CN114384094A - 一种pcb线路焊点的机器视觉检查设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及PCB检测技术领域，尤其涉及一种PCB线路焊点的机器视觉检查设备及方法。其技术方案包括：调节座以及对调节座倾角调节的可调式底座，所述可调式底座上设置有机壳；所述调节座上设置有对PCB定位的PCB定位座；还包括工业视觉相机，所述机壳通过横向驱动机构驱动工业视觉相机移动对倾角未调节时PCB以及倾角调节后的PCB线路焊点检查。本发明通过对PCB水平状态、倾斜状态均进行检测，并与预先设计的PCB线路焊点的多角度模拟图像信息比对，从而避免只从一个水平PCB的垂直投影面图像误判PCB的合格率，不仅可以判断焊点点位是否正确同时可以判断焊点的饱和度是否达标。

Description

一种PCB线路焊点的机器视觉检查设备及方法
技术领域
本发明涉及PCB检测技术领域，尤其涉及一种PCB线路焊点的机器视觉检查设备及方法。
背景技术
PCB(Printed Circuit Board)，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线路焊点的检测需要人工通过PCB板焊点视觉检测设备，观察PCB板上焊点，判定是否合格；
经对现有技术的研究，授权公告号为CN214794527U的专利公开了一种基于AI技术的PCB板焊点视觉检测设备，具体的，其可以拉动PCB板固定装置，让二号滑块在二号滑槽内移动，或旋转连接板，一号滑块上圆形凹槽内的钢珠沿着一号滑槽移动，可以观察PCB板向上表面不同位置的焊点；
上述专利以及现有技术中检测PCB线路焊点一般通过垂直投影面的对不同位置的焊点检测，即使在焊点饱和度不足的情况下，垂直投影面与预计PCB线路焊点图像相同，也会造成PCB线路焊点合格的错觉。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中存在的问题，提出一种可以对PCB角度调节后多种垂直投影面进行检测的的PCB线路焊点的机器视觉检查设备及方法。
本发明的技术方案：一种PCB线路焊点的机器视觉检查设备及方法，包括
调节座以及对调节座倾角调节的可调式底座，所述可调式底座上设置有机壳；
所述调节座上设置有对PCB定位的PCB定位座；
还包括工业视觉相机，所述机壳通过横向驱动机构驱动工业视觉相机移动对倾角未调节时PCB以及倾角调节后的PCB线路焊点检查。
优选的，所述可调式底座包括底座主体，底座主体内侧设置有直线驱动机构a、直线驱动机构b、直线驱动机构c以及直线驱动机构d；
所述直线驱动机构a、直线驱动机构b、直线驱动机构c以及直线驱动机构d的活塞杆均通过调节组件与调节座相连接；
通过调节直线驱动机构a、直线驱动机构b、直线驱动机构c以及直线驱动机构d的活塞杆的伸缩长度调节调节座的倾斜角度；
所述底座主体还通过辅助连接组件与调节座进行辅助连接。
优选的，所述调节座包括板体，板体的边线中部均转动设置有磁吸件a；
所述磁吸件a的磁吸面均设置有电触头a。
优选的，所述调节组件包括与直线驱动机构的活塞杆固定的铰接座，铰接座上转动安装有转轴，转轴通过支撑杆固定有磁吸件b，磁吸件b的磁吸面设置有与电触头a接触产生电信号的电触头b；
所述铰接座上还设置有驱动转轴转动的驱动电机。
优选的，还包括中央处理设备，所述中央处理设备接收电触头a与电触头b接触产生的电信号并根据电信号控制直线驱动机构a、直线驱动机构b、直线驱动机构c、直线驱动机构d、横向驱动机构、调节组件以及工业视觉相机的工作状态。
优选的，所述辅助连接组件包括固定在底座主体内的撑杆，撑杆的自由端通过万向接头连接有伸缩杆；
所述伸缩杆的伸缩杆通过球形接头与调节座底部滚动连接。
优选的，所述中央处理设备还与外部控制终端设备无线/有线连接；
外部控制终端设备具有PCB预处理焊点信息以及PCB调节倾角后的线路焊点信息。
一种PCB线路焊点的机器视觉检查方法，利用上述的PCB线路焊点的机器视觉检查设备，并获取外部控制终端设备的PCB预处理信息，具体包括如下步骤；
S100：获取PCB线路焊接后焊点的多角度模拟图像信息；
S200：通过工业视觉相机获取PCB线路焊接焊点的第一图像，并使第一图像与模拟图像比对；
S300：利用角度调节底座将PCB旋转一定角度后，利用工业视觉相机获取PCB旋转后线路焊接焊点的第二图像；
S400：将第二图像与旋转对应角度后的PCB线路焊点模拟图像比对；
S500：根据需要重复上述S200-S400的步骤，判断比对结果是否超出预设阈值。
优选的，所述S500中，当比对结果超出预设阈值时，即判定PCB线路焊点具有缺陷；当比对结果未超出预设阈值时，即判定PCB线路焊点合格。
优选的，所述S100中，PCB线路焊接后焊点的多角度模拟图像信息包括预计PCB线路焊点图像信息，焊点点位信息、焊点饱和度信息以及PCB角度调节后焊点的投影面积信息。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
通过对PCB水平状态、倾斜状态均进行检测，并与预先设计的PCB线路焊点的多角度模拟图像信息比对，从而避免只从一个水平PCB的垂直投影面图像误判PCB的合格率，不仅可以判断焊点点位是否正确还可以判断焊点的饱和度是否达标。
附图说明
图1给出了本发明中PCB线路焊点的机器视觉检查设备的结构示意图；
图2为本发明中PCB线路焊点的机器视觉检查设备中可调式底座的结构示意图；
图3为本发明中调节座的结构示意图；
图4为本发明中调节组件的结构示意图；
图5为本发明中辅助连接组件的结构示意图；
图6为PCB处于水平状态的结构示意图；
图7为图6中PCB的垂直向投影视图；
图8为PCB沿第一方向旋转45°后的结构示意图；
图9为图8中PCB的垂直向投影视图；
图10为PCB沿第二方向旋转45°后的结构示意图；
图11为图10中PCB的垂直向投影视图；
图12为本发明中PCB线路焊点的机器视觉检查设备及方法的流程框图。
附图标记：100机壳；
200中央处理设备；
300可调式底座；310底座主体；320直线驱动机构a；330直线驱动机构b；340直线驱动机构c；350直线驱动机构d；
400调节座；410板体；420磁吸件a；430电触头a；440球形接口；
500横向驱动机构；
600工业视觉相机；
700PCB定位座；
800辅助连接组件；810撑杆；820万向接头；830伸缩杆；840球形接头；
900调节组件；910铰接座；920驱动电机；930转轴；940支撑杆；950磁吸件b；960电触头b；
001PCB；002焊点。
具体实施方式
下文结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例一
如图1所示，本发明提出的一种PCB线路焊点的机器视觉检查设备，包括
调节座400以及对调节座400倾角调节的可调式底座300，可调式底座300上侧开设有供调节座400容置的容置槽，在进行PCB水平状态垂直投影时，可调式底座300与调节座400处于同一水平高度；
可调式底座300上设置有机壳100；可调式底座300与机壳100构成了检查设备的机架主体部分。
调节座400上设置有对PCB定位的PCB定位座700；PCB定位座700上设置有对PCB定位的定位销；PCB位于PCB定位座700内处于水平状态；
还包括工业视觉相机600，机壳100通过横向驱动机构500驱动工业视觉相机600移动对倾角未调节时PCB以及倾角调节后的PCB线路焊点检查。
参照图2，可调式底座300包括底座主体310，底座主体310内侧设置有直线驱动机构a320、直线驱动机构b330、直线驱动机构c340以及直线驱动机构d350；其位置分布方向呈菱形分布；
直线驱动机构a320、直线驱动机构b330、直线驱动机构c340以及直线驱动机构d350的活塞杆均通过调节组件900与调节座400相连接；该连接方式为磁吸连接，具体在下文中详述；
通过调节直线驱动机构a320、直线驱动机构b330、直线驱动机构c340以及直线驱动机构d350的活塞杆的伸缩长度调节调节座400的倾斜角度；当需要调节如图8所示的PCB状态时，直线驱动机构a320与直线驱动机构b330工作，当然，直线驱动机构a320的活塞杆伸展高度高于直线驱动机构b330的情况下即可使PCB如图8所示的状态倾斜；
同理，若需要将PCB调节为图10所示状态，只需直线驱动机构c340和直线驱动机构d350工作即可；
底座主体310还通过辅助连接组件800与调节座400进行辅助连接。利用辅助连接组件800可避免调节座400与可调式底座300之间完全脱离；
如图3所示，调节座400包括板体410，板体410的边线中部均转动设置有磁吸件a420；板体410上设置有供磁吸件a420摆动的槽，且槽的方向与磁吸件a420摆动的方向相同；此外，在板体410倾斜时，由于磁吸件a420的旋转设置以及自身的重力作用下，可以保持竖直状态。
磁吸件a420的磁吸面均设置有电触头a430。
如图4所示，调节组件900包括与直线驱动机构的活塞杆固定的铰接座910，铰接座910上转动安装有转轴930，转轴930通过支撑杆940固定有磁吸件b950，磁吸件b950的磁吸面设置有与电触头a430接触产生电信号的电触头b960；
铰接座910上还设置有驱动转轴930转动的驱动电机920。驱动电机920可以调节支撑杆940的垂直状态，当磁吸件a420与电触头b960磁吸后，对应的直线驱动机构可以驱使板体410活动。
还包括中央处理设备200，中央处理设备200接收电触头a430与电触头b960接触产生的电信号并根据电信号控制直线驱动机构a320、直线驱动机构b330、直线驱动机构c340、直线驱动机构d350、横向驱动机构500、调节组件900以及工业视觉相机600的工作状态，当电触头a430与电触头b960接触后产生电信号，中央处理设备200可以通过电信号的通断判断对应的直线驱动机构与对应的磁吸件a420连接状态；
如当所有的电触头a430与电触头b960均处于接触状态时，即可判断板体410处于水平状态。
如图5所示，辅助连接组件800包括固定在底座主体310内的撑杆810，撑杆810的自由端通过万向接头820连接有伸缩杆830；
伸缩杆830的伸缩杆通过球形接头840与调节座400底部滚动连接。结合图3以及图5所示，板体410底部设置有球形接口440，而球形接头840顶部呈球形，球形接头840的球形顶端设置在球形接口440内即可使板体410的角度自由调节，进一步提高板体410的自由度。
中央处理设备200还与外部控制终端设备无线/有线连接；
外部控制终端设备具有PCB预处理焊点信息以及PCB调节倾角后的线路焊点信息。
基于实施例一的PCB线路焊点的机器视觉检查设备工作原理是：将PCB001放置在PCB定位座700内并固定，PCB处于水平状态，如图6所示，通过横向驱动机构500驱动工业视觉相机600对处于水平状态的PCB001线路焊点检测，工业视觉相机600获取的图像如图7所示，图7中A为焊点的放大图，并与预计的PCB线路焊点模拟图像进行初次对比；初次对比可判断焊点点位是否正确；
然后通过直线驱动机构a320以及直线驱动机构b330工作将调节座400以及PCB定位座700调节一定角度；此时处于纵向的电触头a430处于电信号通状态；其余两个电触头a430则处于断状态；直至PCB001处于图8所示的状态，通过横向驱动机构500驱动工业视觉相机600对处于第一方向倾状态的PCB001线路焊点002检测，工业视觉相机600获取的图像如图9所示，图9中B为焊点的放大图，并与旋转对应角度后的PCB线路焊点模拟图像比对；此次比对可以检测焊点002的饱和度；
同理，通过直线驱动机构c340、直线驱动机构d350可将PCB001调节至如图10所示的状态，通过横向驱动机构500驱动工业视觉相机600对处于第二方向倾状态的PCB001线路焊点002检测，工业视觉相机600获取的图像如图11所示，图11中C为焊点的放大图，并与旋转对应角度后的PCB线路焊点模拟图像比对；可以从另一方向检测焊点002的饱和度，从而避免只从一个水平PCB的垂直投影面图像误判PCB001的合格率。
实施例二
如图12所示，本发明还提出的一种PCB线路焊点的机器视觉检查方法，利用上述的PCB线路焊点的机器视觉检查设备，并获取外部控制终端设备的PCB预处理信息，具体包括如下步骤；
S100：获取PCB线路焊接后焊点的多角度模拟图像信息；
在S100中，PCB线路焊接后焊点的多角度模拟图像信息包括预计PCB线路焊点图像信息，焊点点位信息、焊点饱和度信息以及PCB角度调节后焊点的投影面积信息。
S200：通过工业视觉相机获取PCB线路焊接焊点的第一图像，并使第一图像与模拟图像比对；
此次比对可以判断PCB线路焊点点位是否正确。
S300：利用角度调节底座将PCB旋转一定角度后，利用工业视觉相机获取PCB旋转后线路焊接焊点的第二图像；
S400：将第二图像与旋转对应角度后的PCB线路焊点模拟图像比对；
此次比对可以判断PCB线路焊点饱和度是否合格。
S500：根据需要重复上述S200-S400的步骤，判断比对结果是否超出预设阈值。
由于板体410的角度调节范围较广，因此可以在板体410的角度调节允许范围内，均可以进行调节，所以其可以进行重复进行焊点检测的操作，进一步提高焊点检测的准确性。
S500中，当比对结果超出预设阈值时，即判定PCB线路焊点具有缺陷；当比对结果未超出预设阈值时，即判定PCB线路焊点合格。
上述具体实施例仅仅是本发明的几种优选的实施例，基于本发明的技术方案和上述实施例的相关启示，本领域技术人员可以对上述具体实施例做出多种替代性的改进和组合。

Claims (10)

1.一种PCB线路焊点的机器视觉检查设备，其特征在于：包括
调节座(400)以及对调节座(400)倾角调节的可调式底座(300)，所述可调式底座(300)上设置有机壳(100)；
所述调节座(400)上设置有对PCB定位的PCB定位座(700)；
还包括工业视觉相机(600)，所述机壳(100)通过横向驱动机构(500)驱动工业视觉相机(600)移动对倾角未调节时PCB以及倾角调节后的PCB线路焊点检查。
2.根据权利要求1所述的一种PCB线路焊点的机器视觉检查设备，其特征在于，所述可调式底座(300)包括底座主体(310)，底座主体(310)内侧设置有直线驱动机构a(320)、直线驱动机构b(330)、直线驱动机构c(340)以及直线驱动机构d(350)；
所述直线驱动机构a(320)、直线驱动机构b(330)、直线驱动机构c(340)以及直线驱动机构d(350)的活塞杆均通过调节组件(900)与调节座(400)相连接；
通过调节直线驱动机构a(320)、直线驱动机构b(330)、直线驱动机构c(340)以及直线驱动机构d(350)的活塞杆的伸缩长度调节调节座(400)的倾斜角度；
所述底座主体(310)还通过辅助连接组件(800)与调节座(400)进行辅助连接。
3.根据权利要求2所述的一种PCB线路焊点的机器视觉检查设备，其特征在于，所述调节座(400)包括板体(410)，板体(410)的边线中部均转动设置有磁吸件a(420)；
所述磁吸件a(420)的磁吸面均设置有电触头a(430)。
4.根据权利要求3所述的一种PCB线路焊点的机器视觉检查设备，其特征在于，所述调节组件(900)包括与直线驱动机构的活塞杆固定的铰接座(910)，铰接座(910)上转动安装有转轴(930)，转轴(930)通过支撑杆(940)固定有磁吸件b(950)，磁吸件b(950)的磁吸面设置有与电触头a(430)接触产生电信号的电触头b(960)；
所述铰接座(910)上还设置有驱动转轴(930)转动的驱动电机(920)。
5.根据权利要求4所述的一种PCB线路焊点的机器视觉检查设备，其特征在于，还包括中央处理设备(200)，所述中央处理设备(200)接收电触头a(430)与电触头b(960)接触产生的电信号并根据电信号控制直线驱动机构a(320)、直线驱动机构b(330)、直线驱动机构c(340)、直线驱动机构d(350)、横向驱动机构(500)、调节组件(900)以及工业视觉相机(600)的工作状态。
6.根据权利要求2所述的一种PCB线路焊点的机器视觉检查设备，其特征在于，所述辅助连接组件(800)包括固定在底座主体(310)内的撑杆(810)，撑杆(810)的自由端通过万向接头(820)连接有伸缩杆(830)；
所述伸缩杆(830)的伸缩杆通过球形接头(840)与调节座(400)底部滚动连接。
7.根据权利要求5所述的一种PCB线路焊点的机器视觉检查设备，其特征在于，所述中央处理设备(200)还与外部控制终端设备无线/有线连接；
外部控制终端设备具有PCB预处理焊点信息以及PCB调节倾角后的线路焊点信息。
8.一种PCB线路焊点的机器视觉检查方法，其特征在于，利用权利1-7任一项所述的PCB线路焊点的机器视觉检查设备，并获取外部控制终端设备的PCB预处理信息，具体包括如下步骤；
S100：获取PCB线路焊接后焊点的多角度模拟图像信息；
S200：通过工业视觉相机获取PCB线路焊接焊点的第一图像，并使第一图像与模拟图像比对；
S300：利用角度调节底座将PCB旋转一定角度后，利用工业视觉相机获取PCB旋转后线路焊接焊点的第二图像；
S400：将第二图像与旋转对应角度后的PCB线路焊点模拟图像比对；
S500：根据需要重复上述S200-S400的步骤，判断比对结果是否超出预设阈值。
9.根据权利要求8所述的一种PCB线路焊点的机器视觉检查方法，其特征在于，所述S500中，当比对结果超出预设阈值时，即判定PCB线路焊点具有缺陷；当比对结果未超出预设阈值时，即判定PCB线路焊点合格。
10.根据权利要求1所述的一种PCB线路焊点的机器视觉检查设备及方法，其特征在于，所述S100中，PCB线路焊接后焊点的多角度模拟图像信息包括预计PCB线路焊点图像信息，焊点点位信息、焊点饱和度信息以及PCB角度调节后焊点的投影面积信息。
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