CN113532316A - 一种能同时检测多块pcb板形位偏差的装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能同时检测多块PCB板形位偏差的装置及方法。装置包括：立板；设置在立板一侧侧面的中上端的测距模块和设置在立板上且处于测距模块同侧下方的同步带；设置在测距模块和同步带之间的若干可单独沿同步带运动的图像采集模块；设置在同步带下方的工作台；以及计算机处理系统。计算机处理系统控制图像采集模块拍摄对应的PCB板的四个定位孔，根据四个定位孔的坐标值计算出放置的PCB板与存储在计算机中的PCB板在工作台上的设计存放位置的预设图像的偏差值；根据偏差值将预设图像检测成反映PCB板在工作台上放置的实际图像。本装置和方法，能同时检测多块PCB板形位偏差，大大提高了工作效率。

Description

一种能同时检测多块PCB板形位偏差的装置及检测方法

技术领域

本发明属于PCB板技术领域，尤其涉及到一种能同时检测多块PCB板形位偏差的装置及检测方法。

背景技术

PCB(Printed Circuit Board,印制电路板)板在工作台上曝光前，需要人们亲自将PCB板放置在工作台上。由于PCB板是通过手动放置在工作台上，PCB板在工作台上实际的放置位置和人们想把它放置在工作台上给予曝光的理想放置位置存在位置偏差；再者，PCB板在经过曝光的前述的一系列工艺操作中，会发生外形涨缩。上述两个原因导致了PCB板在工作台上的放置位置和预先设置的理论放置位置存在偏差。PCB板的激光曝光设备是根据PCB板在工作台上的理论放置位置设定的，由于PCB板在工作台上的放置位置和理论放置位置相比出现了偏差，则需要将存储在计算机中的预先设置的PCB板图像调整成和PCB板放置在工作台上后实际得到的图像相同，然后才能对PCB板进行曝光。

目前，常见的PCB板曝光设备只能一次曝光一张PCB板，而且还要求PCB板的规格相同，因此，效率低下，兼容性差。

发明内容

本发明公开了一种能同时检测多块PCB板形位偏差的装置，其目的在于解决现有技术中检测PCB板形位偏差效率低下的问题。

本发明的方案如下：

一种能同时检测多块PCB板形位偏差的装置，其特征在于，包括：立板；设置在立板一侧侧面的中上端的测距模块和设置在立板上且处于测距模块同侧下方的同步带；设置在测距模块和同步带之间的若干可沿同步带单独运动的图像采集模块；设置在同步带下方的工作台，工作台上放置有最多和图像采集模块相同数量的PCB板；以及计算机处理系统；

计算机处理系统控制若干图像采集模块采集与其对应放置在工作台上的每块PCB板四个定位孔及长宽值，根据四个定位孔的坐标值及长宽值计算出每块PCB板在工作台上的实际位置图像与预设图像的偏差值；根据偏差值将预设图像处理成实际位置图像；其中，预设图像为在计算机中存储的PCB板在工作台上的设计存放位置图像。

进一步地，偏差值是指PCB板放置在工作台上的实际位置与PCB板在工作台上的预设放置位置相比得到的位置偏转偏差，以及PCB板涨缩后的实际长宽和PCB板涨缩前的设计长宽相比得到的涨缩偏差。

进一步地，位置偏转偏差是根据PCB板的四个定位孔在工作台上实际坐标与PCB板在工作台上的设计放置位置时的四个定位孔的预设坐标相比得到的偏差。

进一步地，若干PCB板的规格相同或者不同。

进一步地，每一图像采集模块均包括发光光源、CCD相机以及电机驱动模块；

发光光源发出的光为CCD相机提供照明光源以照亮CCD视场范围内的图像；

CCD相机在电机驱动模块驱动下沿着同步带及测距模块左右移动，以及在立板前后运动时在PCB板上端前后移动，拍摄对应PCB板的四个定位孔的坐标图像。

进一步地，电机驱动模块包括：电机、连接在电机输出轴上的齿轮，以及分别设置在齿轮两边各一个同规格滚轮；

同步带依次包绕第一个滚轮、齿轮和第二个滚轮，且同步带的有齿的一面和齿轮啮合，同步带的光滑的一面和两个滚轮包绕接触。

进一步地，齿轮的直径大于滚轮的直径，齿轮的中心和两个滚轮的中心位于同一水平面上。

进一步地，电机为步进电机。

进一步地，测距模块为光栅尺或者刻度尺。

进一步地，PCB板可拆卸固定在工作台上。

本装置的有益效果：由于在工作台上可以一次性放置若干块PCB板，而且每块PCB板均有与之对应的一个图像采集模块相对应，也就是说，若干个图像采集模块均在一条同步带上独自运动，测距模块检测每个图像采集模块的运动距离。通过将每一个图像采集模块采集到的PCB板在工作台上的实际位置图像与预设图像进行比较，得到偏差值，然后将预设图像处理成实际位置图像，为后续PCB板处理工艺奠定基础。因此，本装置能够在工作台上同时检测若干块PCB板的形位偏差，提高了工作效率；而且各PCB板的规格可以相同，也可以不相同，装置的通用性较强。

本发明还公开了一种利用上述装置同时检测多块PCB板偏差的方法，包括如下步骤：

计算机处理系统控制若干图像采集模块采集与其对应放置在工作台上的每块PCB板四个定位孔及长宽值，根据四个定位孔的坐标值及长宽值计算出在每块PCB板在工作台上的实际位置图像与预设图像的偏差值；

根据偏差值将预设图像处理成实际位置图像；

其中，预设图像为在计算机中存储的PCB板在工作台上的设计存放位置图像。

进一步地：若干图像采集模块各自在同步带上的行程和采集的PCB板的规格相适配。

本方法的有益技术效果：由于在工作台上可以一次性放置若干块PCB板，而且每块PCB板均有与之对应的一个图像采集模块相对应，也就是说，若干个图像采集模块均在一条同步带上独自运动，测距模块检测每个图像采集模块的运动距离。通过将每一个图像采集模块采集到的PCB板在工作台上的实际位置图像与预设图像进行比较，得到偏差值，然后将预设图像处理成实际位置图像，为后续PCB板处理工艺奠定基础。因此，本方法能够在工作台上同时检测若干块PCB板的形位偏差，提高了工作效率；而且各PCB板的规格可以相同，也可以不相同，装置的通用性较强。

附图说明

图1为本发明的一种能同时检测多块PCB板形位偏差的装置的结构示意图；

图2为图像采集模块的结构图；

图3为存储在计算机中的PCB板的预设图像的示意图；

图4为放置在工作台上的待曝光的PCB板的实际位置图像的示意图；

图中，各零/部/组件对应的名称及序号分别为：立板100、测距模块200、同步带300、图像采集模块400、发光光源410、CCD相机420、电机驱动模块430、电机431、齿轮432、滚轮433、工作台500、PCB板600。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述区别，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参考图1，本发明公开的一种能同时检测多块PCB板形位偏差的装置，包括：立板100，设置在立板100一侧侧面的中上端部的测距模块200和设置在立板100中下端而且位于测距模块200同侧下方的同步带300，设置在测距模块200和同步带300之间的若干可单独沿同步带300运动的图像采集模块400。在同步带300的下方，设置有工作台500，在工作台500上最多可放置和图像采集模块400相同数量的PCB板600。也就是说，PCB板600的数量和图像采集模块400的数量相适配。当然，也可以根据需要，在工作台500上放置的PCB板600的块数少于图像采集模块400的个数。计算机处理系统(未图示)控制每个图像采集模块400分别拍摄与每个图像采集模块400对应的PCB板600的四个定位孔位置的四个坐标及该PCB板对应的长宽值,四个坐标即为图4的四个定位孔的坐标A1(a11,b11)，B1(a21,b21),C1(a31,b31),D1(a41,b41),计算机控制系统根据该四个坐标的坐标值以及PCB的长边值m+k及宽边值n+l计算出PCB板在工作台500上的实际位置图像(见图4)，将该实际位置图像与PCB板600放置在工作台500上的预设位置的预设图像(见图3)进行比较，从而计算出实际偏差值。可以理解的是，图3中的预设图像反应了放置在工作台的理想位置，即理想中的PCB板放置在工作台500时不出现任何偏差，而且该PCB板的外形尺寸没有发生任何变化。计算机控制系统根据偏差值将预设图像处理成反映PCB板600在工作台500上的放置情况的实际位置图像(见图4)。因为在同步带300上可以根据需要安装若干个图像采集模块400，每个图像采集模块400分别单独采集与之对应的PCB板600的4个定位孔的位置坐标以及长宽尺寸(长宽尺寸可以根据测距模块测出)，得到PCB板在工作台上放置的实际位置及外形涨缩后的实际形状与存储在计算机中PCB板的预设图像相比较后计算得到的偏差值，最后根据该偏差值将存储在计算机中的PCB板的预设图像处理成反映PCB板放置在工作台上的实际图像，为后续曝光PCB板做准备。因此，本装置能提高PCB板在工作台上的形位偏差的检测速度。

参考图3和图4，本申请所说的偏差值是指PCB板600放置在工作台500上的实际位置(见图4)与PCB板在工作台500上的预设放置位置(图3)相比得到的位置偏转偏差，以及PCB板涨缩(见图4)后的实际长(m+k)宽(n+l)和PCB板涨缩前的设计长(m)宽(n)(见图3)相比较后得到的涨缩偏差。具体地，在图3中，假如PCB板600呈长方形，在工作台500上放置的预设位置w为长边平行于X轴，宽边平行于Y轴，将PCB板的左下角放置在坐标原点o(0,0)。理想情况下，假定PCB板长为m,宽为n,四个定位孔的坐标依次为：A(a1,b1)，B(a2,b2),C(a3,b3),D(a4,b4)。参考图4，PCB板经过一系列工艺处理后，PCB板的外形发生了涨缩且在工作台上的放置位置发生了偏转，计算机处理系统(未图示)控制图像采集模块400经过移动依次拍摄对应的PCB板600的四个定位孔新坐标图像A1，B1，C1和D1,四个定位孔新坐标为A1(a11,b11)，B1(a21,b21),C1(a31,b31),D1(a41,b41),将4个新坐标连接起来得到的图像，与将图3中预设在电脑中的预设图像的4个坐标A(a1,b1)，B(a2,b2),C(a3,b3),D(a4,b4)连接起来后得到的图像进行比较计算，得到PCB板相对X轴偏转角度α。需要说明的是，PCB板放置在工作台上发生整体角度偏转，是由于操作人员将PCB板放置在工作台上放置位置不准确导致的，当然，这个偏转角度α应在允许的角度范围内。由于PCB板的实际长(m+k)宽(n+l)和放置位置相对于存储在电脑中的预设图像均发生了变化,而且PCB板固定在工作台上后不会再去移动，若不将预存在计算机中的PCB板的预设图像检测成和PCB板放置在工作台上的实际情况一样，后续对PCB板曝光依然以存储在计算机中的预设图像为依据，则PCB板的实际曝光位置就会出现错误。因此，需要将存储在计算机中的预设图像处理成和PCB板放置在工作台上的实际情况一样。处理的方法例如可以是：将图3中的PCB板以坐标O(0，0)整体逆时针旋转α角，然后将PCB板长变为m+k,宽变为n+l，使之和图4的图像一样；也可以先将PCB板长变为m+k,宽变为n+l，然后再以坐标O(0，0)整体逆时针旋转α角,使之和图4的图像一样。可以理解的是，前面所说的位置偏转偏差为角度α，涨缩偏差为：长变化了值k,宽变化了值l。由于在同一个PCB板上可以放置多块PCB板，而且该多块PCB板的规格可以相同，也可以不相同，每一块PCB板都能通过与之对应的图像采集模块采集4个定位孔的坐标数据。因此，使用本装置，能大幅提高检测PCB板形位偏差的效率。此处所说的形位偏差，是指形状和位置偏差，例如可以是上述描述中的PCB板长宽发生变化导致的偏差以及放置位置倾斜了α角度导致的放置位置发生了偏差。

参考图2，作为其中一个实施例，前述中的图像采集模块400，包括，发光光源410，CCD相机420以及电机驱动模块430。发光光源410发出的光为CCD相机提供照明光源以照亮CCD视场范围内的图像，比如前述中的PCB板的定位孔的图像；CCD相机420在电机驱动模块430的驱动下沿着同步带300移动拍摄对应PCB板的四个定位孔的坐标图像。参考图1，这里所说的对应，是指CCD相机420只拍摄处于它的行程范围内的PCB板的定位孔的图像，例如图1中最左边的图像采集模块400只采集位于工作台500上最左边的PCB板的4个定位孔的图像。CCD相机420在电机驱动模块430的驱动下沿着同步带300移动拍摄对应PCB板的四个定位孔的坐标图像的过程中，可以根据测距模块200可以读出CCD相机横向移动距离，即可以通过测距模块200读出PCB板上长边的两定位孔之间的距离。

参考图1和图2，作为其中的一个实施例，电机驱动模块430包括：电机431、连接在电机的输出轴上的齿轮432，以及分别设置在齿轮432两边各一个同规格滚轮433。两个同规格滚轮433以及齿轮432的中心处于同一水平高度，同步带300依次包绕第一个滚轮433、齿轮432以及第二个滚轮433后，然后再包绕其余的电机驱动模块300上的齿轮及两个滚轮。也就是说，每一个图像采集模块400可以在承载它的电机驱动模块430驱动下沿着同步带300独自左右运动，从而保证了每一个图像采集模块400能够单独采集PCB板上定位孔的图形的坐标。

可选的，电机为步进电机。步进电机的每步的精度在百分之三到百分之五，而且不会将一步的误差积累到下一步，因而有较好的位置精度和运动的重复性，适合大批量的PCB板的定位孔的坐标的重复检测。

需要说明的是，本申请中PCB板在放置到工作台上直至取下来的过程中，也就是说在利用图像采集模块采集PCB板的定位孔的坐标图形过程中，PCB板需要固定在工作台上不能移动，直到完成采集后，才将PCB板从工作台上取下来。

需要说明的是，根据本装置所占空间的合理考虑，一般而言，在工作台上优选为同时能处理4块PCB板。

优选地，本装置所说的测距模块优选为光栅尺或者刻度尺。使用光栅尺或者刻度尺，可以算出图像采集模块在同步带上移动的位移，进一步计算出同一块PCB板上两个处于同一直线上的两个定位孔之间的距离，以及计算出PCB板的长宽尺寸。

本发明公开的装置的有益效果：由于在工作台上可以一次性放置若干块PCB板，而且每块PCB板均有与之对应的一个图像采集模块相对应，也就是说，若干个图像采集模块均在一条同步带上独自运动，测距模块检测每个图像采集模块的运动距离。通过将每一个图像采集模块采集到的PCB板在工作台上的实际位置图像与预设图像进行比较，得到偏差值，然后将预设图像处理成实际位置图像，为后续PCB板处理工艺奠定基础。因此，本装置能够在工作台上同时检测若干块PCB板的形位偏差，提高了工作效率；而且各PCB板的规格可以相同，也可以不相同，装置的通用性较强。

本发明还公开了一种能同时检测多块PCB板形位偏差的方法，包括如下步骤：

S1：计算机处理系统控制若干图像采集模块采集与其对应放置在工作台上的每块PCB板四个定位孔及长宽值，根据四个定位孔的坐标值及长宽值计算出在每块PCB板在工作台上的实际位置图像与预设图像的偏差值；

其中，预设图像为在计算机中存储的PCB板在工作台上的设计存放位置图像。

S2：根据偏差值将预设图像处理成实际位置图像。

需要说明的是，上述步骤中，各图像采集模块分别采集与之对应的PCB板的四个定位孔的坐标值，彼此之间互不影响。由于各图像采集模块均设置在同一条同步带上，因此，可以理解的是，各图像采集模块在同一条同步带上各自独立工作，能够大大提高图像采集模块采集PCB板的定位孔的坐标位置信息。同时，因为各图像采集模块在同一根同步带上的行程可以调节，这就意味着利用本方法可以处理不同规格且不同孔间距的PCB板，通用性比较强。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种能同时检测多块PCB板形位偏差的装置，其特征在于，包括：立板；

设置在所述立板一侧侧面的中上端的测距模块和设置在所述立板上且处于所述测距模块同侧下方的同步带；

设置在所述测距模块和所述同步带之间的若干可沿所述同步带单独运动的图像采集模块；

设置在所述同步带下方的工作台，所述工作台上放置有最多和所述图像采集模块相同数量的PCB板；

以及，计算机处理系统；

计算机处理系统控制若干图像采集模块采集与其对应放置在工作台上的每块PCB板四个定位孔及长宽值，根据所述四个定位孔的坐标值及长宽值计算出在每块PCB板在工作台上的实际位置图像与预设图像的偏差值；

根据所述偏差值将所述预设图像处理成所述实际位置图像；

其中，所述预设图像为在计算机中存储的PCB板在工作台上的设计存放位置图像。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述偏差值是指PCB板放置在所述工作台上的实际位置与PCB板在所述工作台上的预设放置位置相比得到的位置偏转偏差，以及PCB板涨缩后的实际长宽和PCB板涨缩前的设计长宽相比得到的涨缩偏差。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述位置偏转偏差是根据PCB板的四个定位孔在工作台上实际坐标与PCB板在所述工作台上的设计放置位置时的四个定位孔的预设坐标相比得到的偏差。

4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述若干PCB板的规格相同或者不同。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述每一图像采集模块均包括发光光源、CCD相机以及电机驱动模块；

所述发光光源发出的光为CCD相机提供照明光源以照亮CCD视场范围内的图像；

所述CCD相机在所述电机驱动模块驱动下沿着所述同步带及所述测距模块左右移动，以及在所述立板前后运动时在所述PCB板上端前后移动，拍摄对应PCB板的四个定位孔的坐标图像。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：所述电机驱动模块包括：电机、连接在所述电机输出轴上的齿轮，以及分别设置在所述齿轮两边各一个同规格滚轮；

所述同步带依次包绕第一个所述滚轮、所述齿轮和第二个所述滚轮，且所述同步带的有齿的一面和所述齿轮啮合，所述同步带的光滑的一面和两个所述滚轮包绕接触。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于：所述齿轮的直径大于所述滚轮的直径，所述齿轮的中心和所述两个滚轮的中心位于同一水平面上。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于：所述电机为步进电机。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于:所述测距模块为光栅尺或者刻度尺。

10.如权利要求1-9中任一项所述的装置，其特征在于：所述PCB板可拆卸固定在所述工作台上。

11.一种利用如权利要求1-10中任一项所述的装置同时检测多块PCB板偏差的方法，其特征在于，包括如下步骤：

计算机处理系统控制若干图像采集模块采集与其对应放置在工作台上的每块PCB板四个定位孔及长宽值，根据所述四个定位孔的坐标值及长宽值计算出在每块PCB板在工作台上的实际位置图像与预设图像的偏差值；

根据所述偏差值将所述预设图像处理成所述实际位置图像；

其中，所述预设图像为在计算机中存储的PCB板在工作台上的设计存放位置图像。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于：所述若干图像采集模块各自在同步带上的行程和采集的PCB板的规格相适配。

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