CN113916131A - 一种基于图案的pcb板孔位智能检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于图案的PCB板孔位智能检测系统及方法，智能检测系统包括机架，所述机架顶部中心安装有传送带，且机架顶部一侧固定连接有垫板，垫板顶部中心安装有往复气缸，且往复气缸输出端安装有第二推板，机架顶部中心一侧安装有安装箱体。本发明上料、装夹、数据采集、分析判断到下料全程自动化处理，提升了自动化程度，通过吹灰清洁模块对PCB板表面进行清洁，有利于避免灰尘的对检测结果的干扰，同时基于图像识别和特征点识别的方式进行识别，准确率高，并且利用冗余剔除模块剔除了干扰，有利于提升检测效率，通过异常反馈模块对异常情况进行分类和记录，并且将数据反馈到后台服务器，便于工作人员对异常原因进行具体分析。

Description

一种基于图案的PCB板孔位智能检测系统及方法

技术领域

本发明涉及PCB板生产技术领域，具体为一种基于图案的PCB板孔位智能检测系统及方法。

背景技术

PCB中文名称为印制电路板，又称印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气相互连接的载体，由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板，PCB板由于作用以及安装位置的不同，PCB板上有不同位置的孔，在生产过程中需要一种设备或者系统对孔位进行检测；

现如今市面上的PCB板孔位检测系统的自动化程度低，需要大量人工参与检测，费时费力，大大降低了工作效率，并且在检测的过程中，定位装夹较为复杂，需要专门的定位夹具进行夹持固定，降低了设备的实用性，并且PCB板孔上的灰尘会影响检测的精度，同时现有的PCB板孔位检测系统检测过程中，识别的干扰项多，增加了识别计算量，大大降低了识别检测的效率，同时识别后难以对异常原因进行分类和分析，降低了系统的实用性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于图案的PCB板孔位智能检测系统及方法，以解决上述背景技术中提出自动化程度低、定位装夹难度大以及检测效率低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于图案的PCB板孔位智能检测系统，包括机架，所述机架顶部中心安装有传送带，且机架顶部一侧固定连接有垫板，垫板顶部中心安装有往复气缸，且往复气缸输出端安装有第二推板，机架顶部中心一侧安装有安装箱体，且安装箱体一侧中心安装有定位夹紧机构，机架顶部另一侧安装有连接臂，且连接臂底部一侧固定连接有系统箱体。

优选的，所述定位夹紧机构包括伺服电机、夹紧板、限位孔、连接块、轴承块、双向丝杆、导向块、导向杆和活动块，安装箱体一侧中心固定连接有伺服电机，且伺服电机输出端活动贯穿安装箱体一侧中心，伺服电机输出端固定连接有双向丝杆，且双向丝杆中心两端对称安装有活动块，活动块与双向丝杆通过滚珠螺母配合连接，且活动块底部安装有导向块，导向块中心贯穿有导向杆，且导向杆与导向块滑动连接，导向杆两端分别与安装箱体内部两侧固定连接，活动块顶部安装有连接块，且连接块顶部安装有夹紧板，夹紧板顶部活动贯穿限位孔，且限位孔开设在安装箱体顶部中心。

优选的，所述双向丝杆两端分别转动连接有轴承块，且轴承块安装在安装箱体内部两侧中心。

优选的，所述系统箱体底部中心安装有图像采集模块，且系统箱体底部一侧安装有吹灰清洁模块，系统箱体内部一侧安装有电路板，且电路板上安装有图像识别模块、数据处理模块、对比模块、判断模块、异常反馈模块、数据储存模块、异常报警模块和无线收发模块。

优选的，所述数据处理模块包括特征点提取模块和冗余剔除模块，异常反馈模块包括类型判别模块、异常记录模块和异常分析模块。

优选的，所述机架一侧底部安装有驱动气缸，且驱动气缸输出端固定连接有第一推板，机架底部四角位置分别安装有支撑腿。

一种如上所述的基于图案的PCB板孔位智能检测系统的智能检测方法，包括步骤一，自动上料；步骤二，定位装夹；步骤三，吹灰采集；步骤四，对比分析；步骤五，异常判断；步骤六，异常处理；

其中上述步骤一中，首先利用传送带进行上料，传送带将PCB板运输到安装箱体的一侧，此时往复气缸开始工作，输出端伸长，随即带动第二推板向安装箱体方向运动，继而将PCB板推到安装箱体顶部中心，完成PCB板的自动上料；

其中上述步骤二中，当步骤一中的PCB板上料完成后，此时打开伺服电机，伺服电机输出端开始转动，随即带动双向丝杆转动，继而带动活动块沿着双向丝杆对中运动，然后带动连接块对中运动，随即带动夹紧板对中运动，从而利用夹紧板对PCB板进行定位夹持固定；

其中上述步骤三中，当步骤二中的PCB板定位夹持完成后，此时打开吹灰清洁模块，吹灰清洁模块开始吹气清洁PCB板表面的灰尘，完成后备用，吹灰清理完成后，打开图像采集模块，图像采集模块开始采集PCB板的正面图像；

其中上述步骤四中，当步骤二中的PCB板的正面图像采集完成后，数据传递到图像识别模块进行识别，随后利用数据处理模块中的特征点提取模块提取识别后的图像上的特征点，即孔位，随后利用冗余剔除模块剔除冗余干扰的特征点，随即完成孔位的识别，冗余剔除完成后，利用对比模块将识别的孔位与事先预定的合格品的孔位进行重合对比；

其中上述步骤五中，当步骤四中的对比完成后，利用判断模块进行判断，判断孔位是否正常，若正常，则此时伺服电机反向转动，继而夹紧板松开对PCB板的夹持固定，随后驱动气缸开始工作，继而驱动气缸的输出端伸长，随后带动第一推板向传送带方向运动，从而将检测完成后的PCB板输送到传送带上，继而输送到下一工序；

其中上述步骤六中，当步骤五中的孔位判断为不正常时，此时异常报警模块开始报警，提醒工作人员及时查看异常情况，随后异常反馈模块中的类型判别模块对异常类型进行判断，随后异常记录模块记录异常数据，继而异常分析模块分析异常的原因，随后异常数据传递到数据储存模块中进行储存，随后数据通过无线收发模块传递到后台服务器中进行进一步的分析处理。

优选的，所述步骤六中，异常情况包括数量异常和孔位异常。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1.本发明从上料、装夹、数据采集、分析判断到下料全程自动化处理，无需大量人工参与，大大降低了人工成本，提升了自动化程度；

2.本发明通过定位夹紧机构的设置，实现了PCB板的快速定位装夹，提高了定位装夹的效率；

3.本发明通过吹灰清洁模块对PCB板表面进行吹灰处理，有利于避免灰尘的对检测结果的干扰，同时基于图像识别和特征点识别的方式进行识别，识别准确率高，并且利用冗余剔除模块剔除了干扰的特征点，大大提高了计算速度，有利于提升检测效率；

4.本法明通过异常反馈模块对异常情况进行分类和记录，并且将数据反馈到后台服务器，便于工作人员对异常原因进行具体分析，便于及时排出生产隐患，提升生产的合格率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制；

图1是本发明的整体结构立体图；

图2是本发明的整体结构正视图；

图3是本发明的整体结构正视剖视图；

图4是本发明的图3中A区域放大示意图；

图5是本发明的系统箱体的俯视剖视图；

图6是本发明的系统流程图；

图7是本发明的方法流程图；

图8是本发明的工作过程示意图；

图中：1、机架；2、第一推板；3、驱动气缸；4、系统箱体；5、连接臂；6、定位夹紧机构；7、第二推板；8、往复气缸；9、垫板；10、支撑腿；11、传送带；12、安装箱体；13、吹灰清洁模块；14、图像采集模块；15、电路板；16、图像识别模块；17、数据处理模块；18、对比模块；19、判断模块；20、异常反馈模块；21、数据储存模块；22、异常报警模块；23、无线收发模块；601、伺服电机；602、夹紧板；603、限位孔；604、连接块；605、轴承块；606、双向丝杆；607、导向块；608、导向杆；609、活动块；1701、特征点提取模块；1702、冗余剔除模块；2001、类型判别模块；2002、异常记录模块；2003、异常分析模块。

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。

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种基于图案的PCB板孔位智能检测系统，包括机架1，机架1一侧底部安装有驱动气缸3，且驱动气缸3输出端固定连接有第一推板2，机架1底部四角位置分别安装有支撑腿10，机架1顶部中心安装有传送带11，且机架1顶部一侧固定连接有垫板9，垫板9顶部中心安装有往复气缸8，且往复气缸8输出端安装有第二推板7，机架1顶部中心一侧安装有安装箱体12，且安装箱体12一侧中心安装有定位夹紧机构6，定位夹紧机构6包括伺服电机601、夹紧板602、限位孔603、连接块604、轴承块605、双向丝杆606、导向块607、导向杆608和活动块609，安装箱体12一侧中心固定连接有伺服电机601，且伺服电机601输出端活动贯穿安装箱体12一侧中心，伺服电机601输出端固定连接有双向丝杆606，双向丝杆606两端分别转动连接有轴承块605，且轴承块605安装在安装箱体12内部两侧中心，且双向丝杆606中心两端对称安装有活动块609，活动块609与双向丝杆606通过滚珠螺母配合连接，且活动块609底部安装有导向块607，导向块607中心贯穿有导向杆608，且导向杆608与导向块607滑动连接，导向杆608两端分别与安装箱体12内部两侧固定连接，活动块609顶部安装有连接块604，且连接块604顶部安装有夹紧板602，夹紧板602顶部活动贯穿限位孔603，且限位孔603开设在安装箱体12顶部中心，有利于PCB板的快速定位装夹，机架1顶部另一侧安装有连接臂5，且连接臂5底部一侧固定连接有系统箱体4，系统箱体4底部中心安装有图像采集模块14，且系统箱体4底部一侧安装有吹灰清洁模块13，系统箱体4内部一侧安装有电路板15，且电路板15上安装有图像识别模块16、数据处理模块17、对比模块18、判断模块19、异常反馈模块20、数据储存模块21、异常报警模块22和无线收发模块23，数据处理模块17包括特征点提取模块1701和冗余剔除模块1702，异常反馈模块20包括类型判别模块2001、异常记录模块2002和异常分析模块2003。

请参阅图7-8，本发明提供一种技术方案：一种如上所述的基于图案的PCB板孔位智能检测系统的智能检测方法，包括步骤一，自动上料；步骤二，定位装夹；步骤三，吹灰采集；步骤四，对比分析；步骤五，异常判断；步骤六，异常处理；

其中上述步骤一中，首先利用传送带11进行上料，传送带11将PCB板运输到安装箱体12的一侧，此时往复气缸8开始工作，输出端伸长，随即带动第二推板7向安装箱体12方向运动，继而将PCB板推到安装箱体12顶部中心，完成PCB板的自动上料；

其中上述步骤二中，当步骤一中的PCB板上料完成后，此时打开伺服电机601，伺服电机601输出端开始转动，随即带动双向丝杆606转动，继而带动活动块609沿着双向丝杆606对中运动，然后带动连接块604对中运动，随即带动夹紧板602对中运动，从而利用夹紧板602对PCB板进行定位夹持固定；

其中上述步骤三中，当步骤二中的PCB板定位夹持完成后，此时打开吹灰清洁模块13，吹灰清洁模块13开始吹气清洁PCB板表面的灰尘，完成后备用，吹灰清理完成后，打开图像采集模块14，图像采集模块14开始采集PCB板的正面图像；

其中上述步骤四中，当步骤二中的PCB板的正面图像采集完成后，数据传递到图像识别模块16进行识别，随后利用数据处理模块17中的特征点提取模块1701提取识别后的图像上的特征点，即孔位，随后利用冗余剔除模块1702剔除冗余干扰的特征点，随即完成孔位的识别，冗余剔除完成后，利用对比模块18将识别的孔位与事先预定的合格品的孔位进行重合对比；

其中上述步骤五中，当步骤四中的对比完成后，利用判断模块19进行判断，判断孔位是否正常，若正常，则此时伺服电机601反向转动，继而夹紧板602松开对PCB板的夹持固定，随后驱动气缸3开始工作，继而驱动气缸3的输出端伸长，随后带动第一推板2向传送带11方向运动，从而将检测完成后的PCB板输送到传送带11上，继而输送到下一工序；

其中上述步骤六中，当步骤五中的孔位判断为不正常时，此时异常报警模块22开始报警，提醒工作人员及时查看异常情况，随后异常反馈模块20中的类型判别模块2001对异常类型进行判断，随后异常记录模块2002记录异常数据，继而异常分析模块2003分析异常的原因，随后异常数据传递到数据储存模块21中进行储存，随后数据通过无线收发模块23传递到后台服务器中进行进一步的分析处理，且异常情况包括数量异常和孔位异常。

基于上述，本发明的优点在于，本发明使用时，首先通过往复气缸8实现自动上料，传送带11进行自动传输，定位夹紧机构6实现自动定位夹持固定，提升了工作效率，并且系统箱体4中的吹灰清洁模块13进行自动清灰，图像识别模块16、数据处理模块17、对比模块18、判断模块19、异常反馈模块20、数据储存模块21、异常报警模块22和无线收发模块23的安装实现了图像的采集、识别、对比分析、孔位确定以及异常判断，全程自动化处理，无需大量人工参与，省时省力，降低了人工成本，同时采用图像识别算法和特征点提取算法来对孔位进行识别定位，提升了检测识别的精确度，同时利用冗余剔除模块1702去除识别图像中的干扰特征点，大大减少了数据量，有利于提升计算速度，并且异常反馈模块20对异常的类别进行判断和记录，反馈到后台服务器中，便于工作人员对异常的原因进行分析，有利于及时找出异常原因。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述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 (8)

1.一种基于图案的PCB板孔位智能检测系统，包括机架（1），其特征在于：所述机架（1）顶部中心安装有传送带（11），且机架（1）顶部一侧固定连接有垫板（9），垫板（9）顶部中心安装有往复气缸（8），且往复气缸（8）输出端安装有第二推板（7），机架（1）顶部中心一侧安装有安装箱体（12），且安装箱体（12）一侧中心安装有定位夹紧机构（6），机架（1）顶部另一侧安装有连接臂（5），且连接臂（5）底部一侧固定连接有系统箱体（4）。

2.根据权利要求1所述的一种基于图案的PCB板孔位智能检测系统，其特征在于：所述定位夹紧机构（6）包括伺服电机（601）、夹紧板（602）、限位孔（603）、连接块（604）、轴承块（605）、双向丝杆（606）、导向块（607）、导向杆（608）和活动块（609），安装箱体（12）一侧中心固定连接有伺服电机（601），且伺服电机（601）输出端活动贯穿安装箱体（12）一侧中心，伺服电机（601）输出端固定连接有双向丝杆（606），且双向丝杆（606）中心两端对称安装有活动块（609），活动块（609）与双向丝杆（606）通过滚珠螺母配合连接，且活动块（609）底部安装有导向块（607），导向块（607）中心贯穿有导向杆（608），且导向杆（608）与导向块（607）滑动连接，导向杆（608）两端分别与安装箱体（12）内部两侧固定连接，活动块（609）顶部安装有连接块（604），且连接块（604）顶部安装有夹紧板（602），夹紧板（602）顶部活动贯穿限位孔（603），且限位孔（603）开设在安装箱体（12）顶部中心。

3.根据权利要求2所述的一种基于图案的PCB板孔位智能检测系统，其特征在于：所述双向丝杆（606）两端分别转动连接有轴承块（605），且轴承块（605）安装在安装箱体（12）内部两侧中心。

4.根据权利要求1所述的一种基于图案的PCB板孔位智能检测系统，其特征在于：所述系统箱体（4）底部中心安装有图像采集模块（14），且系统箱体（4）底部一侧安装有吹灰清洁模块（13），系统箱体（4）内部一侧安装有电路板（15），且电路板（15）上安装有图像识别模块（16）、数据处理模块（17）、对比模块（18）、判断模块（19）、异常反馈模块（20）、数据储存模块（21）、异常报警模块（22）和无线收发模块（23）。

5.根据权利要求4所述的一种基于图案的PCB板孔位智能检测系统，其特征在于：所述数据处理模块（17）包括特征点提取模块（1701）和冗余剔除模块（1702），异常反馈模块（20）包括类型判别模块（2001）、异常记录模块（2002）和异常分析模块（2003）。

6.根据权利要求1所述的一种基于图案的PCB板孔位智能检测系统，其特征在于：所述机架（1）一侧底部安装有驱动气缸（3），且驱动气缸（3）输出端固定连接有第一推板（2），机架（1）底部四角位置分别安装有支撑腿（10）。

7.一种如权利要求1至6任一所述的基于图案的PCB板孔位智能检测系统的智能检测方法，其特征在于：包括步骤一，自动上料；步骤二，定位装夹；步骤三，吹灰采集；步骤四，对比分析；步骤五，异常判断；步骤六，异常处理；

其中上述步骤一中，首先利用传送带（11）进行上料，传送带（11）将PCB板运输到安装箱体（12）的一侧，此时往复气缸（8）开始工作，输出端伸长，随即带动第二推板（7）向安装箱体（12）方向运动，继而将PCB板推到安装箱体（12）顶部中心，完成PCB板的自动上料；

其中上述步骤二中，当步骤一中的PCB板上料完成后，此时打开伺服电机（601），伺服电机（601）输出端开始转动，随即带动双向丝杆（606）转动，继而带动活动块（609）沿着双向丝杆（606）对中运动，然后带动连接块（604）对中运动，随即带动夹紧板（602）对中运动，从而利用夹紧板（602）对PCB板进行定位夹持固定；

其中上述步骤三中，当步骤二中的PCB板定位夹持完成后，此时打开吹灰清洁模块（13），吹灰清洁模块（13）开始吹气清洁PCB板表面的灰尘，完成后备用，吹灰清理完成后，打开图像采集模块（14），图像采集模块（14）开始采集PCB板的正面图像；

其中上述步骤四中，当步骤二中的PCB板的正面图像采集完成后，数据传递到图像识别模块（16）进行识别，随后利用数据处理模块（17）中的特征点提取模块（1701）提取识别后的图像上的特征点，即孔位，随后利用冗余剔除模块（1702）剔除冗余干扰的特征点，随即完成孔位的识别，冗余剔除完成后，利用对比模块（18）将识别的孔位与事先预定的合格品的孔位进行重合对比；

其中上述步骤五中，当步骤四中的对比完成后，利用判断模块（19）进行判断，判断孔位是否正常，若正常，则此时伺服电机（601）反向转动，继而夹紧板（602）松开对PCB板的夹持固定，随后驱动气缸（3）开始工作，继而驱动气缸（3）的输出端伸长，随后带动第一推板（2）向传送带（11）方向运动，从而将检测完成后的PCB板输送到传送带（11）上，继而输送到下一工序；

其中上述步骤六中，当步骤五中的孔位判断为不正常时，此时异常报警模块（22）开始报警，提醒工作人员及时查看异常情况，随后异常反馈模块（20）中的类型判别模块（2001）对异常类型进行判断，随后异常记录模块（2002）记录异常数据，继而异常分析模块（2003）分析异常的原因，随后异常数据传递到数据储存模块（21）中进行储存，随后数据通过无线收发模块（23）传递到后台服务器中进行进一步的分析处理。

8.根据权利要求7所述的智能检测方法，其特征在于：所述步骤六中，异常情况包括数量异常和孔位异常。

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