CN115307558B - 一种pcba板无接触厚度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PCBA板无接触厚度测量装置，包括：机架；厚度测量机构，其包括XY平台、定位治具和检测组件，XY平台固定安装在机架上，定位治具固定安装在XY平台上，PCBA板放置在定位治具上，检测组件包括第一支架、视觉相机和检测器，第一支架固定安装在机架上，视觉相机固定安装在第一支架上，视觉相机位置对应设置在平台上方，检测器包括两个激光位移传感器；激光打标机构，其包括移动组件、打标平台、打标机和扫码器，打标平台设置在XY平台一侧，打标机位置对应设置在打标平台上方。本发明相较于现有技术，实现PCBA板的无接触式自动厚度测量，并且记录测量数据，避免把合格的PCBA和不合格的PCBA弄混料。

Description

一种PCBA板无接触厚度测量装置

技术领域

本发明属于PCBA制造领域，尤其涉及一种PCBA板无接触厚度测量装置。

背景技术

在PCBA产品加工完成后，需要通过检测PCBA厚度来区分PCBA的良品和不良品，以保证PCBA板的合格率。

当下在检测PCBA厚度时，主要通过人工进行测量，具体为利用游标卡尺或三坐标测量仪对PCBA的厚度进行检测。但是人工检测效率低下，容易把数据和对应的PCBA容易弄混，不容易查找对应PCBA的数据，导致容易把合格的PCBA和不合格的PCBA弄混料，造成生产的合格率低下。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种PCBA板无接触厚度测量装置，实现PCBA板的无接触式自动厚度测量，并且记录测量数据，避免把合格的PCBA和不合格的PCBA弄混料。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种PCBA板无接触厚度测量装置，包括：

机架；

厚度测量机构，其包括XY平台、定位治具和检测组件，XY平台固定安装在机架上，定位治具固定安装在XY平台上，PCBA板放置在定位治具上，检测组件包括第一支架、视觉相机和检测器，第一支架固定安装在机架上，视觉相机固定安装在第一支架上，视觉相机位置对应设置在平台上方，检测器包括沿竖直方向相对设置的两个激光位移传感器，两个激光位移传感器对称布置在PCBA板两侧；

激光打标机构，其包括移动组件、打标平台、打标机和扫码器，打标平台设置在XY平台一侧，移动组件固定安装在打标平台一侧，打标机位置对应设置在打标平台上方，扫码器设置在打标机一侧。

作为上述技术方案的进一步描述：

XY平台包括第一Y轴电缸、第一安装基板和X轴电缸，第一Y轴电缸固定安装在机架上，第一安装基板固定安装在第一Y轴电缸的滑动座上，X轴电缸固定安装在第一安装基板上。

作为上述技术方案的进一步描述：

定位治具包括第二安装基板、拨爪组件、支撑板、顶升气缸和第一阻挡气缸，第二安装基板固定安装在X轴电缸的滑动座上，拨爪组件固定安装在第二安装基板上，第二安装基板上设置有相对设置的两个支撑板，支撑板上设置有沿自身长度方向布置的若干个滚轮，PCBA板放置在滚轮上，支撑板上顶部设置有基准板，顶升气缸固定安装在支撑板一侧，顶升气缸的输出端连接第一顶块，第一顶块位置对应设置在PCBA板下方，第一阻挡气缸固定安装在支撑板一端，第一阻挡气缸的输出端连接第一挡块。

作为上述技术方案的进一步描述：

拨爪组件包括第一滑轨、拨动臂、第一拨动气缸和拨动块，第一滑轨固定安装在第二安装基板上，拨动臂滑动连接在第一滑轨上，第一拨动气缸固定安装在拨动臂一端，拨动块固定安装在第一拨动气缸的输出端。

作为上述技术方案的进一步描述：

定位治具还包括二次定位气缸，二次定位气缸固定安装在支撑板一侧，二次定位气缸的输出端连接定位杆，定位杆穿设于支撑板，PCBA板上设置有位置对应定位杆的缺口。

作为上述技术方案的进一步描述：

移动组件包括第二支架、第二滑轨、支撑臂、第二拨动气缸、第三安装基板、插销和吸盘，第二支架固定安装在机架上，第二滑轨固定安装在第二支架上，支撑臂固定安装在在第二滑轨的滑块上，第二拨动气缸固定安装在支撑臂下方，第三安装基板固定安装在第二拨动气缸的输出端，插销固定安装在第三安装基板上，吸盘固定安装在第三安装基板上。

作为上述技术方案的进一步描述：

打标平台包括第二Y轴电缸、第四安装基板、第一支撑座、第二支撑座、第二阻挡气缸和压紧气缸，第二Y轴电缸固定安装在机架上，第四安装基板固定安装在第二Y轴电缸的滑动座上，第四安装基板上设置有相对设置的第一支撑座、第二支撑座，第一支撑座上设置有第一输送皮带，第二支撑座上设置有第二输送皮带，第二阻挡气缸固定安装在第四安装基板上，第二阻挡气缸的输出端连接第二挡块，压紧气缸固定安装在第二支撑座上，压紧气缸的输出端连接压块。

作为上述技术方案的进一步描述：

压块的结构呈“L”型。

作为上述技术方案的进一步描述：

第一支撑座和第二支撑座之间设置有丝杆，第一支撑座固定安装在第四安装基板上，第二支撑座滑动连接在第四安装基板上，第二支撑座的支脚固定安装在丝杆的丝杆螺母上。

作为上述技术方案的进一步描述：

打标机下方设置有罩体，罩体一端通过管道连接烟雾净化器。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，PCBA板放置在定位治具上，利用基于视觉相机的视觉定位系统精确定位，并通过XY平台实现高精度位置移动，实现PCBA多点位位置的厚度测量，同时利用激光位移传感器进行非接触式测量厚度，不会对产品表面造成损伤，厚度检测完成后，数据存入数据库。

2、本发明中，对厚度检测完成的PCBA板进行激光打码，打码完成后，利用扫码器读码，把打码后的PCBA和数据库的数据对应起来，方便后期查阅数据。装置实现PCBA板的无接触式自动厚度测量，并且记录测量数据，避免把合格的PCBA和不合格的PCBA弄混料。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1为一种PCBA板无接触厚度测量装置的使用状态示意图。

图2为一种PCBA板无接触厚度测量装置的结构示意图。

图3为一种PCBA板无接触厚度测量装置中定位治具的安装示意图。

图4为一种PCBA板无接触厚度测量装置中定位治具的俯视角度安装示意图。

图5为图4中A处的局部放大图。

图6为一种PCBA板无接触厚度测量装置中检测组件的结构示意图。

图7为一种PCBA板无接触厚度测量装置中激光打标机构的结构示意图。

图8为图7中B处的局部放大图。

图9为一种PCBA板无接触厚度测量装置中移动组件的结构示意图。

图10为一种PCBA板无接触厚度测量装置中打标平台的结构示意图。

图例说明：

1、机架；2、厚度测量机构；21、XY平台；211、第一Y轴电缸；212、第一安装基板；213、X轴电缸；22、定位治具；221、第二安装基板；222、拨爪组件；2221、第一滑轨；2222、拨动臂；2223、第一拨动气缸；2224、拨动块；223、支撑板；2231、滚轮；2232、基准板；224、顶升气缸；2241、第一顶块；225、第一阻挡气缸；2251、第一挡块；226、二次定位气缸；2261、定位杆；23、检测组件；231、第一支架；232、视觉相机；233、激光位移传感器；3、激光打标机构；31、移动组件；311、第二支架；312、第二滑轨；313、支撑臂；314、第二拨动气缸；315、第三安装基板；316、插销；317、吸盘；32、打标平台；321、第二Y轴电缸；322、第四安装基板；323、第一支撑座；324、第二支撑座；3241、第二输送皮带；3242、支脚；325、第二阻挡气缸；3251、第二挡块；326、压紧气缸；3261、压块；327、丝杆；33、打标机；34、扫码器；4、PCBA板；41、缺口；5、罩体；51、烟雾净化器；6、上板机；7、收板机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-10，本发明提供一种技术方案：一种PCBA板无接触厚度测量装置，包括：

机架1；

厚度测量机构2，其包括XY平台21、定位治具22和检测组件23，XY平台21固定安装在机架1上，定位治具22固定安装在XY平台21上，PCBA板4放置在定位治具22上，检测组件23包括第一支架231、视觉相机232和检测器，第一支架231固定安装在机架1上，视觉相机232固定安装在第一支架231上，视觉相机232位置对应设置在XY平台21上方，检测器包括沿竖直方向相对设置的两个激光位移传感器233，两个激光位移传感器233对称布置在PCBA板4两侧；

激光打标机构3，其包括移动组件31、打标平台32、打标机33和扫码器34，打标平台32设置在XY平台21一侧，移动组件31固定安装在打标平台32一侧，移动组件31固定安装在打标平台32一侧，扫码器34设置在打标机33一侧。

激光位移传感器233的测量数据为光斑区域中所有的测量值的平均值，激光位移传感器233安装在精密微调支座上，可以微调对射高度、同心度。激光位移传感器233具体可采用基恩士彩色激光同轴位移计CL系列(具体为CL-P030)或激光位移传感器LK系列(LK-H025)。

彩色激光同轴位移计CL-P030参数如下：基准距离30mm，标准设定范围的测量范围±3.7mm，标准设定范围的直线性±0.94μm，高精度测量范围的测量范围±1.0mm，标准设定范围的直线性±0.72μm，分辨率0,25μm，光点直径38μm。

激光位移传感器LK-H025参数如下：安装方式漫反射，参考距离20mm，测量范围±3mm，红色半导体激光，波长650nm，激光3A类，光点直径(参考距离上的)25μmⅩ1400μm，重复精度0.02μm，取样频率为2.55-1000μs。

XY平台21包括第一Y轴电缸211、第一安装基板212和X轴电缸213，第一Y轴电缸211固定安装在机架1上，第一安装基板212固定安装在第一Y轴电缸211的滑动座上，X轴电缸213固定安装在第一安装基板212上，第一Y轴电缸211上第一安装基板212沿Y轴移动，X轴电缸213上定位治具22沿X轴移动，实现PCBA板4的XY移动。

定位治具22包括第二安装基板221、拨爪组件222、支撑板223、顶升气缸224和第一阻挡气缸225，第二安装基板221固定安装在X轴电缸213的滑动座上，拨爪组件222固定安装在第二安装基板221上，第二安装基板221上设置有相对设置的两个支撑板223，支撑板223上设置有沿自身长度方向布置的若干个滚轮2231，PCBA板4放置在滚轮2231上，滚轮2231为无动力自由滚轮，支撑板223上顶部设置有基准板2232，顶升气缸224固定安装在支撑板223一侧，顶升气缸224的输出端连接第一顶块2241，第一顶块2241位置对应设置在PCBA板4下方，第一阻挡气缸225固定安装在支撑板223一端，第一阻挡气缸225的输出端连接第一挡块2251。定位治具22定位PCBA板4时，PCBA板4两侧放置在滚轮2231上，一端被第一阻挡气缸225的第一挡块2251抵住，之后顶升气缸224通过第一顶块2241顶起PCBA板4，使其贴合基准板2232，使得PCBA板4靠住上基准面，保证厚度测量的准确性。

拨爪组件222包括第一滑轨2221、拨动臂2222、第一拨动气缸2223和拨动块2224，第一滑轨2221固定安装在第二安装基板221上，拨动臂2222滑动连接在第一滑轨2221上，第一拨动气缸2223固定安装在拨动臂2222一端，拨动块2224固定安装在第一拨动气缸2223的输出端。将上板机6内从出料口流出的PCBA板4拨动至定位治具22上时，第一拨动气缸2223控制拨动块2224下行，拨动块2224对准PCBA板4上通孔并插入，第一滑轨2221带动拨动臂2222移动，PCBA板4被拨动块2224带动至定位治具22上。

定位治具22还包括二次定位气缸226，二次定位气缸226固定安装在支撑板223一侧，二次定位气缸226的输出端连接定位杆2261，定位杆2261穿设于支撑板223，PCBA板4上设置有位置对应定位杆2261的缺口41，定位治具22定位PCBA板4时，定位杆2261插入PCBA板4上的缺口41(防错孔)，防止PCBA板4方向放反了(防错)，影响测量结果，同时实现PCBA板4的二次定位。

移动组件31包括第二支架311、第二滑轨312、支撑臂313、第二拨动气缸314、第三安装基板315、插销316和吸盘317，吸盘317通过气管连接气源，第二支架311固定安装在机架1上，第二滑轨312固定安装在第二支架311上，支撑臂313固定安装在在第二滑轨312的滑块上，第二拨动气缸314固定安装在支撑臂313下方，第三安装基板315固定安装在第二拨动气缸314的输出端，插销316固定安装在第三安装基板315上，吸盘317固定安装在第三安装基板315上。移动组件31将定位治具22上的PCBA板4移动至打标平台32上时，支撑臂313通过第二滑轨312移动至PCBA板4上方，然后第二拨动气缸314控制第三安装基板315下行，使得插销316插入PCBA板4上通孔、吸盘317吸附PCBA板4表面，然后支撑臂313通过第二滑轨312移动，将PCBA板4横向移动至打标平台32上。移动组件31通过插销316和吸盘317双重定位PCBA板4，使得PCBA板4平顺的移动至打标平台32上，不会出现位置偏移，便于打码。

打标平台32包括第二Y轴电缸321、第四安装基板322、第一支撑座323、第二支撑座324、第二阻挡气缸325和压紧气缸326，第二Y轴电缸321固定安装在机架1上，第四安装基板322固定安装在第二Y轴电缸321的滑动座上，第四安装基板322上设置有相对设置的第一支撑座323、第二支撑座324，第一支撑座323上设置有第一输送皮带，第二支撑座324上设置有第二输送皮带3241(防静电皮带)，第二阻挡气缸325固定安装在第四安装基板322上，第二阻挡气缸325的输出端连接第二挡块3251，压紧气缸326固定安装在第二支撑座324上，压紧气缸326的输出端连接压块3261。打标平台32上的PCBA板4两侧通过第一输送皮带、第二输送皮带3241支撑，一端通过第二挡块3251抵住，同时两侧还通过压紧气缸326的压块3261压住，保证打码质量。第四安装基板322通过第二Y轴电缸321实现Y轴移动，使得PCBA沿Y轴移动，实现打码。打标完成后PCBA板4通过第一输送皮带、第二输送皮带3241输送下料。

压块3261的结构呈“L”型，压块3261表面抵住第二输送皮带3241上的PCBA板4，压块3261一侧凸出的块体(使得压块3261形成“L”形)，伸入第二输送皮带3241与第二支撑座324之间的间隙，从而充分定位PCBA板4，保证激光打码质量。第一支撑座323上同样设置有压紧气缸326，工作原理同第二支撑座324上的压紧气缸326。

第一支撑座323和第二支撑座324之间设置有丝杆327，第一支撑座323固定安装在第四安装基板322上，第二支撑座324滑动连接在第四安装基板322上，第二支撑座324的支脚3242固定安装在丝杆327的丝杆螺母上。第一支撑座323和第二支撑座324之间的距离可以通过转动丝杆327调整(第二支撑座324随之在第四安装基板322上前后移动)，从而精确定位和支撑PCBA板4。

打标机33下方设置有罩体5，罩体5一端通过管道连接烟雾净化器51，打标机33激光打码时产生的烟雾，通过罩体5防止扩散，并抽吸至烟雾净化器51，防止烟雾颗粒落在PCBA板表面，保证PCBA板4的加工质量。

工作原理：装置使用时一侧设置有上板机6、相对的另一侧设置有收板机7。一开始，厚度测量机构2中定位治具22移动至上板机6的出料口一侧，上板机6内的PCBA板4从出料口流出后，被拨爪组件222拨动至定位治具22上，PCBA板4在定位治具22上通过顶升气缸224、第一阻挡气缸225和二次定位气缸226进行定位，定位治具22通过XY平台21进行XY移动，利用视觉相机232完成产品原点拍照定位，具体为利用视觉相机232记录位置，利用基于视觉相机的视觉定位系统(现有技术，不多赘述)精确定位，定位治具22带动PCBA板4进行XY移动，实现精确定位，按定义的X/Y坐标完成对应点位的厚度检测，测量产品厚度。检测完成后，把PCBA板4的厚度数据存入数据库。

厚度测量机构2完成PCBA板4厚度测量后，移动组件31将定位治具22上的PCBA板4移动至打标平台32上，打标机33通过控制器进行控制，对检测后的PCBA板4打码，打码完成后，扫码器34读码，把打码后的PCBA和数据库的数据对应起来，方便后期查阅数据。厚度测量装置还可以和工厂MES等可追溯系统进行对接，便于查找对应PCBA的数据，充分避免把合格的PCBA和不合格的PCBA弄混料。

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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种PCBA板无接触厚度测量装置，其特征在于，包括：

机架(1)；

厚度测量机构(2)，其包括XY平台(21)、定位治具(22)和检测组件(23)，所述XY平台(21)固定安装在所述机架(1)上，所述定位治具(22)固定安装在所述XY平台(21)上，PCBA板(4)放置在所述定位治具(22)上，所述检测组件(23)包括第一支架(231)、视觉相机(232)和检测器，所述第一支架(231)固定安装在所述机架(1)上，所述视觉相机(232)固定安装在所述第一支架(231)上，所述视觉相机(232)位置对应设置在所述XY平台(21)上方，所述检测器包括沿竖直方向相对设置的两个激光位移传感器(233)，两个所述激光位移传感器(233)对称布置在所述PCBA板(4)两侧；

激光打标机构(3)，其包括移动组件(31)、打标平台(32)、打标机(33)和扫码器(34)，所述打标平台(32)设置在所述XY平台(21)一侧，所述移动组件(31)固定安装在所述打标平台(32)一侧，所述打标机(33)位置对应设置在所述打标平台(32)上方，所述扫码器(34)设置在所述打标机(33)一侧；

所述XY平台(21)包括第一Y轴电缸(211)、第一安装基板(212)和X轴电缸(213)，所述第一Y轴电缸(211)固定安装在所述机架(1)上，所述第一安装基板(212)固定安装在所述第一Y轴电缸(211)的滑动座上，所述X轴电缸(213)固定安装在所述第一安装基板(212)上；

所述定位治具(22)包括第二安装基板(221)、拨爪组件(222)、支撑板(223)、顶升气缸(224)和第一阻挡气缸(225)，所述第二安装基板(221)固定安装在所述X轴电缸(213)的滑动座上，所述拨爪组件(222)固定安装在所述第二安装基板(221)上，所述第二安装基板(221)上设置有相对设置的两个所述支撑板(223)，所述支撑板(223)上设置有沿自身长度方向布置的若干个滚轮(2231)，所述PCBA板(4)放置在所述滚轮(2231)上，所述支撑板(223)上顶部设置有基准板(2232)，所述顶升气缸(224)固定安装在所述支撑板(223)一侧，所述顶升气缸(224)的输出端连接第一顶块(2241)，所述第一顶块(2241)位置对应设置在所述PCBA板(4)下方，所述第一阻挡气缸(225)固定安装在所述支撑板(223)一端，所述第一阻挡气缸(225)的输出端连接第一挡块(2251)。

2.根据权利要求1所述的一种PCBA板无接触厚度测量装置，其特征在于，所述拨爪组件(222)包括第一滑轨(2221)、拨动臂(2222)、第一拨动气缸(2223)和拨动块(2224)，所述第一滑轨(2221)固定安装在所述第二安装基板(221)上，所述拨动臂(2222)滑动连接在所述第一滑轨(2221)上，所述第一拨动气缸(2223)固定安装在所述拨动臂(2222)一端，所述拨动块(2224)固定安装在所述第一拨动气缸(2223)的输出端。

3.根据权利要求1所述的一种PCBA板无接触厚度测量装置，其特征在于，所述定位治具(22)还包括二次定位气缸(226)，所述二次定位气缸(226)固定安装在所述支撑板(223)一侧，所述二次定位气缸(226)的输出端连接定位杆(2261)，所述定位杆(2261)穿设于所述支撑板(223)，所述PCBA板(4)上设置有位置对应所述定位杆(2261)的缺口(41)。

4.根据权利要求1所述的一种PCBA板无接触厚度测量装置，其特征在于，所述移动组件(31)包括第二支架(311)、第二滑轨(312)、支撑臂(313)、第二拨动气缸(314)、第三安装基板(315)、插销(316)和吸盘(317)，所述第二支架(311)固定安装在所述机架(1)上，所述第二滑轨(312)固定安装在所述第二支架(311)上，所述支撑臂(313)固定安装在所述第二滑轨(312)的滑块上，所述第二拨动气缸(314)固定安装在所述支撑臂(313)下方，所述第三安装基板(315)固定安装在所述第二拨动气缸(314)的输出端，所述插销(316)固定安装在所述第三安装基板(315)上，所述吸盘(317)固定安装在所述第三安装基板(315)上。

5.根据权利要求1所述的一种PCBA板无接触厚度测量装置，其特征在于，所述打标平台(32)包括第二Y轴电缸(321)、第四安装基板(322)、第一支撑座(323)、第二支撑座(324)、第二阻挡气缸(325)和压紧气缸(326)，所述第二Y轴电缸(321)固定安装在所述机架(1)上，所述第四安装基板(322)固定安装在所述第二Y轴电缸(321)的滑动座上，所述第四安装基板(322)上设置有相对设置的所述第一支撑座(323)、所述第二支撑座(324)，所述第一支撑座(323)上设置有第一输送皮带，所述第二支撑座(324)上设置有第二输送皮带(3241)，所述第二阻挡气缸(325)固定安装在所述第四安装基板(322)上，所述第二阻挡气缸(325)的输出端连接第二挡块(3251)，所述压紧气缸(326)固定安装在所述第二支撑座(324)上，所述压紧气缸(326)的输出端连接压块(3261)。

6.根据权利要求5所述的一种PCBA板无接触厚度测量装置，其特征在于，所述压块(3261)的结构呈“L”型。

7.根据权利要求5所述的一种PCBA板无接触厚度测量装置，其特征在于，所述第一支撑座(323)和所述第二支撑座(324)之间设置有丝杆(327)，所述第一支撑座(323)固定安装在所述第四安装基板(322)上，所述第二支撑座(324)滑动连接在所述第四安装基板(322)上，所述第二支撑座(324)的支脚(3242)固定安装在所述丝杆(327)的丝杆螺母上。

8.根据权利要求1所述的一种PCBA板无接触厚度测量装置，其特征在于，所述打标机(33)下方设置有罩体(5)，所述罩体(5)一端通过管道连接烟雾净化器(51)。

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