64上设置有镜筒固定座和镜筒锁紧块，镜筒固定座和镜筒锁紧块组装形成通孔用于固定摄像装置3。

在实际检测工作中，滑动连接板的上方设置有平板，PCB板放置在平板上，由于PCB板放置在平板上容易出现移位或不平整的情况，检测设备的测量结果通常误差很大。在一个可选的实施方式中，检测设备还包括吸附平台9，吸附平台9设置在平板上，吸附平台9设置在滑动连接板的上方，吸附平台9上设置多个吸附孔，吸附孔连接有吸真空装置。当PCB板放置在吸附平台9上后，启动吸真空装置，使气体从吸附孔吸入由此对PCB板形成有效吸附，PCB可稳固地设置在吸附平台9上。

在一个可选的实施方式中，不同批次的产品PCB板尺寸大小不一，采用同一规格的吸附平台9固定PCB板检测出的精确度差距较大，大尺寸的吸附平台9吸附小尺寸的PCB板，未覆盖住的吸附孔也在进行工作，造成PCB板的周边及中心区域的吸附力度不一样，影响吸附效果。在一个可选的实施方式中，吸附平台9的底板设置至少两个气室10，每个气室10分别串接一个电磁阀，每个电磁阀均可独立工作。根据PCB板的形状调整吸附区域，可吸附多种形状尺寸的PCB板，包括形状规则和不规则形状，吸附灵活。而且待测PCB板受到的吸附力是均匀的，吸附效果佳。

在一个可选的实施方式中，升降板64上设置有传感器固定板，传感器固定板上设置有防撞感应器11，防撞感应器11与摄像装置3的位置平行，防撞感应器11用于监测光源组件33是否碰撞吸附平台9。防撞感应器11实时计算光源组件33与吸附平台9之间的间距值并反馈给计算机控制系统，当间距值小于预设值时，计算机控制系统发出警示提醒操作人员。为便于操作人员查看和操作检测设备，检测设备还包括显示器8，显示器8设置在底座1上，显示器8包括操作组件和触控面板，操作人员可利用触控面板更改驱动路径参数。

本实施例中PCB板检测设备包括底座1、计算机控制系统、铜厚测量头2、摄像装置3，以及分别与计算机控制系统连接的X轴驱动机构4、Y轴驱动机构5、Z轴驱动机构6，Z轴驱动机构6滑动安装在X轴驱动机构4上，X轴驱动机构4滑动安装在Y轴驱动机构5上，计算机控制系统控制三个驱动机构的运动路径以带动铜厚测量头2和摄像装置3移动，同时，计算机控制系统还控制气缸7，气缸7通过继续调整铜厚测量头2的位置，使得铜厚测量头2接触待测PCB板的板面，该检测设备实现了同时测量PCB板的铜厚和线宽的功能，极大地提高了PCB板的检测效率。

实施例二

一种PCB板检测方法，应用于实施例一中的PCB板检测设备，包括步骤：

计算机控制系统接收到检测指令后，先控制X轴驱动机构4、Y轴驱动机构5的运动路径，摄像装置3和铜厚测量头2运动至待测PCB板上方；

计算机控制系统再控制Z轴驱动机构6运动带动摄像装置3和铜厚测量头2上下移动使所述摄像装置(3)与待测PCB板测量区域的距离达到预设范围内，所述摄像装置(3)能够采集到待测PCB板测量区域的清晰图像，微调驱动件继续调整铜厚测量头2的位置使铜厚测量头2接触待测PCB板的板面；

然后，控制摄像装置3获得待测PCB板测量区域的图像并传输至计算机控制系统，计算机控制系统内置算法，并分析图像确定待测PCB板的线宽；

铜厚测量头2获得待测PCB板的铜厚数据并传输至计算机控制系统。

可选的，计算机控制系统将测得的线宽、铜厚分别与客户所提供的标准范围值进行校对，若超出标准范围值，则判断出该PCB板为不良品。计算机控制系统可发出警示信号提醒操作人员注意该件PCB板为不良品。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种PCB板检测设备，其特征在于，包括底座(1)、计算机控制系统、分别与所述计算机控制系统连接的铜厚测量头(2)和摄像装置(3)、所述底座(1)上设置有分别与所述计算机控制系统连接的X轴驱动机构(4)、Y轴驱动机构(5)、Z轴驱动机构(6)；

所述Z轴驱动机构(6)滑动安装在所述X轴驱动机构(4)上，所述X轴驱动机构(4)滑动安装在所述Y轴驱动机构(5)上；

所述摄像装置(3)滑动安装在所述Z轴驱动机构(6)上，所述摄像装置(3)用于采集待测PCB板测量区域的图像并传输至所述计算机控制系统，所述计算机控制系统的内置算法用于分析所述图像以确定待测PCB板的线宽；

所述Z轴驱动机构(6)上滑动设置有微调驱动件，所述铜厚测量头(2)活动连接在所述微调驱动件上，所述微调驱动件与所述计算机控制系统连接，所述微调驱动件用于带动所述铜厚测量头(2)移动至与待测PCB板的板面接触。

2.根据权利要求1所述的PCB板检测设备，其特征在于，所述微调驱动件为气缸(7)，所述Z轴驱动机构(6)包括第一驱动电机(61)、设置在所述第一驱动电机(61)一端的第一丝杠、设置在所述第一丝杠两侧的第一导轨(62)，所述第一导轨(62)上均设置有第一滑块(63)，所述第一滑块(63)上设置有升降板(64)，所述气缸(7)和所述摄像装置(3)分别设置在所述升降板(64)上。

3.根据权利要求2所述的PCB板检测设备，其特征在于，所述气缸(7)的端盖固定连接有探针固定座，所述探针固定座连接有探针锁紧块，所述探针固定座与所述探针锁紧块组装形成有用于固定所述铜厚测量头(2)的通孔。

4.根据权利要求2所述的PCB板检测设备，其特征在于，所述摄像装置(3)包括依次连接的电荷耦合元件(31)、镜筒(32)、光源组件(33)，所述升降板(64)上设置有镜筒固定座和镜筒锁紧块，所述镜筒固定座和所述镜筒锁紧块组装形成有用于固定所述摄像装置(3)的通孔。

5.根据权利要求1-4任一所述的PCB板检测设备，其特征在于，所述Y轴驱动机构(5)包括直线电机、平行设置在所述直线电机两侧的第二导轨(51)、设置在所述直线电机上的滑动连接板，所述滑动连接板连接两侧所述第二导轨(51)上的第二滑块，所述X轴驱动机构(4)上的横梁支撑座固定在所述第二滑块上。

6.根据权利要求5所述的PCB板检测设备，其特征在于，还包括吸附平台(9)，所述吸附平台(9)设置在所述滑动连接板的上方，所述吸附平台(9)上设置有多个吸附孔，所述吸附平台(9)的底板设置有气室(10)，所述气室(10)连接有吸真空装置。

7.根据权利要求6所述的PCB板检测设备，其特征在于，所述吸附平台(9)的底板设置有至少两个气室(10)，每个所述气室(10)对应不同的所述吸附孔，且分别串接一个电磁阀，每个所述电磁阀均可独立工作。

8.根据权利要求7所述的PCB板检测设备，其特征在于，所述升降板(64)上设置有传感器固定板，所述传感器固定板上设置有防撞感应器(11)，所述防撞感应器(11)与所述摄像装置(3)的位置平行，所述防撞感应器(11)用于监测所述光源组件(33)与所述吸附平台(9)的距离。

9.根据权利要求1所述的PCB板检测设备，其特征在于，还包括显示器(8)，所述显示器(8)设置在所述底座(1)上。

10.一种PCB板检测方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的PCB板检测设备，包括步骤：

所述计算机控制系统接收到检测指令后，

先控制所述X轴驱动机构(4)、所述Y轴驱动机构(5)驱动所述摄像装置(3)和所述铜厚测量头(2)运动至待测PCB板上方，

再控制所述Z轴驱动机构(6)运动带动所述摄像装置(3)和所述铜厚测量头(2)上下移动使所述摄像装置(3)与待测PCB板测量区域的距离达到预设范围内，所述微调驱动件微调所述铜厚测量头(2)的位置使所述铜厚测量头(2)接触待测PCB板的板面；

然后，控制所述摄像装置(3)采集待测PCB板测量区域的图像，通过内置算法分析所述图像以确定待测PCB板的线宽；同时，控制所述铜厚测量头(2)采集待测PCB板的铜厚数据。

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