CN112345554A - 一种光栅尺基准成像装置及方法 - Google Patents

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CN112345554A CN202011194177.1A CN202011194177A CN112345554A CN 112345554 A CN112345554 A CN 112345554A CN 202011194177 A CN202011194177 A CN 202011194177A CN 112345554 A CN112345554 A CN 112345554A
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Abstract

本申请提供一种光栅尺基准成像装置及方法，包括移动固定机构、传输机构、驱动机构、光栅尺和控制器，移动固定机构用于带动PCB板运动，且移动固定机构上设置有光栅读头；传输机构与移动固定机构连接，移动固定机构可在传输机构上往复运动；驱动机构与传输机构连接，用于带动传输机构移动；光栅尺设置在传输机构的下方，且与光栅读头平行设置，光栅读头与光栅尺配合，使得光栅读头输出二者相对位置信号。本申请将光栅读头设置在移动固定机构上，能够提高在传输机构晃动过程中采集PCB板图像的稳定性，采集PCB板的精度更高，并且移动固定机构与传输机构的结合使用，使得传输机构运输PCB板的速度更快，生产效率更高。

Description

一种光栅尺基准成像装置及方法
技术领域
本申请涉及自动检测成像技术领域，尤其涉及一种光栅尺基准成像装置及方法。
背景技术
随着电子产品在各行各业中的普遍使用，对于PCB板的生产质量和速度也提出了更高的要求，而在PCB板的生产过程中对于PCB板的图像采集检测也是极其重要的一部分。
现有技术中，对PCB板的图像采集分为卧式结构和AVI立式结构，由于卧式结构价格较高，因此，一般都使用AVI立式结构进行图像采集，AVI立式结构包括编码器和丝杠，利用丝杠本身的精度实现对PCB板图像的采集，精度较高，但是当电机运行速度较快时，丝杠可能出现故障，因此，采用丝杠的方式对PCB板进行图像采集的速度较慢，虽然也可以通过将丝杠采用皮带替换的方式来改善对PCB板进行图像采集的速度，但是由于皮带本身的伸缩特性，在提高传输速度的同时，在传动装置的带动下会出现一定程度的收缩伸张，从而导致在摄像机采集图像的范围内采集不到图像或者采集到的所有PCB板的图像不能拼接为完整的PCB板图像，因此，此种方法虽然对于PCB板的传输速度较快，但是采集到的PCB板图像的精度会在很大程度上降低，不能同时保证PCB板的图像采集的精度和速度；并且现有的AVI立式结构中，放置PCB板的钩子只有一个，需要来回使用同一个钩子放置并传输PCB板，不能实现不间断持续地传输PCB板，使得生产效率更加低下，从而满足不了市场中对于高质量的PCB板的大量需求。
发明内容
本申请提供了一种光栅尺基准成像装置及方法，以解决现有技术中存在的对于PCB板的图像采集速度较慢，不能同时保证PCB板的图像采集精度和速度的问题。
第一方面，本申请提供一种光栅尺基准成像装置，包括：
移动固定机构，所述移动固定机构用于带动PCB板运动，且所述移动固定机构上设置有光栅读头；
传输机构，所述传输机构与所述移动固定机构连接；
驱动机构，所述驱动机构与所述传输机构连接，且设置于所述传输机构的两端，用于带动所述传输机构移动；
光栅尺，所述光栅尺设置在所述传输机构的下方，且与所述光栅读头平行设置，所述光栅读头与所述光栅尺配合，使得所述光栅读头输出二者相对位置信号；
其中，所述传输机构为皮带。
采用上述技术方案，通过将光栅读头设置在移动固定机构上，能够在移动固定机构运动不稳定时，根据移动固定机构的运动速度快慢，进行适当的补偿，使其在对PCB板进行采集时的速度匀速且稳定。
在本申请的较佳实施例中，所述光栅尺基准成像装置还包括控制器和摄像机，所述控制器用于控制所述移动固定机构沿着所述传输机构运动，当所述移动固定机构带动所述PCB板沿着所述传输机构移动一定的位移时，由所述光栅读头读取所述光栅尺的移动位移，并由所述控制器控制所述摄像机采集所述PCB板的高精度图像。
在本申请的较佳实施例中，所述移动固定机构可在所述控制器的控制下沿着所述传输机构往复运动，所述传输机构由所述驱动机构驱动。
在本申请的较佳实施例中，所述移动固定机构上还设置有锯齿状部件，所述锯齿状部件设置在所述光栅读头的上方，且与所述传输机构连接，用于夹持固定所述传输机构。
在本申请的较佳实施例中，所述移动固定机构包括第一移动固定机构和第二移动固定机构，所述传输机构包括第一皮带和第二皮带，所述驱动机构包括第一驱动机构和第二驱动机构，所述第一移动固定机构和所述第二移动固定机构在控制器的控制下分别在所述第一皮带和所述第二皮带上交替往复运动，其中，所述第一皮带由所述第一驱动机构驱动，所述第二皮带由所述第二驱动机构驱动。
采用上述技术方案，能够通过第一移动固定机构和第二移动固定机构的轮换运作，实现PCB板的连续上板，速度更快，效率更高。
在本申请的较佳实施例中，所述第一移动固定机构上设置有第一光栅读头和第一锯齿状部件，所述第一锯齿状部件设置在所述第一光栅读头的上方，且所述第一锯齿状部件与所述第一皮带连接，用于夹持固定所述第一皮带，所述第一皮带连接所述第一驱动机构。
在本申请的较佳实施例中，所述第二移动固定机构上设置有第二光栅读头和第二锯齿状部件，所述第二锯齿状部件设置在所述第二光栅读头的上方，且所述第二锯齿状部件所述第二皮带连接，用于夹持固定所述第二皮带，所述第二皮带连接所述第二驱动机构。
采用上述技术方案，第一锯齿状部件和第二锯齿状部件能够分别增加第一皮带和第二皮带的摩擦力，并分别对第一皮带和第二皮带起到固定作用，提高第一皮带和第二皮带传输稳定性，并且在第一驱动机构和第二驱动机构转动速度很快的情况下，也不会容易损坏。
在本申请的较佳实施例中，所述光栅尺包括第一光栅尺和第二光栅尺，所述第一光栅尺与第一光栅读头平行设置，所述第一光栅读头与所述第一光栅尺配合，使得所述第一光栅读头输出二者相对位置信号，控制器根据所述第一光栅读头读取的所述第一光栅尺的移动位移，控制所述摄像机采集所述PCB板的高精度图像，所述第二光栅尺与第二光栅读头平行设置，所述第二光栅读头与所述第二光栅尺配合，使得所述第二光栅读头输出二者相对位置信号，所述控制器根据所述第二光栅读头读取的所述第二光栅尺的移动位移，控制所述摄像机采集所述PCB板的高精度图像。
在本申请的较佳实施例中，所述第一光栅尺和第二光栅尺的采集分辨率的范围均为0.5μm-50μm。
在本申请的较佳实施例中，所述PCB板每移动0.5μm-50μm中任意一个固定的设定数值，所述控制器控制所述摄像机进行一次图像采集，直至完成一整张PCB板的图像采集。
第二方面，为解决上述技术问题，本申请还提供一种光栅基准成像方法，具体包括以下步骤：
控制器控制驱动机构运动，所述驱动机构带动传输机构运动，从而带动与所述传输机构连接的移动固定机构运动；
当所述移动固定机构推动PCB板沿着所述传输机构运动时，且运动到摄像机的采集图像范围内，所述控制器根据光栅读头读取的光栅尺的预设移动位移，控制所述摄像机采集所述PCB板的图像；
所述摄像机将所述PCB板在采集图像范围内每移动所述预设移动位移所采集的图像进行拼接，得到所述PCB板的高精度图像。
本申请提供的一种光栅尺基准成像装置，相较于现有技术而言，具有以下有益效果：
(1)本申请通过将第一光栅读头和第二光栅读头分别设置在第一移动固定机构和第二移动固定机构上，能够在第一移动固定机构或者第二移动固定机构运动不稳定时，即出现抖动时，分别根据第一移动固定机构和第二移动固定机构的运动速度快慢，进行适当的补偿，使其在对PCB板进行图像采集时的速度为匀速且稳定，对PCB板的图像采集精度更高。
(2)本申请通过将皮带作为传输机构，并且设置了第一移动固定机构和第二移动固定机构的轮换运作，可以实现对PCB板的连续上板，速度更快，对PCB板进行图像采集的效率更高；并且通过传输机构与光栅尺以及其他部件的相互配合，能够同时满足PCB板图像采集的速度和精度，采集到的PCB板的精度更高，生产PCB板的效率更高。
(3)本申请通过设置第一锯齿状部件和第二锯齿状部件，能够增加分别与其连接的第一皮带和第二皮带的摩擦力，提高第一皮带和第二皮带传输稳定性，并且在第一驱动机构和第二驱动机构的转动速度很快的情况下，也不会容易损坏。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请的一种光栅尺基准成像装置部分结构正视图；
图2为本申请一种光栅尺基准成像装置部分结构立体图；
图3为本申请一种光栅尺基准成像方法的流程图；
附图标记说明：
100-第一移动固定机构，101-第一光栅读头，102-第一锯齿状部件；200-第二移动固定机构，201-第二光栅读头，202-第二锯齿状部件；300-第一皮带；400-第二皮带；500-第一驱动机构；600-第二驱动机构；700-第一光栅尺；800-第二光栅尺。
具体实施方式
为使本申请的目的、实施方式和优点更加清楚，下面将结合本申请示例性实施例中的附图，对本申请示例性实施方式进行清楚、完整地描述，显然，所描述的示例性实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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申请中的具体含义。
本申请中说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似或同类的对象或实体，而不必然意味着限定特定的顺序或先后次序，除非另外注明(Unlessotherwiseindicated)。应该理解这样使用的用语在适当情况下可以互换，例如能够根据本申请实施例图示或描述中给出那些以外的顺序实施。
此外，术语“包括”和“设置有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖但不排他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出的那些组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它组件。
基于本申请描述的示例性实施例，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，都属于本申请所附权利要求保护的范围。此外，虽然本申请中公开内容按照示范性一个或几个实例来介绍，但应理解，可以就这些公开内容的各个方面也可以单独构成一个完整实施方式。
需要说明的是，本申请中对于术语的简要说明，仅是为了方便理解接下来描述的实施方式，而不是意图限定本申请的实施方式。除非另有说明，这些术语应当按照其普通和通常的含义理解。
光栅尺是一种长度或位移检测元件，在任何需要检测长度或位移的时候，都可以选用光栅尺，前提是需要满足光栅尺的安装使用条件。
编码器是一种检测角度的反馈元件，同时也可以检测旋转速度，在需要检测角度或旋转速度时，可以选用编码器，前提是需要满足编码器的安装、使用条件。
实施例1
参见图1和图2，本申请提供了一种光栅尺基准成像装置，包括：
移动固定机构，所述移动固定机构用于带动PCB板运动，且所述移动固定机构上设置有光栅读头；
传输机构，所述传输机构与所述移动固定机构连接；
驱动机构，所述驱动机构与所述传输机构连接，且设置于所述传输机构的两端，用于带动所述传输机构移动；
光栅尺，所述光栅尺设置在所述传输机构的下方，且与所述光栅读头平行设置，所述光栅读头与所述光栅尺配合，使得所述光栅读头输出二者相对位置信号；
其中，所述传输机构为皮带，需要说明的是，在本实施例1中，所述皮带可能由尼龙材料、纤维、金属或其他复合材料制成，本申请对此不做限定。
采用上述技术方案，通过将光栅读头设置在移动固定机构上，能够在移动固定机构运动不稳定时，根据移动固定机构的运动速度快慢，进行适当的补偿，使其在对PCB板进行采集时的速度匀速且稳定。
本实施例1中，本申请的一种光栅尺基准成像装置还包括控制器和摄像机(图中均未示出)，所述控制器(图中未示出)用于控制所述移动固定机构沿着所述传输机构运动，当所述移动固定机构带动所述PCB板沿着所述传输机构移动一定的位移时，由所述光栅读头读取所述光栅尺的移动位移，并由所述控制器(图中未示出)控制所述摄像机(图中未示出)采集所述PCB板的高精度图像。
在上述具体实施方式基础上，进一步地，所述移动固定机构可在所述控制器的控制下沿着所述传输机构往复运动，所述传输机构由所述驱动机构驱动。
在上述具体实施方式基础上，进一步地，所述移动固定机构上还设置有锯齿状部件，所述锯齿状部件设置在所述光栅读头的上方，且与所述传输机构连接，用于夹持固定所述传输机构。
如图1和图2所示，在本实施例1中，所述移动固定机构包括第一移动固定机构100和第二移动固定机构200，所述传输机构包括第一皮带300和第二皮带400，所述驱动机构包括第一驱动机构500和第二驱动机构600，所述第一移动固定机构100和所述第二移动固定机构200在控制器(图中未示出)的控制下分别在所述第一皮带300和所述第二皮带400上交替往复运动，其中，所述第一皮带300由所述第一驱动机构500驱动，所述第二皮带400由所述第二驱动机构600驱动。
采用上述技术方案，能够通过第一移动固定机构100和第二移动固定机构200的轮换运作，实现PCB板的连续上板，速度更快，效率更高。
如图1和图2所示，在本实施例1中，所述第一移动机构100上设置有第一光栅读头101和第一锯齿状部件102，所述第一锯齿状部件102设置在所述第一光栅读头101的上方，且所述第一锯齿状部件102与所述第一皮带300连接，用于夹持固定所述第一皮带300，所述第一皮带300连接所述第一驱动机构500。
如图1和图2所示，在本实施例1中，所述第二移动固定机构200上设置有第二光栅读头201和第二锯齿状部件202，所述第二锯齿状部件202设置在所述第二光栅读头201的上方，且所述第二锯齿状部件202所述第二皮带400连接，用于夹持固定所述第二皮带400，所述第二皮带400连接所述第二驱动机构600。
采用上述技术方案，第一锯齿状部件102和第二锯齿状部件202能够分别增加第一皮带300和第二皮带400的摩擦力，并分别对第一皮带300和第二皮带400起到固定作用，提高第一皮带300和第二皮带400传输稳定性，并且在第一驱动机构500和第二驱动机构600转动速度很快的情况下，也不会容易损坏。
需要特别说明的是，在本实施例1中，所述驱动机构还包括与第一驱动机构500和第二驱动机构600分别对应设置在第一皮带300和第二皮带400的另一端的第三驱动机构和第四驱动机构(图中均未示出)，图1和图2均只示出了本实施例1的部分结构，为了说明本申请的技术方案，未示出的第三驱动机构和第四驱动机构以及第一皮带300和第二皮带400的部分与图1和图2中示出的部分结构相同。
如图1和图2所示，在本实施例1中，所述光栅尺包括第一光栅尺700和第二光栅尺800，所述第一光栅尺700与所述第一光栅读头101平行设置，所述第一光栅读头101与所述第一光栅尺700配合，使得所述第一光栅读头101输出二者相对位置信号，控制器(图中未示出)根据所述第一光栅读头101读取的所述第一光栅尺700的移动位移，控制所述摄像机(图中未示出)采集所述PCB板的高精度图像，所述第二光栅尺800与所述第二光栅读头201平行设置，所述第二光栅读头201与所述第二光栅尺800配合，使得所述第二光栅读头800输出二者相对位置信号，所述控制器(图中未示出)根据所述第二光栅读头201读取的所述第二光栅尺800的移动位移，控制所述摄像机(图中未示出)采集所述PCB板的高精度图像。
在上述具体实施方式基础上，进一步地，所述第一光栅尺700和第二光栅尺800的采集分辨率的范围均为0.5μm-50μm，在本实施例1中，所述第一光栅尺700和第二光栅尺800的采集分辨率采用的数值范围为20-30μm。
本实施例1中，所述PCB板每移动20-30μm中的任意一个固定的数值，即在上述数值范围内的某一个固定的采集分辨率下，所述PCB板每移动与所述固定的采集分辨率数值相同的位移，所述控制器控制摄像机(图中未示出)进行一次图像采集，直至完成一整张PCB板的图像采集。
需要说明的是，本实施例1中通过第一光栅尺700和第二光栅尺800分别测定PCB板移动的位移，若达到控制器(图中未示出)中所设定的固定位移，在本实施例1中，固定位移为20-30μm中的任意一个固定的数值，在该固定的采集分辨率下，触发相应的对PCB板进行图像采集的指令，控制器(图中未示出)控制摄像机(图中未示出)采集PCB板的图像，并且由于摄像机(图中未示出)的采集图像的范围有限，因此，只有当PCB板移动至摄像机(图中未示出)的采集图像范围之内，控制器(图中未示出)才能根据获取到的光栅尺的固定的位移数据，即PCB板移动的位移(此位移即为光栅尺的分辨率)，发出采集图像的指令，此时，摄像机(图中未示出)才开始对PCB板进行图像采集。
另外，在本实施例1中，控制器(图中未示出)能够通过控制第一驱动机构500和第二驱动机构600转动的快慢，带动第一皮带300和第二皮带400传输的快慢，从而实现第一移动固定机构100和第二移动固定机构200移动的快慢，能够达到在进行PCB板的图像采集时，以180-220mm/s范围内的任意一个固定的速度进行匀速前进，并且回程最高速度能够达到1000mm/s以上，速度得到了很大提升，同时PCB图像采集时稳定性较好，精度较高。
实施例2
参见图3，为本实施例2的光栅基准成像方法流程图。
如图3所示，本申请还提供一种光栅基准成像方法，具体包括以下步骤：
S101，控制器控制驱动机构运动，所述驱动机构带动传输机构运动，从而带动与所述传输机构连接的移动固定机构运动；
S102，当所述移动固定机构推动PCB板沿着所述传输机构运动时，且运动到摄像机的采集图像范围内，所述控制器根据光栅读头读取的光栅尺的预设移动位移，控制所述摄像机采集所述PCB板的图像；
S103，所述摄像机将所述PCB板在采集图像范围内每移动所述预设移动位移所采集的图像进行拼接，得到所述PCB板的高精度图像。
此外，需要特别说明的是，在本实施例中，所述移动固定机构、驱动机构和传输机构，即皮带的数量设置均能够根据实际需要进行设置，并不一定局限在本申请的数量中，而光栅尺的精度选择也可以根据实际情况进行选择，本申请中采用的数值只是为了更好地说明整体技术方案。
本申请提供的实施例只是本申请总的构思下的最优示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种光栅尺基准成像装置，其特征在于，包括：
移动固定机构，所述移动固定机构用于带动PCB板运动，且所述移动固定机构上设置有光栅读头；
传输机构，所述传输机构与所述移动固定机构连接；
驱动机构，所述驱动机构与所述传输机构连接，且设置于所述传输机构的两端，用于带动所述传输机构移动；
光栅尺，所述光栅尺设置在所述传输机构的下方，且与所述光栅读头平行设置，所述光栅读头与所述光栅尺配合，使得所述光栅读头输出二者相对位置信号；
其中，所述传输机构为皮带。
2.根据权利要求1所述的一种光栅尺基准成像装置，其特征在于，
所述光栅尺基准成像装置还包括控制器和摄像机，所述控制器用于控制所述移动固定机构沿着所述传输机构运动，当所述移动固定机构带动所述PCB板沿着所述传输机构移动一定的位移时，由所述光栅读头读取所述光栅尺的移动位移，并由所述控制器控制所述摄像机采集所述PCB板的高精度图像。
3.根据权利要求2所述的一种光栅尺基准成像装置，其特征在于，
所述移动固定机构可在所述控制器的控制下沿着所述传输机构往复运动，所述传输机构由所述驱动机构驱动。
4.根据权利要求3所述的一种光栅尺基准成像装置，其特征在于，
所述移动固定机构上还设置有锯齿状部件，所述锯齿状部件设置在所述光栅读头的上方，且与所述传输机构连接，用于夹持固定所述传输机构。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种光栅尺基准成像装置，其特征在于，
所述移动固定机构包括第一移动固定机构(100)和第二移动固定机构(200)，所述传输机构包括第一皮带(300)和第二皮带(400)，所述驱动机构包括第一驱动机构(500)和第二驱动机构(600)，所述第一移动固定机构(100)和所述第二移动固定机构(200)在控制器的控制下分别在所述第一皮带(300)和所述第二皮带(400)上交替往复运动，其中，所述第一皮带(300)由所述第一驱动机构(500)驱动，所述第二皮带(400)由所述第二驱动机构(600)驱动。
6.根据权利要求5所述的一种光栅尺基准成像装置，其特征在于，
所述第一移动固定机构(100)上设置有第一光栅读头(101)和第一锯齿状部件(102)，所述第一锯齿状部件(102)设置在所述第一光栅读头(101)的上方，且所述第一锯齿状部件(102)与所述第一皮带(300)连接，用于夹持固定所述第一皮带(300)，所述第一皮带(300)连接所述第一驱动机构(500)。
7.根据权利要求5所述的一种光栅尺基准成像装置，其特征在于，
所述第二移动固定机构(200)上设置有第二光栅读头(201)和第二锯齿状部件(202)，所述第二锯齿状部件(202)设置在所述第二光栅读头(201)的上方，且所述第二锯齿状部件(202)所述第二皮带(400)连接，用于夹持固定所述第二皮带(400)，所述第二皮带(400)连接所述第二驱动机构(600)。
8.根据权利要求2所述的一种光栅尺基准成像装置，其特征在于，
所述光栅尺包括第一光栅尺(700)和第二光栅尺(800)，所述第一光栅尺(700)与第一光栅读头(101)平行设置，所述第一光栅读头(101)与所述第一光栅尺(700)配合，使得所述第一光栅读头(101)输出二者相对位置信号，控制器根据所述第一光栅读头(101)读取的所述第一光栅尺(700)的移动位移，控制所述摄像机采集所述PCB板的高精度图像，所述第二光栅尺(800)与第二光栅读头(201)平行设置，所述第二光栅读头(201)与所述第二光栅尺(800)配合，使得所述第二光栅读头(201)输出二者相对位置信号，所述控制器根据所述第二光栅读头(201)读取的所述第二光栅尺(800)的移动位移，控制所述摄像机采集所述PCB板的高精度图像。
9.根据权利要求8所述的一种光栅尺基准成像装置，其特征在于，
所述第一光栅尺(700)和第二光栅尺(800)的采集分辨率的范围均为0.5μm-50μm。
10.一种光栅基准成像方法，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的一种光栅基准成像装置，具体包括以下步骤：
控制器控制驱动机构运动，所述驱动机构带动传输机构运动，从而带动与所述传输机构连接的移动固定机构运动；
当所述移动固定机构推动PCB板沿着所述传输机构运动时，且运动到摄像机的采集图像范围内，所述控制器根据光栅读头读取的光栅尺的预设移动位移，控制所述摄像机采集所述PCB板的图像；
所述摄像机将所述PCB板在采集图像范围内每移动所述预设移动位移所采集的图像进行拼接，得到所述PCB板的高精度图像。
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