CN114228361B - 一种数字标识的赋码方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种数字标识的赋码方法，属于数字标识技术领域，解决了现有技术中喷码标识易撕毁、磨损、脱落且读码效率低的问题。本发明包括：步骤S1：通过墨滴观测单元对赋码打印头进行墨滴状态检测；步骤S2：通过动态喷墨单元对印制电路板进行标识码打印和校验；标识码校验完成后，通过紫外线固化单元对标识码进行固化，完成对印制电路板的赋码；步骤S3：重复步骤S1和步骤S2，完成对多块印制电路板的赋码。本发明实现了对物品的自动化赋码。

Description

一种数字标识的赋码方法
技术领域
本发明涉及数字标识技术领域，尤其涉及一种数字标识的赋码方法。
背景技术
几乎所有标准的EMS(电子制造服务)企业与其终端研发，都在对产品进行过程可追溯性的管理，印制电路板作为目前电子元件业中最重要的部件之一，几乎应用到了所有的电子产品上，被称为：“电子系统最核心部件”。随着印制电路板品质要求日益提高，为更好地实现生产中产品的质量信息管控，在印制电路板上标记条形码、二维码等信息追溯系统应运而生，标签或者油墨喷印成为目前最主要的标识方式。现有的纸质标签采用非接触方式在产品上喷印出相应的、数字字母、一维码、二维码、图形、LOGO、汉字等作为标识，产品使用标识后具有良好的可追溯性，在生产过程中采集相应的数据信息，可以提升企业的质量管理及区域管理的能力。
但是，标签具有易撕毁、磨损、脱落，无法追踪物品信息的缺陷，不能对现有联网设备进行有效的标识管理以及信息获取，且人工贴签的时间成本高。同时，由于条形码、二维码、电子标签极易复制，难以满足数据标识的安全要求。
在材料本身上喷涂油墨喷码可以做到耐高温、耐溶剂等功能，也特性根据材料的不同，也可以做到挥发性速干与高温基本对于PCB基材来说是做到了类似于标签一样的无损功能，但其由于是喷墨，几乎所有的都是溶剂性，含有一定程度的挥发性，而且也受限于其不同产品喷头的分辨率，导致读码效率低。
现有技术中，车间对电路板产品的质量管控，以及对产品进度、流程、批次的实时查看与监管，通常在电路板表面粘贴纸质或标记可读的二维码或者条形码等标识。然而，纸质标签易脱落、磨损，且人工贴签成本高；激光雕刻对印制电路板掩锡层具有一定的破坏性。针对电路板车间质量管控常用的几种标识技术在使用过程中存在的典型缺陷问题，需要提出了一种新型的数字标识技术，克服上述缺陷。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种数字标识的赋码方法，用以解决现有喷码标识易撕毁、磨损、脱落，以及读码效率低的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一种数字标识的赋码方法，包括以下步骤：
步骤S1：通过墨滴观测单元对赋码打印头进行墨滴状态检测；
步骤S2：通过动态喷墨单元对印制电路板进行标识码打印和校验；标识码校验完成后，通过紫外线固化单元对标识码进行固化，完成对印制电路板的赋码；
步骤S3：重复步骤S1和步骤S2，完成对多块印制电路板的赋码。
进一步地，所述步骤S1中，墨滴观测单元包括：高速同步相机和频闪LED灯。
进一步地，所述步骤S1中，频闪LED灯闪烁的同时高速同步相机对赋码打印头喷射出的墨滴进行拍照；在墨滴降落过程中，频闪LED灯多次闪烁，高速同步相机对墨滴进行多次拍照；通过识别多次拍摄的墨滴图像和位置，判断墨滴的大小、速度。
进一步地，所述步骤S2中，对印制电路板进行赋码之前，进行印制电路板上料。
进一步地，所述步骤S2中，印制电路板的上料过程为：上料机构上的第一吸盘对上料储存区内的印制电路板进行吸取，并将印制电路板转移至皮带传送机构的传送皮带的上方；第一吸盘释放印制电路板，将印制电路板放置于传送皮带的喷墨准备区。
进一步地，所述步骤S2中，动态喷墨单元的赋码运动平台带动赋码打印头与皮带传送机构同步位移，使得赋码打印头的喷墨过程中赋码打印头与印制电路板移动速度同步，保持赋码打印头与被赋码的印制电路板相对静止。
进一步地，所述步骤S2中，标识码打印完成后：将标识码识别单元(210)移动到印制电路板的喷码位置进行检查校验，并将编码信息录入数据库。
进一步地，标识码识别单元包括：高速相机和红外线发射源。
所述步骤S2中，对标识码进行校验时，红外线发射源发出红外光线，使透明状态的标识码显示图像，并通过高速相机拍摄标识码的图像。
进一步地，所述步骤S3中，对印制电路板赋码完成后：
赋码后的印制电路板在皮带传送机构上从赋码工位输送至喷码完成区；收料机构的第二吸盘对赋码完成区的印制电路板进行吸取；并将印制电路板从喷码完成区移动到下料储存区的上方；第二吸盘释放印制电路板，将印制电路板放置于下料储存区的底板上。
进一步地，标识码为正多边形的点阵图像。
本发明技术方案至少能够实现以下效果之一：
1)本发明的赋码设备，可以应用在不同材料上的，类似于丝网印刷和喷涂工艺；不需要单独的区域进行赋码，所需赋码范围小，采用喷涂式赋码，可在异形面上进行赋码；减少人工成本和时间成本，标识码清晰，识读准确率高，不易脱落，不易磨损。
2)墨水材料常态下为透明，且添加光敏材料，在紫外线照射下固化，在红外线照射下显示形状，可以实现防复制、防篡改的功能，安全性高。
3)本发明的赋码设备的赋码方法，使用喷码技术将数字标识码打印在不同材质上，对墨滴进行点阵打印，完成新数字标识码从物理材料到数字标识的转换。
4)本发明的赋码设备。经过绝缘性、高低温、振动冲击、盐雾等环境适应性测试，使用该设备赋码，便捷可靠，PCB电路板标识码牢固、安全、易识读，有助于提高车间生产过程中的数据采集，从而提升产品质量管控。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明的赋码设备；
图2为本发明赋码设备的动态喷墨单元；
图3为本发明的动态喷墨单元的赋码运动平台；
图4为本发明的动态喷墨单元的赋码运动平台的主视图；
图5为本发明的赋码运动平台的Z向运动机构；
图6为本发明的赋码运动平台的Z向运动机构的主视图；
图7为本发明的赋码运动平台的X向运动机构；
图8为本发明的动态喷墨单元的喷码原理图；
图9为标识码识别单元的读码原理图；
图10为本发明的赋码设备的原理图；
图11为本发明的赋码设备的赋码流程图。
附图标记：
1-显示屏；2-上料机构；3-工控机；4-蓄电池；5-收料机构；6-紫外线固化单元；7-警示灯；8-动态喷墨单元；9-皮带传送机构9。
201-Y轴导轨；202-Y轴拖链；203-Y轴电机；204-X轴电机；205-X轴导轨；206-X轴拖链；207-Z轴电机；208-Z轴导轨；209-赋码打印头；210-标识码识别单元；211-传送皮带。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本发明的一个具体实施例，如图8-11所示，提供一种数字标识的赋码方法，包括以下步骤：
步骤S1：通过墨滴观测单元对赋码打印头209进行墨滴状态检测；
步骤S2：通过动态喷墨单元8对印制电路板进行标识码打印和校验；标识码校验完成后，通过紫外线固化单元6对标识码进行固化，完成对印制电路板的赋码；
步骤S3：重复步骤S1和步骤S2，完成对多块印制电路板的赋码。
所述步骤S1中，墨滴观测单元包括：高速同步相机和频闪LED灯。
进一步地，频闪LED灯闪烁的同时高速同步相机对赋码打印头209喷射出的墨滴进行拍照；在墨滴降落过程中，频闪LED灯多次闪烁，高速同步相机对墨滴进行多次拍照。
进一步地，将拍照结果反馈至工控机3，通过识别多次拍摄的墨滴图像和位置，进而判断墨滴的大小、速度；若墨滴大小和喷射速度达不到标准时，通过工控机3调整喷墨控制单元(PSC)的脉冲参数以及墨水温度、喷墨压力，实现对墨滴质量的调整。墨滴质量合格后，开始赋码打印工作。
所述步骤S2中，对印制电路板进行赋码之前，需要进行印制电路板上料。
上料过程为：上料机构2上的第一吸盘对上料储存区内的印制电路板进行吸取，并将印制电路板转移至皮带传送机构9的传送皮带211的上方；第一吸盘释放印制电路板，将印制电路板放置于传送皮带211的喷墨准备区。
上料后，皮带传送机构9将印制电路板从喷码准备区输送至赋码工位，并通过动态喷墨单元8进行标识码打印。
进一步地，所述步骤S2中，当动态喷墨单元8进入打印状态时：
Y轴运动机构带动X轴运动机构沿Y轴导轨201的方向滑移，使赋码打印头209位于赋码工位，赋码打印头209与传送皮带211上的印制电路板对齐。
X轴运动机构带动Z轴运动机构沿X轴导轨205方向滑移，调节赋码打印头209的水平位置，进而调整标识码在印制电路板上的赋码位置。
Z轴运动机构带动赋码打印头209上下移动，调节赋码打印头209与印制电路板之间的间距，使其位于指定打印高度。
所述步骤S2中，动态喷墨单元8的标识码打印过程为：
标识码上设置多个赋码点位，每个赋码点位代表一个二进制数字；具体地，赋码点位上喷射墨滴时，表示数字1；赋码点位处无墨滴时，表示数字0；赋码打印头209对多个赋码点位从左至右、从上至下依次赋码，使标识码具有确定的编码。
读取时，首先将标识码转换为二进制数字，再将二进制数字转换为十进制数字，表示该被赋码物品(印制电路板)的编码。
所述步骤S2中，动态喷墨单元8的赋码运动平台带动赋码打印头209与皮带传送机构9同步位移，使得赋码打印头209的喷墨过程中赋码打印头209与印制电路板移动速度同步，保持赋码打印头209与被赋码的印制电路板相对静止，实现喷射墨滴的准确性，保证标识码的准确度。
所述步骤S2中，标识码打印完成后：
将标识码识别单元(PVM)210移动到印制电路板的喷码位置进行检查校验，并录入数据库。具体地，标识码识别单元210包括：高速相机和红外线发射源；校验时，红外线发射源发出红外光线，使透明状态的标识码显示图像，进而通过高速相机拍摄标识码的图像。
进一步地，标识码识别单元210对标识码拍照完成后，将图像传至工控机3进行读取，并存入数据库。
本发明的一种具体实施方式中，所述步骤S2中，标识码识别单元校验合格后，通过紫外线固化单元6对标识码进行固化。紫外线固化单元6发出紫外线，墨滴为紫外光敏材质，在紫外线照射下固化并粘结于印制电路板上。
所述步骤S3中，对印制电路板赋码完成后：
赋码后的印制电路板在传送皮带211上从赋码工位输送至喷码完成区。
进一步地，收料机构5的第二吸盘对赋码完成区的印制电路板进行吸取；并将印制电路板从喷码完成区移动到下料储存区的上方；
进一步地，第二吸盘释放印制电路板，将印制电路板放置于下料储存区的底板上。
进一步地，随着赋码完成的印制电路板在下料储存区的连续放置，多块印制电路板依次堆叠，下料储存区的底板逐渐下降，使上表面的高度不变；便于第二吸盘的释放作业。
进一步地，本发明的赋码设备打印的标识码为正多边形的点阵图像。优选地，标识码为正四边形或正五边形。
示例性地，标识码为正四边形时，标识码设置N×N个赋码点位，每个赋码点位代表一个二进制数字；具体地，赋码点位上喷射墨滴时，表示数字1；赋码点位处无墨滴时，表示数字0；本发明的标识码，通过对赋码点位喷射墨滴，实现对标识码的打印。
进一步地，本发明的标识码，设置三个零位点位，所述标识码的编码均为零时，赋码喷打印头209在三个零位点位上喷射墨滴。具体地，零位点位与赋码点位不重合。
另外，由于墨水掺有紫外光敏剂，即使在暗光条件下长时间不用，也会有在喷头内固化，造成喷头阻塞的风险。因此当长时间不打印时需要将喷头内的墨水移除并用清洗剂清洗喷头和整个墨道。
实施例2
本发明的一个具体实施例，公开了一种用于实现实施例1中的赋码方法的赋码设备，用于对印制电路板进行赋码标识。具体地，如图1-7所示，本发明的赋码设备包括：显示屏1、上料机构2、工控机3、蓄电池4、收料机构5、紫外线固化单元6、警示灯7、动态喷墨单元8、皮带传送机构9。
本实施例中，被赋码物品为印制电路板。动态喷墨单元8用于向被赋码物品上喷射墨滴形成标识码，标识码为金属点阵图形。
如图1所示，所述显示屏1通过悬臂与赋码设备的外壳连接，显示屏1与悬臂之间转动连接；显示屏1相对于悬臂可做水平和竖直两方向的360度旋转；所述的显示屏1用来显示动态喷墨单元8的赋码状态，并操控赋码设备的动态喷墨单元8。
所述上料机构2置于皮带传送机构9的左侧，用于将印制电路板上料至皮带传送机构9；所述收料机构5位于皮带传送机构9的右侧，用于收集赋码后的印制电路板。需要被赋码的印制电路板通过上料机构2输送至皮带传送机构9，皮带传送机构9将印制电路板输送至喷码位置进行标识码打印，赋码完成后通过收料机构5进行收料，收料机构5将赋码完成后的印制电路板进行收集。
本发明的一种具体实施方式中，所述上料机构2、收料机构5与皮带传送机构9的传送皮带211保持水平高度一致，即上料机构2、收料机构5与传送皮带211三者的工作平面位于同一水平面。
具体地，上料机构2具有存储被赋码产品的功能。
进一步地，当印制电路板位于皮带传送机构9上时，通过动态喷墨单元8对印制电路板进行标识码打印。标识码打印完成后，通过紫外线固化单元6对标识码进行固化，使标识码凝结在印制电路板上，与印制电路板结合为一体。
进一步地，工控机3位于皮带传送机构9的下方，用于控制赋码设备的运行；蓄电池4用于为赋码设备的用电单元供电；警示灯7能够在所有印制电路板赋码完成后提示作业完成。
进一步地，工控机3为本发明的赋码设备的控制单元。具体地，工控机3通过控制上料机构2和收料机构5的运行，实现印制电路板的上料和下料；通过控制墨滴观测单元的高速同步相机实现墨滴质量监测；通过控制动态喷墨单元8实现标识码打印；通过控制标识码识读单元实现标识码解码和印刷质量检测；并控制紫外线固化单元6对检测合格的标识码进行固化。
所述紫外线固化单元6并列设置在动态喷墨单元8的右侧，且垂直于皮带传送机构9，且紫外线固化单元6位于于皮带传送机构9上方10厘米。
所述警示灯7位于赋码设备的右上方，有红绿两种颜色的灯泡组成；当赋码设备进行赋码工作时，警示灯7显示绿色，当赋码设备完成赋码工作时，警示灯7显示红色。
具体地，所述动态喷墨单元8与皮带传送机构9垂直，且与紫外线固化单元6保持平行；所述皮带传送机构9通过电机驱动，所述皮带传送机构9水平安装于动态喷墨单元8和紫外线固化单元6的下方，自左向右匀速旋转。
实施时，上料机构2内放置多块(例如：100块)印制电路板(PCB板)，最下面一块电路板最先进行赋码。最下方的印制电路板按照设定速度匀速下落至待赋码区，然后通过皮带传送机构9输送至赋码工位并通过动态喷墨单元8进行赋码。所有印制电路板赋码完毕后，警示灯6亮起。
进一步地，上料机构2包括第一吸盘和上料储存区；所述上料储存区用于存储未赋码的印制电路板。收料机构5包括第二吸盘和下料储存区，下料储存区用于放置赋码完成的印制电路板。
本发明的一种具体实施方式中，所述上料机构2的上料储存区具有两条导轨，导轨可调节宽度，适应不同宽度的印制电路板(PCB板)；两条导轨之间设置底板，印制电路板存储于底板上方，并通过导轨进行限位。同样的，所述收料机构5的下料储存区与上料储存区的结构相同，具有两条导轨，导轨可调节宽度，适应不同宽度的印制电路板(PCB板)。
实施时：第一吸盘吸取印制电路板，并将印制电路板从上料机构2的上料储存区转移到皮带传送机构9的传送皮带211上的喷码准备区；上料后，皮带传送机构9将印制电路板从喷码准备区输送至赋码工位，赋码完成后，将印制电路板从赋码工位输送至喷码完成区；同时，第二吸盘将赋码完毕的印制电路板从喷码完成区移动到收料机构5的下料储存区。
进一步地，吸盘安装在吸盘支架上，吸盘支架上安装有多个吸盘，吸盘位置可以手动调节以适应不同规格的电路板。
进一步地，由于吸盘的吸附高度和释放高度固定，因此上料储存区和下料储存区上均设置高度调节装置，以适应不同厚度和数量的电路板堆放；即上料储存区和下料储存区的底板高度可调。
所述收料机构5接收已赋码的印制电路板并存储于下料储存区，并将后续已赋码印制电路板逐一存储于已存储印制电路板的上方。
随着多个印制电路板的赋码完成，上料储存区的印制电路板数量逐渐减少，下料储存区的印制电路板的数量逐渐增加，上料储存区的底板高度逐渐升高，下料储存区的底板高度逐渐降低，使吸盘能够始终在固定的高度完成对印制电路板的吸取和释放。
本发明的一种具体实施方式中，所述动态喷墨单元8包括：赋码运动平台、赋码打印头209和标识码识读单元。由于印制板的最大物理尺寸接近500mm×500mm，打码时滑台的移动速度接近800mm/s，而打印码字内各点的间隔在几百um，对滑台的速度、精度等方面的要求非常高。为了满足整体性能要求，本发明的赋码运动平台三自由度运动机构，包括：X向运动机构、Y向运动机构和Z向运动机构，能够实现相互垂直的X向、Y向和Z向三个方向的直线位移运动。
本发明的一种具体实施方式中，Y向运动机构包括：Y轴导轨201、Y轴拖链202和Y轴电机203。所述Y轴导轨201有两条，分别固定于皮带传送机构9的传送皮带211两侧，且平行于传送皮带211；所述X向运动机构滑动安装在Y轴导轨上，所述Y轴电机用于驱动所述X向运动机构沿Y轴导轨201滑移。
进一步地，所述Y轴拖链202分别连接Y轴导轨和Y轴电机203；所述Y轴电机203固定于Y轴导轨上方；Y轴拖链202并列设置在Y轴导轨201的外侧，Y轴拖链202的下方设置第一拖链铺板，所述Y轴拖链202铺展在所述第一拖链铺板上，如图2所示。
具体地，所述Y轴拖链202为U型结构，且Y轴拖链202为可弯曲结构；Y轴拖链202的一端与第一拖链铺板固定，另一端与X向运动机构固定，当X向运动机构沿Y轴导轨201滑移时，所述Y轴拖链202在第一拖链铺板上铺展或收起。
本发明的一种具体实施方式中，X向运动机构包括：X轴电机204、X轴导轨205和X轴拖链206。所述X轴电机204固定于X轴导轨205一端；所述X轴导轨205垂直横架于两个Y轴导轨201的上方，且能够相对滑移；所述X轴导轨205的上方滑动设置Z轴导轨208，所述X轴电机204用于驱动所述Z轴导轨208沿X轴导轨205滑移。
进一步地，所述X轴拖链206并列设置在X轴导轨205的一侧，X轴拖链206的下方设置第二拖链铺板，所述X轴拖链206铺展在所述第二拖链铺板上，如图2所示。
具体地，所述X轴拖链206为U型结构，且X轴拖链206为可弯曲结构；X轴拖链206的一端与第二拖链铺板的端部固定，另一端与Z向运动机构固定，当Z向运动机构沿X轴导轨205滑移时，所述X轴拖链206在第二拖链铺板上铺展或收起。
本发明中，X轴拖链206的作用：Z向运动机构与工控机3和蓄电池4之间通过连接线相连；所述连接线包括：控制伺服电机供电线，伺服编码器的线，伺服刹车线，相机电源线和数据线，激光器的供电线，打印头控制线，墨水管路线等。将连接线穿插在X轴拖链206内部，可以使这些连接线在X轴电机204带动Z轴运动机构滑移时，连接线不会四处跑动拉扯。
本发明中，Y轴拖链202的作用：X轴运动机构与工控机3和蓄电池4之间通过连接线相连；连接线包括控制伺服电机供电线，伺服编码器的线，伺服刹车线，相机电源线和数据线，激光器的供电线，打印头控制线，墨水管路线等。连接线穿插在Y轴拖链202内部，在Y轴电机203带动X轴运动机构滑移时，使连接线同步Y轴拖链202动作，连接线不会四处跑动拉扯。
本发明的一种具体实施方式中，Z向运动机构包括：Z轴电机207、Z轴导轨208和滑块。
所述Z轴导轨208垂直于X轴导轨205设置，并滑动连接；所述Z轴电机207固定于Z轴导轨208的正上方；滑块滑动安装在Z轴导轨208上，并Z轴电机207驱动滑移。所述赋码打印头209通过滑块滑动安装在Z轴导轨208上，且所述赋码打印头209通过Z轴电机207驱动沿Z轴导轨208滑移。
进一步地，所述动态喷墨单元8还包括：标识码识别单元210；所述标识码识别单元210垂直于所述皮带传送机构9设置，用于对赋码打印头209打印的标识码进行校验和识别。
所述标识码识别单元210安装在Y轴导轨208上，且与赋码打印头209并列设置。所述标识码识别单元210与赋码打印头209初始位置水平对齐。所述标识码识别单元210能够在赋码打印头209打印完成后对标识码进行拍照和读取，确认是否打印合格。
进一步地，皮带传送机构9的所述传送皮带211安装在动态喷墨单元8的中间，平行于Y轴导轨201设置，且垂直于X轴导轨205。
实施时：所述动态喷墨单元8接收一块待赋码印制电路板到达赋码区，墨滴观测单元首先观测赋码打印头209的滴墨状态是否良好，如果良好则进入打码状态。
所述Y轴电机203首先运转，带动Y轴拖链202至印制电路板指定的打码区域。
所述X轴电机204依次运转，带动X轴拖链206至印制电路板指定的打码区域。
所述Z轴电机207最后运转，带动赋码打印头209调节至与印制电路板的间距为指定间距。
所述赋码打印头209前段红外线装置照射至指定打码区域时，则表示XY轴调节良好，赋码开始。
所述赋码打印头209在赋码区进行逐行开始喷码，由上至下，直至最后一行赋码完毕，赋码打印头209回到原点位置。
所述传送皮带211将已赋码印制电路板传送至固化位置，紫外线固化单元6将已赋码印制电路板进行UV照射固化。固化完毕传送至存储区。
进一步地，赋码运动平台是一个XYZ三维直线滑台，主要背负赋码打印头209移动至指定位置对印制电路板(PCB)进行喷码；可在最大物理尺寸500×500mm的印制电路板上赋码，赋码时滑台的移动速度设计为800mm/s，同一标识码内各点的间隔为几百um，因此对滑台的速度、精度要求非常高。
具体地，本发明的赋码运动平台，通过电机闭环直驱的高精度滚珠丝杠实现各个导轨之间的相对滑移，保证10um的重复精度、800mm/s的移动速度和350mm的有效行程。X向运动机构、Z向运动机构与Y向运动机构的驱动原理相同。Y向运动机构采用Y轴电机203驱动X轴导轨205沿Y轴导轨201滑移，X向运动机构通过X轴电机204驱动Z轴导轨208沿X轴导轨205滑移；Z向运动机构通过Z轴电机207驱动赋码打印头209沿Z轴导轨208滑移，如图2所示。
具体地，X向运动机构和Y向运动机构带动赋码打印头209在水平面进行位置调节，使赋码打印头209与印制电路板(PCB)上的赋码位置对齐；Z向运动机构通过驱动赋码打印头209沿Z轴导轨201滑移，实现对赋码打印头209的高度调节，保证赋码打印头209距离不同规格的待打印电路板表面的间距都在1mm之内。
本发明的赋码打印头209采用高性能的压电陶瓷喷头对纳米材料墨水进行定量、稳定、按需喷射。压电陶瓷喷头根据压电陶瓷的逆压电效应(即对压电晶体施加电场而引起晶体形变的现象)，由压电陶瓷驱动电源施加电压于压电晶体上、压电晶体拉伸、压迫墨水导管、使墨水喷出喷嘴口、再由压电陶瓷驱动电源施加反向电压于压电晶体上。在压电晶体复原过程中，将墨流拉断，形成定量墨滴。压电陶瓷驱动电源输出波形幅值最大值能达到100V，电压上升和下降时间控制在1μs到3μs。而且驱动电源具有分辨率高、电压可控性强、波形频率高、纹波小、稳定性好的特点。
进一步地，本发明的赋码设备还设有喷墨控制单元。由于要克服墨水的粘度、颗粒等因素影响，保证喷射出来的每一个墨滴的大小、速度保持一致，喷墨控制单元(PSC)还要对墨水的温度、压力等进行精确控制，从而保证墨水粘度和喷射初始状态一致。本系统采用PID控制TEC半导体制冷器实现精密温控，从而实现墨水粘度的稳定一致。采用高精度压力传感器进行压力检测，然后通过PWM方式控制直流隔膜泵，进而调节控制墨水的压力。
进一步地，本发明的赋码设备还设有墨滴观测单元(DVM)；优选地，墨滴观测单元设置在赋码设备的机架上或者设置在赋码运动平台上。墨滴观测单元用于观测墨滴颗粒大小、喷射速度以及是否有卫星滴等，在进行喷码前需要对墨滴状态进行校准确认，通过墨滴观测单元观测墨滴状态，并通过喷墨控制单元对墨滴状态进行调整，直至达到喷码标准。
具体地，墨滴观测单元包括高速同步相机和频闪LED光源。通过频闪LED光源提供光照，并通过高速同步相机进行拍照；优选地，高速同步相机设置在赋码打印头209的侧面；墨滴观测单元的拍照时刻与墨滴喷射时刻同步。并且通过设置高速同步相机的延迟时间，即可观测到墨滴喷射后至与印制电路板接触前的不同时刻的墨滴状态。
本发明的赋码设备，通过墨滴观测单元实现墨滴在线监测功能；具体地，通过高速同步相机对压电喷头喷射出来的墨滴大小、速度等进行评估，并通过调节喷墨控制单元(PSC)的驱动脉冲参数以及墨水温度、压力调节喷射墨滴质量。进一步地，通过高速同步相机对压电陶瓷喷头喷射出来的墨滴大小、速度等进行评估，进而将观测结果反馈至工控机3，进而通过工控机3调节喷墨控制单元(PSC)的驱动脉冲参数以及墨水温度、压力等控制喷射墨滴质量。
进一步地，紫外线固化单元6用于对标识码墨水进行紫外线固化。即墨水中掺有紫外光敏剂，在紫外线辐射下，液态紫外线光敏材料中的光敏剂在紫外线的刺激下变为自由基或阳离子，从而引发具有活性官能团的高分子材料(树脂)聚合成不溶的固体涂膜，从而实现对液态喷码的固化。本发明采用紫外线固化能够实现瞬时干燥，不产生挥发性有机成分(VOC)的挥发，而且具有很高的表面耐抗性能、抗摩擦和抗刮挠性能。
具体地，紫外线固化单元6采用紫外线灯提供紫外线照射。要保证固化效果，需要的足够光功率密度以及照射时间，本发明采用高功率密度的紫外线LED灯实现固化效果，极大的降低了系统功耗和设备体积。
本发明的赋码设备实施时：
所述赋码打印头209初始位置位于Y轴导轨201与X轴导轨205的夹角处，并贴近墨滴观测单元。对赋码打印头209喷出的墨滴进行检测，检测合格后，进行赋码打印工作。
打印时，通过吸盘将PCB板从上料储存区放置到喷码准备区，通过赋码打印头209将墨水材料打印于印制电路板表面，在物体表面形成标识码(融合性数字标记)，再通过特殊光学手段实现数据的快速识别；打印完成后，将赋码完毕的PCB板从喷码准备区移动到下料储存区；
进一步地，本发明的赋码设备具有墨水清洗功能，能够进行半自动上墨和卸墨，对喷头和墨道进行清洗，防止阻塞。
本发明的标识码可作用于不同材质，附着性高，不易磨损，能够适应恶劣的应用环境。不同于常用标识码，本发明的标识码由纳米材料制成，使用远红外线光来标识物体信息，相较于传统的二维码、条形码技术，由于其不可被肉眼识别，不易复制，安全性高，也保证了嵌入每一个产品的数字标识码的唯一性。
进一步地，所述赋码打印头209一端安装红外线定位装置。所述红外线定位装置能够对皮带传送机构9的传送皮带211上的印制电路板进行定位，并确定喷码位置。
本发明中，Y轴导轨201、X轴导轨205和Z轴导轨208均为采用低温镀黑铬处理的直线导轨；由于，标识码为无数个小点组成的点阵式结构，因此，赋码设备打码间距达到微米级，该导轨刚性强，精度高，噪音小，适合高速运动；研磨级丝杆精度可达0.005mm。
本发明的一种具体实施方式中，由于喷码打印设备中存在高速运动部件，且运动位置需要精确控制到几十微米的水平，为了最大限度地减少外界振动和自身运动的影响，本发明的赋码设备整体安装在机械底座上，机械底座采用加厚钢制型材整体焊接而成，从而提供一个坚固稳定的机械底座承载上述运动滑台。机械底座内部空间可以放置赋码设备的系统电气元件。
与现有技术相比，本实施例提供的技术方案至少具有如下有益效果之一：
1.本发明的能够对印制电路板编码标识进行低温固化的赋码设备，所赋标识码相较于普通二维码或条形码的纸质标签或喷墨打印码，本发明的赋码设备所赋的标识码耐摩擦、耐潮湿、耐腐蚀、耐高温、不易脱落。且赋码速率高，可以节省大量人工贴签的成本；识读准确率高，分辨率高，识读效率高。
2.本发明的墨水内添加红外光敏材料，常态为透明状态，在红外线照射下显示标识码，不可被肉眼识别，不易复制，并采用加密算法，安全性更高；赋码过程中没有挥发性有机化合物产生；赋码设备故障率低，维修费用低。
3.本发明的赋码设备及方法，将物品编码转换为点阵墨滴作为数字标识，并通过紫外线固化在物体表面形成融合性数字标记，再通过远红外线光来标识物体信息。本发明的赋码方法，标识码常态透明肉眼难以识别，红外光下显示为墨滴点阵，经过解码后才能读取真实编码，实现了对数据的多重加密保护。
目前，本发明的赋码设备已在电路板生产车间得到成功应用，工人将批量印制电路板放在赋码设备左侧上板区，设备完成自动化批量赋码，存储在右侧下板区，一次可以完成约100张印制电路板的赋码，平均每个印制电路板赋码时间为1分钟。在对已赋码的PCB产品进行环境适应性测试中，附着在印制电路板上的标识码具有绝缘性，不影响印制电路板的正常使用；经过高温260℃回炉，低温-30℃测试，标识码没有损坏；通过1000次以上的振动冲击试验，标识码在印制电路板上不脱落；经过盐雾测试，标识码完整，没有化学腐蚀。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种数字标识的赋码方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：通过墨滴观测单元对赋码打印头(209)进行墨滴状态检测；
步骤S2：通过动态喷墨单元(8)对印制电路板进行标识码打印和校验；标识码校验完成后，通过紫外线固化单元(6)对标识码进行固化，完成对印制电路板的赋码；
步骤S3：重复步骤S1和步骤S2，完成对多块印制电路板的赋码；
所述步骤S2中，印制电路板的上料过程为：上料机构(2)上的第一吸盘对上料储存区内的印制电路板进行吸取，并将印制电路板转移至皮带传送机构(9)的传送皮带(211)的上方；第一吸盘释放印制电路板，将印制电路板放置于传送皮带(211)的喷墨准备区；
所述步骤S2中，动态喷墨单元(8)的赋码运动平台带动赋码打印头(209)与皮带传送机构(9)同步位移，使得赋码打印头(209)的喷墨过程中赋码打印头(209)与印制电路板移动速度同步，保持赋码打印头(209)与被赋码的印制电路板相对静止；
所述赋码打印头(209)一端安装红外线定位装置；所述红外线定位装置能够对皮带传送机构(9)的传送皮带(211)上的印制电路板进行定位，并确定喷码位置；
所述赋码运动平台包括：X向运动机构、Y向运动机构和Z向运动机构；
所述Y向运动机构包括：Y轴导轨(201)、Y轴拖链(202)和Y轴电机(203)；所述Y轴导轨(201)有两条，分别固定于皮带传送机构(9)的传送皮带(211)两侧，且平行于传送皮带(211)；所述X向运动机构滑动安装在Y轴导轨上，所述Y轴电机用于驱动所述X向运动机构沿Y轴导轨(201)滑移；
所述Y轴拖链(202)分别连接Y轴导轨和Y轴电机(203)；所述Y轴电机(203)固定于Y轴导轨上方；Y轴拖链(202)并列设置在Y轴导轨(201)的外侧，Y轴拖链(202)的下方设置第一拖链铺板，所述Y轴拖链(202)铺展在所述第一拖链铺板上；
所述Y轴拖链(202)为U型结构，且Y轴拖链(202)为可弯曲结构；Y轴拖链(202)的一端与第一拖链铺板固定，另一端与X向运动机构固定，当X向运动机构沿Y轴导轨(201)滑移时，所述Y轴拖链(202)在第一拖链铺板上铺展或收起；
所述X向运动机构包括：X轴电机(204)、X轴导轨(205)和X轴拖链(206)；所述X轴电机(204)固定于X轴导轨(205)一端；所述X轴导轨(205)垂直横架于两个Y轴导轨(201)的上方，且能够相对滑移；所述X轴导轨(205)的上方滑动设置Z轴导轨(208)，所述X轴电机(204)用于驱动所述Z轴导轨(208)沿X轴导轨(205)滑移；
所述X轴拖链(206)并列设置在X轴导轨(205)的一侧，X轴拖链(206)的下方设置第二拖链铺板，所述X轴拖链(206)铺展在所述第二拖链铺板上；
所述X轴拖链(206)为U型结构，且X轴拖链(206)为可弯曲结构；X轴拖链(206)的一端与第二拖链铺板的端部固定，另一端与Z向运动机构固定，当Z向运动机构沿X轴导轨(205)滑移时，所述X轴拖链(206)在第二拖链铺板上铺展或收起；
所述步骤S2中，标识码打印完成后：将标识码识别单元(210)移动到印制电路板的喷码位置进行检查校验，并将编码信息录入数据库；
所述标识码为正多边形的点阵图像；
所述步骤S2中，动态喷墨单元(8)的标识码打印过程为：
标识码上设置多个赋码点位，每个赋码点位代表一个二进制数字；具体地，赋码点位上喷射墨滴时，表示数字1；赋码点位处无墨滴时，表示数字0；赋码打印头(209)对多个赋码点位从左至右、从上至下依次赋码，使标识码具有确定的编码；
读取时，首先将标识码转换为二进制数字，再将二进制数字转换为十进制数字，表示被赋码的印制电路板的编码；
所述上料机构(2)置于皮带传送机构(9)的左侧，用于将印制电路板上料至皮带传送机构(9)；所述收料机构(5)位于皮带传送机构(9)的右侧，用于收集赋码后的印制电路板；
所述动态喷墨单元(8)还包括：标识码识别单元(210)；所述标识码识别单元(210)垂直于所述皮带传送机构(9)设置，用于对赋码打印头(209)打印的标识码进行校验和识别；
所述紫外线固化单元(6)并列设置在动态喷墨单元(8)的右侧；
所述步骤S2中，标识码识别单元校验合格后，通过紫外线固化单元(6)对标识码进行固化；紫外线固化单元(6)发出紫外线，墨滴为紫外光敏材质，在紫外线照射下固化并粘结于印制电路板上；
所述步骤S1中，墨滴观测单元包括：高速同步相机和频闪LED灯；
所述步骤S1中，频闪LED灯闪烁的同时高速同步相机对赋码打印头(209)喷射出的墨滴进行拍照；在墨滴降落过程中，频闪LED灯多次闪烁，高速同步相机对墨滴进行多次拍照；通过识别多次拍摄的墨滴图像和位置，判断墨滴的大小、速度；
所述步骤S2中，对印制电路板进行赋码之前，进行印制电路板上料；
标识码识别单元(210)包括：高速相机和红外线发射源；
所述步骤S2中，对标识码进行校验时，红外线发射源发出红外光线，使透明状态的标识码显示图像，并通过高速相机拍摄标识码的图像；
所述步骤S3中，对印制电路板赋码完成后：
赋码后的印制电路板在皮带传送机构(9)上从赋码工位输送至喷码完成区；收料机构(5)的第二吸盘对赋码完成区的印制电路板进行吸取；并将印制电路板从喷码完成区移动到下料储存区的上方；第二吸盘释放印制电路板，将印制电路板放置于下料储存区的底板上；第一吸盘和第二吸盘的吸附高度和释放高度固定；
上料储存区和下料储存区的底板高度可调；
随着多个印制电路板的赋码完成，上料储存区的印制电路板数量逐渐减少，下料储存区的印制电路板的数量逐渐增加，上料储存区的底板高度逐渐升高，下料储存区的底板高度逐渐降低，使吸盘能够始终在固定的高度完成对印制电路板的吸取和释放；
所述标识码识别单元(210)对标识码拍照完成后，将图像传至工控机(3)进行读取，并存入数据库。
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