CN115355788A - 一种pcb模块自动化测试平台及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的PCB模块自动化测试平台及控制方法，涉及自动化测试技术领域；平台集成度和自动化程度高，包括总挡边组件、直线模组机构、设置在直线模组机构上的第一搬运机构和视觉系统、二次定位模块、搬运机器人组件、检测机构、第一驱动机构、设置在第一驱动机构上的空盘搬运机构、第二驱动机构和用于电控的控制机构，通过布局上述功能模块在整体PCB模块自动化测试平台中的位置、设计搬运机构的关键机械结构和采用视觉系统进行二次定位的技术方案，使得企业能高精度、高效率的进行PCB模块生产检测，同时能够代替人工作业，提升检测效率，减少时间与经济成本。

Description

一种PCB模块自动化测试平台及控制方法

技术领域

本发明涉及自动化测试技术领域，具体涉及一种PCB模块自动化测试平台及控制方法。

背景技术

现有技术中PCB模块进行合格检测的平台主要包括定位放置、搬运检测分类和顶升搬运三大功能部分。

定位放置，即实现在检测前需要将PCB模块精确的放入检测箱中，如果放置的位置有偏差，会导致检测箱无法检测到PCB模块的信号，将被误认为是坏板，检测结果显示为不合格产品。这类由于放置位置存在偏差导致产品合格率下降的现象不仅降低产品的生产效率，还给企业造成经济损失。早期对PCB模块的定位放置采用人工肉眼定位，但是由于PCB模块体积较小，随着工作时间延长，人工给PCB模块定位的准确度会越来越差，也会存在定位偏差，并且还导致企业时间成本增加，生产效率被显著影响。目前，视觉定位被引入到PCB模块检测过程，视觉定位的能将PCB模块更加精确和快速的放入检测箱中进行检测；但是使用发现直接将采用视觉系统将PCB模块放入检测箱中进行检测仍然存在一定的位置偏差，影响产品的真实合格率。

搬运检测分类功能的目的是为了保证PCB模块可以准确的检测出好坏，不会因为人为的一些搬运过程中和分类的失误导致PCB模块被判别错误，而使企业在经济上和名誉上受到损失。PCB模块本身体积就不大，在人工搬运的过程中，比较容易掉落。如果人工操作的话，定位的准确度会随着时间延长人力集中度下降而降低，产品的合格率可能会受到影响，也会造成企业的损失。

顶升搬运功能是为了达到提升PCB模块检测的效率而存在的，但是现在大部分的企业对物体的顶升和搬运是分开的功能，而且企业对顶升物体和搬运物体大部分都是使用人工。在此过程中，不仅需要大量的人力，而且在顶升和搬运的过程中，物体会发生变形，会导致产品的合格率不过关。而且还需要人工过多，会导致更多的安全隐患和人工成本。

发明内容

本发明目的在于提供一种PCB模块自动化测试平台及控制方法，针对现有PCB模块生产线无法实现企业高精度、高效率的上下料和检查的需要，产线主要依靠人力运转的问题，该平台通过布局整体PCB模块自动化测试平台的组成部分、设计搬运机构的关键机械结构和采用视觉系统进行二次定位，满足企业进行PCB模块生产检测时高精度、高效率的需求，同时能够代替人工作业，提升检测效率，减少时间与经济成本。

为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种PCB模块自动化测试平台，包括外壳、工作平台、总挡边组件、直线模组机构、设置在直线模组机构上的第一搬运机构和视觉系统、二次定位模块、搬运机器人组件、检测机构、第一驱动机构、设置在第一驱动机构上的空盘搬运机构、第二驱动机构和控制机构，所述控制机构电连接于直线模组机构、第一搬运机构、视觉系统、搬运机器人组件、检测机构、空盘搬运机构、第一驱动机构和第二驱动机构；

所述外壳内部腔室沿竖向分割为操作室和控制室，所述总挡边组件、直线模组机构、第一搬运机构、视觉系统、二次定位模块、搬运机器人组件、检测机构、空盘搬运机构、第一驱动机构和第二驱动机构设置在操作室内，所述控制机构设置在控制室内；所述工作平台水平设置在操作室内，所述总挡边组件、直线模组机构、第一搬运机构、视觉系统、二次定位模块、搬运机器人组件、检测机构、空盘搬运机构和第一驱动机构设置在工作平台上表面，所述第二驱动机构置于工作平台下表面，并且位置对应于总挡边组件；

所述搬运机器人组件位于所述工作平台的中部，所述总挡边组件、直线模组机构、第一搬运机构、视觉系统、二次定位模块和检测机构环设在所述搬运机器人组件外围周圈，所述第一驱动机构和空盘搬运机构设置在所述搬运机器人组件和总挡边组件之间；

所述总挡边组件包括并列布置在同一直线上的总挡边Ⅰ、总挡边Ⅱ、总挡边Ⅲ和总挡边Ⅳ，所述总挡边Ⅰ、总挡边Ⅱ、总挡边Ⅲ和总挡边Ⅳ结构相同，均采用四条挡边围设成方形存放工位；所述总挡边Ⅰ、总挡边Ⅱ和总挡边Ⅲ的方形存放工位内自下向上适配堆叠有若干层PCB初定位放置板，所述PCB初定位放置板上设置有若干顶部开口的第一定位槽，所述第一定位槽在PCB初定位放置板上阵列分布；所述总挡边Ⅰ的第一定位槽用于存放待检测PCB模块，所述总挡边Ⅱ的第一定位槽用于存放检测不合格PCB模块，所述总挡边Ⅲ的第一定位槽用于存放检测合格PCB模块；

所述二次定位模块上设置有若干顶部开口的第二定位槽，所述第二定位槽用于二次定位放置待检测PCB模块，并且第二定位槽对待检测PCB模块的定位精度大于第一定位槽的定位精度；

所述直线模组机构设置在总挡边组件的一侧，所述视觉系统和第一搬运机构可调节设置在直线模组机构上；视觉系统用于识别所述总挡边组件方形存放工位内最上层PCB初定位放置板中所有待检测PCB模块的位置信息并发送至控制机构，所述第一搬运机构用于根据该位置信息提升任一第一定位槽中待检测PCB模块并放置在任一第二定位槽中；

所述检测机构包括若干检测箱，所述检测箱设置有用于检测PCB模块的检测部，所述检测部上设置有若干用于放置待检测PCB模块并进行检测的第三定位槽；

所述搬运机器人组件包括底座、一端连接于底座的机械臂和设置在机械臂远离底座端的第二搬运机构，所述机械臂具有绕底座沿平行于工作平台台面方向转动的自由度，并且所述总挡边组件、直线模组机构、第一搬运机构、视觉系统、二次定位模块和检测机构布设在机械臂旋转的范围内；所述第二搬运机构上设置有若干吸盘单元，所述吸盘单元的数量大于二次定位模块上第二定位槽的数量；当所述机械臂转动至二次定位模块正上方时，所述吸盘单元对应朝向第二定位槽，并且第二搬运机构能同时吸取二次定位模块上所有待检测PCB模块；

所述空盘搬运机构在第一驱动机构的驱动下具有沿平行于总挡边组件布置方向往复移动的自由度，用于将总挡边Ⅰ上检测完成的PCB初定位放置板的空盘拾取并搬运至总挡边Ⅳ的方形存放工位中，或用于将总挡边Ⅳ内的PCB初定位放置板空盘放置在总挡边Ⅱ或总挡边Ⅲ上满载PCB初定位放置板的上层；

所述第二驱动机构上设置有数量对应于总挡边组件中总挡边数量的第二驱动部和连接于第二驱动部的顶升部，顶升部顶端贯通工作平台抵接于对应的总挡边底部最下层PCB初定位放置板，第二驱动部驱动顶升部自下向上运动，逐步顶升该总挡边底部最下层PCB初定位放置板向上移动；

所述控制机构控制机械臂转动带动第二搬运机构移动至检测箱位置，当检测箱任一第三定位槽检测完成，第二搬运机构中空闲的吸盘单元吸取检测后PCB模块，并将其上任一吸盘单元吸取的待检测PCB模块放入第三定位槽中进行检测，直至第二搬运机构上吸取的待检测PCB模块全部更替为检测后PCB模块；控制机械臂旋转至总挡边组件位置，根据检测结果将搬运机构吸取的检测后PCB模块放入对应的总挡边Ⅱ或总挡边Ⅲ中。

进一步的，所述搬运机器人组件还包括第一支撑架和滚珠花键一体轴；

所述第一支撑架安装在所述工作平台的中部，所述底座设置在所述第一支撑架上方；所述机械臂的大臂端部转动连接于底座，其小臂远离大臂的端部经滚珠花键一体轴连接于第二搬运机构；

所述第二搬运机构包括一平行于工作平台的安装板一，所述吸盘单元设置在该安装板一上；所述任一吸盘单元设置有一调节部和一真空吸盘，所述调节部固设在安装板一上，所述真空吸盘活动设置在调节部上，并且调节部具有调节真空吸盘沿其吸取方向往复移动的自由度。

进一步的，所述直线模组机构包括第一X轴直线模组、Y轴直线模组和Z轴直线模组，均设置为电机丝杠移动机构，所述视觉系统和第一搬运机构在所述直线模组机构上分别具有在X轴、Y轴和Z轴方向往复移动的自由度；

所述总挡边组件包含的总挡边沿X轴方向布置，其上PCB初定位放置板的第一定位槽沿XY轴平面呈网格型阵列分布；

所述二次定位模块包括定位板和第二支撑架；所述第二支撑架沿Z轴方向设置，所述定位板设置在第二支撑架顶端，并且定位板板面平行于XY轴平面；所述第二定位槽间隔布设在定位板板面平行于X轴方向的同一直线上；

所述定位板的材质为铝合金，其上第二定位槽内壁光滑，定位精度为L₀ ^+0.05mm。

进一步的，所述第一搬运机构包括倒置的L型安装板、R轴电机、第一真空吸盘和第一压力检测表；

所述L型安装板的竖板滑动设置在Z轴直线模组上，所述L型安装板的横板靠近总挡边组件侧端部设置有一缺口，所述R轴电机设置在L型安装板的横板上表面，并且自该缺口处依次连接电机联轴器、连接杆后连接于第一真空吸盘；所述第一真空吸盘位于L型安装板的横板下方，第一真空吸盘的吸取方向竖直向下；所述第一压力检测表设置在L型安装板的横板上表面，用于检测连通于第一真空吸盘的气管的压力；

所述视觉系统包括安装板Ⅰ、安装板Ⅱ、安装板Ⅲ、连接板Ⅰ、连接板Ⅱ、拍照设备和照明设备；所述安装板Ⅰ沿Z轴方向竖向设置，其侧边固连于L型安装板的横板，并且其板面上设置有若干沿Z轴方向延伸的安装槽；所述安装板Ⅱ和安装板Ⅲ间隔安装在所述安装槽上，安装板Ⅱ靠近总挡边组件侧经连接板Ⅰ固连拍照设备，所述安装板Ⅲ靠近总挡边组件侧经连接板Ⅱ固连照明设备，照明设备位于拍照设备的下方；所述照明设备设置为环形照明灯，所述拍照设备的镜头朝向环形照明灯，并且拍照设备位于所述环形照明灯的中轴线上；

当所述控制机构选定总挡边Ⅰ件上一待检测PCB模块，即启动直线模组机构移动所述第一搬运机构至被选定的待检测PCB模块的上方，所述第一真空吸盘朝向所述被选定的待检测PCB模块的中心。

进一步的，所述第二搬运机构还包括安装板二；

所述滚珠花键一体轴在所述机械臂的小臂端部竖向设置，其底端贯通安装板一的一侧；所述安装板二设置在安装板一远离滚珠花键一体轴的一侧端部，并且安装板二板面垂直于安装板一板面；

所述若干吸盘单元在安装板二的延伸方向依次均匀且间隔安装；所述吸盘单元还包括连接固定板，所述连接固定板连接设置在安装板二的顶部，并向远离安装板一的方向延伸；

所述调节部固设在连接板远离安装板一的一侧，包括气动推杆、L型连接板一、气动滑块、导轨和第二压力检测表；所述气动推杆沿平行于滚珠花键一体轴方向贯通连接板，其下端连接于L型连接板一的横板；所述导轨沿竖直方向固设在安装板二远离安装板一的侧面上，所述气动滑块滑动设置在导轨上，并且气动滑块远离导轨的侧面固连于L型连接板一的竖板；所述真空吸盘竖向设置在L型连接板一上横板远离气动滑块侧；所述第二压力检测表设置在安装板一上，连通于所述气动推杆的气体管道，用于控制所述气动推杆的推力。

进一步的，所述检测箱包括检测箱体和若干推拉托盘架；

所述检测箱体靠近搬运机器人组件的一侧设置有开口，所述推拉托盘架设置在开口内，并在检测箱体靠近搬运机器人组件侧形成抽屉式结构；所述第三定位槽开口朝上，并在所述推拉托盘架上阵列分布。

进一步的，所述空盘搬运机构包括第一连接部、第三驱动部和搬运组件；

所述第一连接部连接设置在第一驱动机构上，第一连接部顶端向总挡边组件侧延伸，并形成一延伸部；所述第三驱动部设置在延伸部上，其驱动端连接于搬运组件；

所述搬运组件包括真空吸盘安装架和若干第二真空吸盘，所述第二真空吸盘安装架设置在总挡边组件上方，其工作面平行于PCB初定位放置板；所述若干第二真空吸盘布设在真空吸盘安装架工作面靠近总挡边组件的侧面上，第二真空吸盘的开口朝下，并且至少在对应于所述PCB初定位放置板的四个拐角处各设置一个第二真空吸盘；

所述第三驱动部和搬运组件电连接于控制机构，用于在控制机构控制下驱动搬运组件在竖直方向往复移动，并使得第二真空吸盘吸附在待搬运的PCB初定位放置板空盘上，进而在移出总挡边Ⅰ或总挡边Ⅳ的方形存放工位后，置于总挡边Ⅳ、总挡边Ⅱ或总挡边Ⅲ的方形存放工位中。

进一步的，所述第二驱动部设置为电机丝杠驱动机构，包括电机安装座、设置在电极安装座内的第二电机、经第二联轴器连接于第二电机的第二滚珠丝杠，所述第二滚珠丝杠竖向设置，第二电机连接设置在第二滚珠丝杠的底端；

所述顶升部包括第三连接板、若干导杆、推板和若干推杆；

所述第三连接板套装在第二滚珠丝杠上，其下板面固连于电机安装座；所述推板采用螺纹连接设置在第二滚珠丝杠上，其板面垂直于第二滚珠丝杠；

所述若干导杆和若干推杆沿竖直方向对称布置在第二滚珠丝杠两侧，所述导杆、推杆和第二滚珠丝杠位于同一直线上，并且该直线平行于所述空盘搬运机构的移动方向；

所述导杆贯通推板后底端固连于第三连接板，顶端抵接于所述工作平台下表面；所述推杆底端连接于推板，顶端贯通所述工作平台的台面后抵接于其对应的总挡边底部最下层PCB初定位放置板；所述推板与所述导杆贯通处设置有套筒，所述套筒与导杆外壁光滑接触；

所述第二电机启动，带动第二滚珠丝杠转动，使得其上推杆推动最下层PCB初定位放置板沿第二滚珠丝杠往复移动。

进一步的，所述第一驱动机构设置为电机丝杠移动机构的第二X轴直线模组，包括第二X轴模组、设置在模组一侧的电机安装架、设置在电机安装架上的第二X轴电机、经第二X轴联轴器连接于第二X轴电机的第二X轴滚珠丝杠和采用螺纹连接设置在第二X轴滚珠丝杠上的第二X轴滑块；所述第二X轴滚珠丝杠穿设在第二X轴模组内，所述第二X轴滑块自第二X轴模组内侧向上延伸形成一安装面，所述第一连接部固设在该安装面上；

所述第二X轴直线模组的长度至少使得所述空盘搬运机构能自由拾取总挡边Ⅰ的PCB初定位放置板空盘放置在总挡边Ⅳ的方形存放工位内，或，能自由拾取总挡边Ⅳ的PCB初定位放置板空盘放置在总挡边Ⅱ或总挡边Ⅲ的方形存放工位内。

本发明另一技术方案公开一种PCB模块自动化测试平台的控制方法，该方法适用上述的PCB模块自动化测试平台，具体包括如下步骤：

1)人工将待检测PCB板放入总挡边Ⅰ的PCB初定位放置板的第一定位槽中，对待检测PCB板进行初定位；

2)通过控制机构控制直线模组机构上视觉系统和第一搬运机构，视觉系统获取初定位的待检测PCB板的位置信息，控制机构控制第一搬运机构根据指定的位置信息拾取对应的待检测PCB板精准放入二次定位模块的第二定位槽中，对待检测PCB板进行二次定位；

3)当二次定位模块的第二定位槽满载，控制机构控制搬运机器人组件中的第二搬运机构上吸盘单元一次性吸取第二定位槽中的所有待检测PCB模块；

4)采用搬运机器人组件的机器臂将吸取待检测PCB模块的第二搬运机构按照顺序依次放进检测箱中设置的第三定位槽中；若检测箱所有第三定位槽内已经放置有待检测PCB模块正在检测，则等待检测机构检测直至有任一第三定位槽检测完成，控制第二搬运机构上处于空闲状态的吸盘单元吸取该第三定位槽中检测后PCB模块，再将任一吸盘单元吸取的待检测PCB模块放入该第三定位槽中进行检测，逐一将第二搬运机构上吸取的待检测PCB模块更替为检测后PCB模块；

5)检测机构将检测后PCB模块的检测结构反馈至控制机构，控制机构根据检测结构控制搬运机器人组件的旋转臂将第二搬运机构吸取的检测后PCB模块放入对应的总挡边Ⅱ或总挡边Ⅲ中，完成PCB模块搬运检测分类；

6)当控制控制机构检测到总挡边Ⅰ上出现PCB初定位放置板空盘或总挡边Ⅱ、总挡边Ⅲ上PCB初定位放置板装满，则控制第二驱动部驱动顶升部将总挡边Ⅰ或总挡边Ⅳ内最上层的PCB初定位放置板空盘顶升至空盘搬运机构可拾取的位置高度；

7)根据PCB初定位放置板空盘的位置，控制第一驱动机构调整空盘搬运机构的位置，拾取总挡边Ⅰ最上层的PCB初定位放置板空盘放置在总挡边Ⅳ内最上层，或，拾取总挡边Ⅳ内的PCB初定位放置板空盘放置在总挡边Ⅱ或总挡边Ⅲ上满载PCB初定位放置板的上层；

8)重复步骤1)至步骤7)直至所有待检测PCB完成检测分类。

由以上技术方案可知，本发明的技术方案获得了如下有益效果：

本发明公开的PCB模块自动化测试平台及控制方法，其中，平台集成度和自动化程度高，包括总挡边组件、直线模组机构、设置在直线模组机构上的第一搬运机构和视觉系统、二次定位模块、搬运机器人组件、检测机构、第一驱动机构、设置在第一驱动机构上的空盘搬运机构、第二驱动机构和用于电控的控制机构；该平台通过布局上述功能模块在整体PCB模块自动化测试平台中的位置、设计搬运机构的关键机械结构和采用视觉系统进行二次定位的技术方案，使得企业能高精度、高效率的进行PCB模块生产检测，同时能够代替人工作业，提升检测效率，减少时间与经济成本。

本发明提出的PCB模块自动化测试平台相较于现有技术的方案具有如下优势：1)其自动化程度高，只需要极少的人工就能进行操作，大大的降低了企业的人工成本和培训成本；2)采用总挡边组件对PCB模块进行初级定位，二次定位模块对PCB模块进行二次定位，提升定位精度和检测结果的准确度，提高工作效率；3)使用视觉系统获取PCB模块的位置信息，精确度很高，而且不会随着时间的推移而导致定位精度降低；4)第一、第二搬运机构使用真空吸盘对PCB模块进行吸取，真空吸盘吸力很强，而且能调整吸取PCB模块的角度，所以在搬运机构转移PCB模块的过程中不用担心PCB模块会掉落；5)通过在控制机构、检测机构和搬运机器人组件间互相进行信息反馈，可以准确的进行PCB模块分类并将检测后PCB模块放置在正确放置，保证PCB模块不会因放置失误而给企业造成损失；6)第二驱动机构采用的顶升部在顶升的过程中，可以一次性的顶起多个PCB初定位板，在同等的设备空间下大大的提升了生产效率；并且在搬运过程中，由于总挡边Ⅱ、总挡边Ⅲ和总挡边Ⅳ对PCB初定位板初定为状态，使得空盘搬运机构不会随着时间的延长而导致其放置准确度降低。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1为本发明PCB模块自动化测试平台整体结构图；

图2为本发明总挡边组件及空盘搬运机构安装示意图；

图3为本发明总挡边Ⅰ与直线模组机构安装示意图；

图4为本发明总挡边Ⅱ、总挡边Ⅲ与搬运机器人组件安装示意图；

图5为本发明总挡边组件示意图；

图6为本发明总挡边Ⅰ示意图；

图7为本发明二次定位模块示意图；

图8为本发明直线模组机构示意图；

图9为本发明第一搬运机构示意图；

图10为本发明视觉系统示意图；

图11为本发明搬运机器人组件示意图；

图12为本发明第二搬运机构示意图；

图13为本发明检测机构示意图；

图14为本发明检测箱示意图；

图15为本发明空盘搬运机构示意图；

图16为本发明顶升机构示意图。

图中，各标记的具体意义为：

10-总挡边组件；101-总挡边Ⅰ，1011-挡边Ⅰ，1012-挡边Ⅱ，1013-挡边Ⅲ，1014-挡边Ⅳ，1015-PCB初定位放置板，102-总挡边Ⅱ，103-挡边Ⅲ，104-总挡边Ⅳ；20-直线模组机构；201第一X轴直线模组，202-Y轴直线模组，203-Z轴直线模组，204-X轴导轨，205-第一X轴坦克链，206-Y轴坦克链；30-二次定位模块；301-左支撑架；302-右支撑架；303-二次定位板；40-工作平台；50-搬运机器人组件；501-第一支撑架，502-底座，503-机械臂，504-滚珠花键一体轴，505-第二搬运机构；5051-安装板一，5052-第二压力检测表，5053-安装板二，5054-连接固定板，5055-连接板二，5056-连接板三，5057-连接板四，5058-连接板五，5059-吸盘单元Ⅰ，50591-气动推杆，50592-L型连接板一，50593-气动滑块，50594-导轨，50595-真空吸盘；50510-吸盘单元Ⅱ，50511、-吸盘单元Ⅲ，50512-吸盘单元Ⅳ，50513-吸盘单元Ⅴ；60-检测机构；601-检测箱Ⅰ，6011-检测箱体，6012-推拉托盘架Ⅰ，6013-推拉托盘架Ⅱ，6014-PCB模块凹槽Ⅰ，6015-PCB模块凹槽Ⅱ，6016-PCB模块凹槽Ⅲ，6017-PCB模块凹槽Ⅳ，6018-PCB模块凹槽Ⅴ，6019-PCB模块凹槽Ⅵ，60110-PCB模块凹槽Ⅶ，60111-PCB模块凹槽Ⅷ；602-检测箱Ⅱ；603-检测箱Ⅲ；604-检测箱Ⅳ；70-空盘搬运机构；701-第一连接板，702-安装架，703-气缸，704-真空吸盘安装架，705-真空吸盘Ⅰ，706-真空吸盘Ⅱ，707-真空吸盘Ⅲ，708-真空吸盘Ⅳ；80-第一驱动机构；90-顶升机构，901-顶升组件Ⅰ，902-顶升组件Ⅱ，903-顶升组件Ⅲ，904-顶升组件Ⅳ；100-视觉系统；1001-安装板Ⅰ；1002-安装板Ⅱ；1003-安装板Ⅲ；1004-连接板Ⅰ；1005-连接板Ⅱ；1006-拍照设备；1007-照明设备；110-第一搬运机构；1101-L型安装板；1102-加强筋；1103-第一压力检测表；1104-固定板；1105-R轴电机；1106-电机联轴器；1107-第一真空吸盘；1108-气管；1109-连接杆。

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的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

基于现有国内PCB模块生产采用的技术相较于发到国家的核心技术如加工精度任然存在很大差距，无法实现企业高精度、高效率的上下料和检查的需要，并且产线还具有主要依靠人力运转的问题。本发明针对上述情况，提出一种PCB模块自动化测试平台及控制方法，通过布局整体PCB模块自动化测试平台的组成部分、设计搬运机构的关键机械结构和采用视觉系统进行二次定位等方案结合，提高平台的集成程和自动化水平，生产检测效率大大提升。

下面结合附图所示，对本发明公开的PCB模块自动化测试平台及控制方法作进一步具体介绍。

本发明公开的PCB模块自动化测试平台的核心结构如图1至图4所示，该核心结构主要包括依次执行的三部分：一为PCB模块视觉定位装置、二为PCB模块搬运检测分类装置，三为PCB模块顶升搬运装置，依次实现对PCB模块的精准定位、搬运检测分类和顶升搬运功能，实现对PCB模块全自动、高效率的检测。

实施例时，上述核心结构包括总挡边组件10、直线模组机构20、第一搬运机构110、视觉系统100、二次定位模块30、搬运机器人组件50、检测机构60、空盘搬运机构70、第一驱动机构80和第二驱动机构，并由外壳保护设置在外壳内侧的腔室内；具体的，外壳内部腔室沿竖向分割为操作室和控制室，核心部件布设在操作室内，控制室用于安装控制连接与上述核心结构的控制机构，控制机构连接的部件包括直线模组机构20、第一搬运机构110、视觉系统100、搬运机器人组件50、检测机构60、空盘搬运机构70、第一驱动机构80和第二驱动机构。

在操作室内，设置有一水平布置的工作平台40，核心组件中总挡边组件10、直线模组机构20、第一搬运机构110、视觉系统100、二次定位模块30、搬运机器人组件50、检测机构60、空盘搬运机构70和第一驱动机构80设置在工作平台40上表面，第二驱动机构置于工作平台40下表面，并且位置对应于总挡边组件10。在工作平台40台面，搬运机器人组件50位于工作平台40的中部，总挡边组件10、直线模组机构20、第一搬运机构110、视觉系统100、二次定位模块30和检测机构60环设在搬运机器人组件50外围周圈，第一驱动机构80和空盘搬运机构70设置在搬运机器人组件50和总挡边组件10之间；环设方案的目的在于从整体上布局平台，最小化平台的占用面积，提高平台的集成度。

具体的，如图5所示，总挡边组件10包括并列布置在同一直线上的总挡边Ⅰ101、总挡边Ⅱ102、总挡边Ⅲ103和总挡边Ⅳ104，总挡边Ⅰ101、总挡边Ⅱ102、总挡边Ⅲ103和总挡边Ⅳ104结构相同，均采用四条挡边围设成方形存放工位。如图所示，总挡边Ⅰ101、总挡边Ⅱ102、总挡边Ⅲ103和总挡边Ⅳ104依次从左到右安装在工作平台40上。其中，总挡边Ⅰ101、总挡边Ⅱ102和总挡边Ⅲ103的方形存放工位内自下向上适配堆叠有若干层PCB初定位放置板1015，PCB初定位放置板1015上设置有若干顶部开口的第一定位槽，第一定位槽在PCB初定位放置板1015上阵列分布。如图6所示，总挡边Ⅰ101的四条挡边依次为挡边Ⅰ1011、挡边Ⅱ1012、挡边Ⅲ1013和挡边Ⅳ1014，这四条挡边按照PCB初定位放置板1015的尺寸长度分别进行定位，安装在PCB初定位放置板1015的四个直角拐角处。实施例中设定，总挡边Ⅰ的第一定位槽用于存放待检测PCB模块，总挡边Ⅱ的第一定位槽用于存放检测不合格PCB模块，总挡边Ⅲ的第一定位槽用于存放检测合格PCB模块，总挡边Ⅳ104的方形存放工位用于存放PCB初定位放置板1015空盘。

结合图7所示，二次定位模块30上设置有若干顶部开口的第二定位槽，第二定位槽用于二次定位放置待检测PCB模块，并且第二定位槽对待检测PCB模块的定位精度大于第一定位槽的定位精度；结合图13和图14所示，检测机构60包括若干检测箱，检测箱设置有用于检测PCB模块的检测部，检测部上设置有若干用于放置待检测PCB模块并进行检测的第三定位槽；在整个PCB模块检测过程中，PCB板的运转过程为从第一定位槽移动到第二定位槽，再由第二定位槽移动到第三定位槽。

结合图3和图8所示，直线模组机构20设置在总挡边组件10的一侧，视觉系统100和第一搬运机构110可调节设置在直线模组机构20上；视觉系统100用于识别所述总挡边组件10方形存放工位内最上层PCB初定位放置板1015中所有待检测PCB模块的位置信息并发送至控制机构，第一搬运机构110用于根据该位置信息提升总挡边Ⅰ101上任一第一定位槽中待检测PCB模块并放置在任一第二定位槽中。

结合图11所示，搬运机器人组件50包括底座502、一端连接于底座502的机械臂503和设置在机械臂503远离底座502端的第二搬运机构505，实现的安装效果是机械臂具有绕底座沿平行于工作平台台面方向转动的自由度，并且定位模块30、检测机构60和分类机构布设在机械臂503旋转的范围内；通过机械臂503的旋转实现第二搬运机构505对搬运机器人组件50外围周圈布设的任一功能结构的操作。实施例中第二搬运机构505对PCB模块操作通过吸盘单元实现，具体的第二搬运机构505上设置有若干吸盘单元，吸盘单元的数量大于定位模块30上第一定位槽的数量；当控制机构控制机械臂503转动至定位模块30正上方时，吸盘单元对应朝向第一定位槽，并且第二搬运机构505能同时吸取定位模块30上所有待检测PCB模块。

结合图15所示，空盘搬运机构70在第一驱动机构的驱动下具有沿平行于总挡边组件10布置方向往复移动的自由度，实施例中即为驱动空盘搬运机构70沿X轴方向往复移动。空盘搬运机构70工作时，用于将总挡边Ⅰ101上检测完成的PCB初定位放置板1015的空盘拾取并搬运至总挡边Ⅳ104的方形存放工位中，或用于将总挡边Ⅳ104内的PCB初定位放置板1015空盘放置在总挡边Ⅱ102或总挡边Ⅲ103上满载PCB初定位放置板1015的上层。

结合图16所示，第二驱动机构上设置有数量对应于总挡边组件10中总挡边数量的第二驱动部和连接于第二驱动部的顶升部，顶升部顶端贯通工作平台40抵接于对应的总挡边底部最下层PCB初定位放置板1015，第二驱动部驱动顶升部自下向上运动，逐步顶升该对应的总挡边底部最下层PCB初定位放置板1015向上移动，进而当上层的待检测PCB模块全部被检测后余下的空盘在顶升高度下配合空盘搬运机构70进行搬运，或当最上层的PCB初定位放置板1015被检测后PCB模块装满时降低高度配合配合空盘搬运机构70搬运空盘至其上方。

由上述组成部分实现的PCB模块搬运检测分类的流程为：

控制机构控制机械臂503转动带动第二搬运机构505移动至检测箱位置，当检测箱任一第三定位槽检测完成，第二搬运机构505中空闲的吸盘单元吸取检测后PCB模块，并将其上任一吸盘单元吸取的待检测PCB模块放入第三定位槽中进行检测，直至第二搬运机构505上吸取的待检测PCB模块全部更替为检测后PCB模块；控制机械臂503旋转至总挡边组件10位置，根据检测结果将第二搬运机构505吸取的检测后PCB模块放入对应的总挡边Ⅱ102或总挡边Ⅲ103中，完全整个PCB模块的搬运、检测和分类。

下面结合实施例公开的具体结构附图，对核心结构的三大部分具体介绍如下：

对于PCB模块视觉定位装置，进一步结合图3、图7至图10所示，工作时，总挡边组件10最上层PCB初定位放置板1015存放的待检测PCB模块逐个被第一搬运机构110移动到二次定位模块30，当其最上层板空盘时，通过空盘搬运机构70移走，对移走后的总挡边组件10内最上层PCB初定位放置板105重复移动过程。

图7示出了一种二次定位模块30的结构图，该结构包括二次定位板303和第二支撑架。第二支撑架沿Z轴方向设置，可采用图示的两个并排设置的C型结构的左支撑架301、右支撑架302构成。二次定位板303设置在第二支撑架顶端，并且二次定位板303板面平行于XY轴平面；第二定位槽布设在二次定位板303板面平行于X轴方向的同一直线上。为了让二次定位模块30能适用于提升不同尺寸和型号的待检测PCB模块的定位精度，二次定位板303针对不同的PCB模块可以设置多排第二定位槽，位于同一排的第二定位槽适用放置同一尺寸和型号的PCB模块。对二次定位板303上任一种尺寸和型号的PCB模块二次定位板303，都预设相同的定位精度，即定位精度为L₀ ^+0.05mm；同时，为了避免第二定位槽内壁粗糙影响PCB模块的放入和取出，要求第二定位槽内壁光滑，因此二次定位板303选择铝合金材质制造。

结合图8所示，实施例公开的直线模组机构20主要实现第一搬运机构110的位置调整，因此主要包括第一X轴直线模组201、Y轴直线模组202和Z轴直线模组203，均设置为电机丝杠移动机构，视觉系统100和第一搬运机构110在直线模组机构20上分别具有在X轴、Y轴和Z轴方向往复移动的自由度，即可对视觉系统100和第一搬运机构110在X轴、Y轴和Z轴方向进行位置调整。实施例中，为综合利用直线模组机构20的结构设计，总挡边组件10包含的总挡边沿X轴方向布置，其上PCB初定位放置板1015的第一定位槽沿XY轴平面呈网格型阵列分布；第二定位槽在二次定位模块30上沿平行于X轴方向间隔布设在同一直线上。

进一步结合图8所示的实施例，直线模组机构20还包括X轴导轨204，并且安装结构如下：第一X轴直线模组201和X轴导轨204沿Y轴方向平行且间隔设置，Y轴直线模组202滑动设置在第一X轴直线模组201和X轴导轨204上，Z轴直线模组203滑动设置在Y轴直线模组202上，并且第一X轴直线模组201、Y轴直线模组202和Z轴直线模组203均设置为电机丝杠移动机构；因此第一搬运机构110固设在Z轴直线模组203的滑块上，并向总挡边组件10侧延伸，视觉系统100固设在第一搬运机构110上。

实施例所示的直线模组机构20安装时，Y轴直线模组202靠近X轴导轨204侧底部安装有XY轴连接板，XY轴连接板向下安装工字连接板，工字连接板安装在X轴导轨204的导轨滑块上。实施例中，为了布设电线和气路管道，第一X轴直线模组201还设置了第一X轴坦克链205，Y轴直线模组202还设置了Y轴坦克链206，第一X轴坦克链205设置在第一X轴直线模组201远离X轴导轨204的一侧，Y轴坦克链通过与Y轴直线模组202固连的L型连接板二和直线模组连接板固设在Y轴直线模组202远离总挡边组件10的一侧。

结合图9所示的第一搬运机构110示例图，实施例公开的第一搬运机构110包括倒置的L型安装板1101、R轴电机1105和第一真空吸盘1107；安装时，L型安装板1101的竖板固连于Z轴直线模组1103的滑块上，L型安装板1101的横板靠近总挡边组件10侧端部设置有一缺口，R轴电机1105设置在L型安装板1101的横板上表面，并且自该缺口处依次连接电机联轴器1106、连接杆1109后连接于第一真空吸盘1107；第一真空吸盘1107位于L型安装板1101的横板下方，其吸取方向竖直向下，并且当控制机构选定总挡边组件10上一待检测PCB模块，即启动直线模组机构20移动第一搬运机构110至被选定的待检测PCB模块的上方，此时第一真空吸盘1107朝向被选定的待检测PCB模块的中心。

为了确保第一真空吸盘1107的工作压力不会对待检测PCB模块造成损伤，需要严格控制第一真空吸盘1107的压力，实时知悉第一真空吸盘1107的压力大小；因此，实施例所示的第一搬运机构110还包括设置在L型安装板1101的横板上表面的第一压力检测表1103，第一压力检测表1103采用图7所示的L型的固定板404固定在L型安装板1101的横板上表面，用于检测连通于第一真空吸盘1107的气管1108的压力。另外，为了确保L型安装板1101的结构稳定性，第一搬运机构110在L型安装板1101的横板下表面设置有加强筋1102。

图10示出了实施例公开的视觉系统100的结构图，该结构包括安装板Ⅰ1001、安装板Ⅱ1002、安装板Ⅲ1003、连接板Ⅰ1004、连接板Ⅱ1005、拍照设备1006和照明设备1007；如图所示，安装板Ⅰ1001沿Z轴方向竖向设置，其侧边固连于L型安装板1101的横板，并且其板面上设置有若干沿Z轴方向延伸的安装槽；安装板Ⅱ1002和安装板Ⅲ1003间隔安装在安装槽上，安装板Ⅱ1002靠近总挡边组件10侧经连接板Ⅰ1004固连拍照设备1006，安装板Ⅲ1003靠近总挡边组件10侧经连接板Ⅱ1005固连照明设备1007，照明设备1007位于拍照设备1006的下方。具体的，照明设备1007设置为环形照明灯，拍照设备1006的镜头朝向环形照明灯，并且拍照设备1006位于环形照明灯的中轴线上。

视觉系统100还设置有扫码枪，任一待检测PCB模块上设置有与其对应的标识二维码，扫码枪通过扫描待检测PCB模块上的标识二维码在拍照设备1006的视野中识别待检测PCB模块的位置信息；该位置信息反馈到控制机构，进而控制机构依据该信息向直线模组机构20和第一搬运机构110发送控制指令。为了便于了解第一搬运机构110在直线模组机构20上的位置，在第一X轴直线模组201和Z轴直线模组203的模组上均设置了若干经连接板连接于模组的光电开关，在Y轴直线模组202的模组上设置了若干感应器。

对于PCB模块搬运检测分类装置，进一步结合图11至14所示的结构，说明如下。

结合图11所示的实施例，搬运机器人组件50还包括第一支撑架501和滚珠花键一体轴504；第一支撑架501安装在工作平台40的中部，底座502设置在第一支撑架501上方；机械臂503的大臂端部转动连接于底座502，其小臂远离大臂的端部经滚珠花键一体轴504连接于第二搬运机构505；为便于机械臂503转动操作，第一支撑架501突出工作平台40一定高度，预留操作空间。第二搬运机构505包括一平行于工作平台40的安装板一5051，吸盘单元设置在该安装板一5051上；任一吸盘单元设置有一调节部和一真空吸盘50595，调节部固设在安装板一5051上，真空吸盘50595活动设置在调节部上，调节部具有调节真空吸盘50595沿其吸取方向往复移动的自由度。通过机械臂503带动吸盘单元在其转动的范围内平面移动，调节部带动吸盘单元在真空吸盘50595的吸取方向上下移动，实现真空吸盘50595在多个方向的自由度，以方便在旋转臂503的一个旋转周期内完全吸取第一定位槽的待检测PCB模块、更替第二定位槽中检测后PCB模块为待检测PCB模块、将检测后PCB模块分类放置在第三定位槽中的一系列动作。

吸盘单元与上述二次定位板303适配，也布设在安装板一5051板面的同一直线上；使用时，当机械臂503转动带动第二搬运机构505移动至二次定位模块30正上方时，吸盘单元的布设直线平行且对应于第一定位槽的布设直线，并且第一定位槽上方对应一个真空吸盘50595。该吸盘单元与第一定位槽的对应方式使得第二搬运机构505上至少留有一个处于空闲状态的真空吸盘50595，用于吸取检测机构60上检测后PCB模块，逐一将第二搬运机构505上吸取的待检测PCB模块替换为检测后PCB模块。

结合图12所示，提出一种第二搬运机构505的具体结构示例，该第二搬运机构505还包括安装板二5053，并通过在机械臂503的小臂端部竖向设置的滚珠花键一体轴504底端贯通安装板一5051的一侧，实现第二搬运机构505的固定。安装板二5053设置在安装板一5051远离滚珠花键一体轴504的一侧端部，并且安装板二5053板面垂直于安装板一5051的板面，图示中，安装板二5053与安装板一5051的侧边固定。若干吸盘单元在安装板二5053的延伸方向依次均匀且间隔安装；吸盘单元在安装板二5053的顶部设置有连接固定板，连接固定板向远离安装板一5051的方向延伸，用于固定调节部。

实施例如附图7所示，二次定位板303上在同一直线上至少设置有四个第一定位槽，第二搬运机构505上至少设置有位于同一直线上的、结构相同的五个吸盘单元，如附图所示的吸盘单元Ⅰ5059、吸盘单元Ⅱ50510、吸盘单元Ⅲ50511、吸盘单元Ⅳ50512和吸盘单元Ⅴ50513，各单元依次采用连接板一5054、连接板二5055、连接板三5056、连接板四5057和连接板五5058与安装板二5053固连，并分别设置有一个调节部和一个真空吸盘50595。

结合图12示出了一种吸盘单元的结构，如吸盘单元Ⅰ5059，其调节部固设在连接板远离安装板一5051的一侧，包括气动推杆50591、L型连接板50592、气动滑块50593和导轨50594；安装时，气动推杆50591沿平行于滚珠花键一体轴504方向贯通连接板，其下端连接于L型连接板50592的横板；导轨50594沿竖直方向固设在安装板二5053远离安装板一5051的侧面上，气动滑块50593滑动设置在导轨50594上，并且气动滑块50593远离导轨50594的侧面固连于L型连接板50592的竖板；真空吸盘50595竖向设置在L型连接板50592上横板远离气动滑块50593侧。气动推杆50591通气启动，其沿竖向向下推动L型连接板50592，L型连接板50592带动气动滑块50593沿轨道向下滑动，带动真空吸盘50595下移靠近根据控制逻辑被指定的待检测PCB模块或检测后PCB模块。

为了防止气压过大，挤压承载PCB模块的载体，如检测箱，造成机械损伤，调节部还设置了第二压力检测表5052，第二压力检测表5052设置在安装板一5051上，连通于气动推杆50591的气体管道，以便控制机构控制气动推杆50591的推力。同理吸盘单元可进一步对真空吸盘50595进行气压检测，实时监控调整真空吸盘的吸力防止被吸取的PCB模块掉落，减少吸力小导致掉落造成的企业经济损失。

图13和图14示出了本实施例公开的检测机构60的结构，其包括检测箱Ⅰ601、检测箱Ⅱ602、检测箱Ⅲ603和检测箱Ⅳ604，检测箱Ⅰ601和检测箱Ⅱ602并排设置，检测箱Ⅲ603和检测箱Ⅳ604并排设置，并且检测箱Ⅰ601、检测箱Ⅱ602并排设置的直线与检测箱Ⅲ603、检测箱Ⅳ604并排设置的直线构成夹角范围为90°～120°，适应机械臂503辐射的圆周范围。

对于上述任一检测箱，例如检测箱Ⅰ601，其包括由检测箱体6011构成的检测部，以及在检测箱体6011内的若干推拉托盘架，检测箱体6011并排设置两个推拉托盘架，即推拉托盘架Ⅰ和推拉托盘架Ⅱ。具体的，检测箱体6011靠近搬运机器人组件50的一侧设置有开口，推拉托盘架设置在开口内，并在检测箱体6011靠近搬运机器人组件50侧形成抽屉式结构；第二定位槽开口朝上设置在推拉托盘架上，其在推拉托盘架上阵列分布。如附图8所示，检测箱Ⅰ的推拉托盘架Ⅰ和推拉托盘架Ⅱ上各布置有四个第二定位槽，分别记为图示的PCB模块凹槽Ⅰ6014、PCB模块凹槽Ⅱ6015、PCB模块凹槽Ⅲ6016、PCB模块凹槽Ⅳ6017、PCB模块凹槽Ⅴ6018、PCB模块凹槽Ⅵ6019、PCB模块凹槽Ⅶ60110和PCB模块凹槽Ⅷ60111，检测箱Ⅱ602、检测箱Ⅲ603或检测箱Ⅳ604内也均阵列设置有两排八个第二定位槽。

一些实施例为实现本装置对不同尺寸类型的PCB模块的检测分类，其二次定位板303上至少设置有两种尺寸的第一定位槽，检测箱Ⅰ601、检测箱Ⅱ602、检测箱Ⅲ603或检测箱Ⅳ604中推拉托盘架上至少具有两种尺寸的第二定位槽，两种尺寸的第二定位槽与两种尺寸的第一定位槽依次对应，分别用于至少放置两种尺寸的PCB模块。通过第一定位槽、第二定位槽和第三定位槽的对应设计，充分确保PCB模块的定位精度，避免在检测时出现由于定位不精准造成的合格率检测误差。

对于PCB模块顶升搬运装置，进一步结合图15和图16所示的结构，说明如下。

如图15所示，空盘搬运机构70包括第一连接部、第三驱动部和搬运组件；其中，第一连接部连接设置在第一驱动机构80上，第一连接部顶端向总挡边组件侧10延伸，并形成一延伸部；第三驱动部设置在延伸部上，其驱动端连接于搬运组件。搬运组件采用真空吸附结构实现对空盘的拾取；具体的，搬运组件包括真空吸盘安装架704和若干第二真空吸盘，真空吸盘安装架704设置在总挡边组件10上方，其工作面平行于PCB初定位放置板1015；若干第二真空吸盘布设在真空吸盘安装架204工作面靠近总挡边组件10的侧面上，第二真空吸盘的开口朝下，并且至少在对应于PCB初定位放置板1015的四个拐角处各设置一个第二真空吸盘。工作时，第三驱动部和搬运组件电连接于控制机构，用于在控制机构控制下驱动搬运组件在竖直方向往复移动，并使得第二真空吸盘吸附在待搬运的PCB初定位放置板1015上，进而在移出总挡边Ⅰ101的方形存放工位后，置于总挡边Ⅱ102、总挡边Ⅲ103或总挡边Ⅳ104的方形存放工位中。实施时，搬运组件通过第二真空吸盘抽真空吸附在待搬运的空盘表面达到拾取空盘的目的，当空盘移动至对应位置后，通过释放第二真空吸盘的压力放开被吸附的空盘。

附图15所示的实施例中，第一连接部设置为“7”字形的安装架702，其底部采用第一连接板701连接于第一驱动机构80。第三驱动部设置为气缸703，气缸703安装在“7”字形的安装架702靠近总挡边组件10的端部，气缸703沿上下方向自由伸缩，并且搬运组件的真空吸盘安装架704安装在气缸703伸缩杆的端部。

为了便于搬运组件适用于搬运不同尺寸的PCB初定位放置板1015，实施例中将真空吸盘安装架704设置为可调节式的结构。具体的，真空吸盘安装架704包括一块定位板、一块第一调节板和两块第二调节板；安装时，定位板连接于气缸703伸缩杆的端部，定位板板面平行于PCB初定位放置板1015，第一调节板贴合设置在定位板一侧板面，其尺寸大于定位板尺寸，并且其沿平行于空盘搬运机构70的移动方向设置有若干贯通第一调节板板面的第一调节槽；两块第二调节板垂直且间隔连接于第一调节槽，第二调节板沿垂直于第一调节槽方向的两端突出于第一调节槽并向两侧延伸，并分别在其两侧延伸的板面上设置有一贯通第二调节板板面的第二调节槽，第二调节槽的延伸方向垂直于第一调节槽。通过调节两块第二调节板在第一调节板的固定间距适配待拾取的PCB初定位放置板1015的宽度，调节真空吸盘在四个第二调节槽之间的安装间隙适配待拾取的PCB初定位放置板1015的长度。

实施例中，通过在两块第二调节板沿垂直于第一调节槽方向的两端至少各设置一个真空吸盘的方案对PCB初定位放置板1015进行拾取，该四个真空吸盘如图15所示，依次为沿前后方向四个拐角布置的真空吸盘Ⅰ705、真空吸盘Ⅱ706、真空吸盘Ⅲ707和真空吸盘Ⅳ708，对应吸附于PCB初定位放置板1015的四个拐角位置。

进一步结合图1和图16所示，第二驱动部为顶升机构90，总挡边组件12个总挡边对应的第二驱动部和顶升部分别构成顶升机构90中的顶升组件Ⅰ901、顶升组件Ⅱ902、顶升组件Ⅲ903和顶升组件Ⅳ904。

附图16提出了一种第二驱动部和顶升部的结构。其中，顶升组件Ⅰ901的第二驱动部设置为电机丝杠驱动机构，包括电机安装座、设置在电极安装座内的第二电机、经第二联轴器连接于第二电机的第二滚珠丝杠；安装时，第二滚珠丝杠竖向设置，第二电机连接设置在第二滚珠丝杠的底端。电机丝杠驱动机构旨在于利用第二滚珠丝杠将其转动转化为直线运动。

顶升部包括第三连接板、若干导杆、推板和若干推杆；在图16所示的实施例中，第三连接板套装在第二滚珠丝杠上，其下板面固连于电机安装座；推板采用螺纹连接设置在第二滚珠丝杠上，其板面垂直于第二滚珠丝杠，推板构成电机丝杠驱动机构的滑块。若干导杆和若干推杆沿竖直方向对称布置在第二滚珠丝杠两侧，导杆、推杆和第二滚珠丝杠位于同一直线上，并且该直线平行于空盘搬运机构70的移动方向。导杆贯通推板后底端固连于第三连接板，顶端抵接于工作平台40下表面；推杆底端连接于推板，顶端贯通工作平台40的台面后抵接于总挡边Ⅰ101底部最下层PCB初定位放置板1015；推板与导杆贯通处设置有套筒，套筒与导杆外壁光滑接触。

顶升组件Ⅰ工作原理如下，第二电机启动，带动第二滚珠丝杠转动，使得其上推杆沿第二滚珠丝杠往复移动；由于推杆固连于推杆，当推杆向上或向下移动时，带动推杆向上顶升总挡边Ⅰ101底部最下层PCB初定位放置板1015或将总挡边Ⅰ101底部最下层PCB初定位放置板1015置于总挡边Ⅰ101最底端；导杆用于对推杆的移动进行导向。实施例中，第二滚珠丝杠的左右两侧各设置有一根导杆和一根推杆，即图7所示的导杆Ⅰ、导杆Ⅱ、推杆Ⅰ和推杆Ⅱ。

PCB模块顶升搬运装置中将第一驱动机构80设置为与第一X轴直线模组结构相同的第二X轴直线模组，即电机丝杠移动机构，第二X轴直线模组沿平行于总挡边Ⅰ101、总挡边Ⅱ102、总挡边Ⅲ103和总挡边Ⅳ104布设直线的方向设置在总挡边组件10的一侧。

对任一电机丝杠移动机构，其包括模组、设置在模组一侧的电机安装架、设置在电机安装架上的电机、经联轴器连接于电机的滚珠丝杠和采用螺纹连接设置在滚珠丝杠上的滑块；滚珠丝杠穿设在模组内，所述滑块自模组内侧向其工作面延伸形成一安装面，各直线模组的滑块设置在安装面上。例如，对于第一X轴直线模组，包括模组、设置在模组一侧的X轴电机安装架、固设在X轴电机安装架内的第一电机、经X轴联轴器连接于第一电机的第一滚珠丝杠、滑动设置在第一滚珠丝杠上的X轴滑块。

因此，对于第二X轴直线模组的工作原理如下，第一电机启动，带动第一滚珠丝杠转动，使得其上X轴滑块沿第一滚珠丝杠往复移动，即在第一滚珠丝杠上往复移动，带动X轴滑块上空盘搬运机构70依次靠近总挡边Ⅰ101、总挡边Ⅱ102、总挡边Ⅲ103和总挡边Ⅳ104进行搬运。

为了能实现空盘搬运机构70能对应移动至各总挡边对应位置，X轴直线模组301的长度至少使得空盘搬运机构70能自由拾取总挡边Ⅰ的PCB初定位放置板空盘放置在总挡边Ⅳ104的方形存放工位内，或，能自由拾取总挡边Ⅳ104的PCB初定位放置板1015空盘放置在总挡边Ⅱ102或总挡边Ⅲ103的方形存放工位内。并且，为了确保空盘搬运机构70能准确移动至总挡边组件10的四个总挡边对应位置，除初始位置对应的总挡边外，其它任意三个总挡边分别对应设置一个光点开关，控制空盘搬运机构70启停。

另外，为了便于摆放空盘搬运机构70的电线和气路管道，第二X轴直线模组在其远离总挡边组件20侧设置有第二X轴坦克链，第二X轴坦克链采用与第一X轴坦克链205相同的结构固定。

本发明另一实施例提出一种关于上述PCB模块自动化测试平台的控制方法，该方法包括如下步骤：

1)人工将待检测PCB板放入总挡边Ⅰ101的PCB初定位放置板1015的第一定位槽中，对待检测PCB板进行初定位；

2)通过控制机构控制直线模组机构20上视觉系统100和第一搬运机构110，视觉系统100获取初定位的待检测PCB板的位置信息，控制机构控制第一搬运机构110根据指定的位置信息拾取对应的待检测PCB板精准放入二次定位模块30的第二定位槽中，对待检测PCB板进行二次定位；

3)当二次定位模块30的第二定位槽满载，控制机构控制搬运机器人组件50中的第二搬运机构505上吸盘单元一次性吸取第二定位槽中的所有待检测PCB模块；

4)采用搬运机器人组件50的机器臂503将吸取待检测PCB模块的第二搬运机构505按照顺序依次放进检测箱中设置的第三定位槽中；若检测箱所有第三定位槽内已经放置有待检测PCB模块正在检测，则等待检测机构60检测直至有任一第三定位槽检测完成，控制第二搬运机构505上处于空闲状态的吸盘单元吸取该第三定位槽中检测后PCB模块，再将任一吸盘单元吸取的待检测PCB模块放入该第三定位槽中进行检测，逐一将第二搬运机构505上吸取的待检测PCB模块更替为检测后PCB模块；

5)检测机构60将检测后PCB模块的检测结构反馈至控制机构，控制机构根据检测结构控制搬运机器人组件50的旋转臂503将第二搬运机构505吸取的检测后PCB模块放入对应的总挡边Ⅱ102或总挡边Ⅲ103中，完成PCB模块搬运检测分类；

6)当控制控制机构检测到总挡边Ⅰ上出现PCB初定位放置板1015空盘或总挡边Ⅱ102、总挡边Ⅲ103上PCB初定位放置板1015装满，则控制第二驱动部驱动顶升部将总挡边Ⅰ101或总挡边Ⅳ104内最上层的PCB初定位放置板空盘顶升至空盘搬运机构70可拾取的位置高度；

7)根据PCB初定位放置板1015空盘的位置，控制第一驱动机构80调整空盘搬运机构70的位置，拾取总挡边Ⅰ101最上层的PCB初定位放置板1015空盘放置在总挡边Ⅳ104内最上层，或，拾取总挡边Ⅳ104内的PCB初定位放置板1015空盘放置在总挡边Ⅱ102或总挡边Ⅲ103上满载PCB初定位放置板1015的上层；

8)重复步骤1)至步骤7)直至所有待检测PCB完成检测分类。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种PCB模块自动化测试平台，其特征在于，包括外壳、工作平台、总挡边组件、直线模组机构、设置在直线模组机构上的第一搬运机构和视觉系统、二次定位模块、搬运机器人组件、检测机构、第一驱动机构、设置在第一驱动机构上的空盘搬运机构、第二驱动机构和控制机构，所述控制机构电连接于直线模组机构、第一搬运机构、视觉系统、搬运机器人组件、检测机构、空盘搬运机构、第一驱动机构和第二驱动机构；

所述外壳内部腔室沿竖向分割为操作室和控制室，所述总挡边组件、直线模组机构、第一搬运机构、视觉系统、二次定位模块、搬运机器人组件、检测机构、空盘搬运机构、第一驱动机构和第二驱动机构设置在操作室内，所述控制机构设置在控制室内；所述工作平台水平设置在操作室内，所述总挡边组件、直线模组机构、第一搬运机构、视觉系统、二次定位模块、搬运机器人组件、检测机构、空盘搬运机构和第一驱动机构设置在工作平台上表面，所述第二驱动机构置于工作平台下表面，并且位置对应于总挡边组件；

所述搬运机器人组件位于所述工作平台的中部，所述总挡边组件、直线模组机构、第一搬运机构、视觉系统、二次定位模块和检测机构环设在所述搬运机器人组件外围周圈，所述第一驱动机构和空盘搬运机构设置在所述搬运机器人组件和总挡边组件之间；

所述总挡边组件包括并列布置在同一直线上的总挡边Ⅰ、总挡边Ⅱ、总挡边Ⅲ和总挡边Ⅳ，所述总挡边Ⅰ、总挡边Ⅱ、总挡边Ⅲ和总挡边Ⅳ结构相同，均采用四条挡边围设成方形存放工位；所述总挡边Ⅰ、总挡边Ⅱ和总挡边Ⅲ的方形存放工位内自下向上适配堆叠有若干层PCB初定位放置板，所述PCB初定位放置板上设置有若干顶部开口的第一定位槽，所述第一定位槽在PCB初定位放置板上阵列分布；所述总挡边Ⅰ的第一定位槽用于存放待检测PCB模块，所述总挡边Ⅱ的第一定位槽用于存放检测不合格PCB模块，所述总挡边Ⅲ的第一定位槽用于存放检测合格PCB模块；

所述二次定位模块上设置有若干顶部开口的第二定位槽，所述第二定位槽用于二次定位放置待检测PCB模块，并且第二定位槽对待检测PCB模块的定位精度大于第一定位槽的定位精度；

所述直线模组机构设置在总挡边组件的一侧，所述视觉系统和第一搬运机构可调节设置在直线模组机构上；视觉系统用于识别所述总挡边组件方形存放工位内最上层PCB初定位放置板中所有待检测PCB模块的位置信息并发送至控制机构，所述第一搬运机构用于根据该位置信息提升任一第一定位槽中待检测PCB模块并放置在任一第二定位槽中；

所述检测机构包括若干检测箱，所述检测箱设置有用于检测PCB模块的检测部，所述检测部上设置有若干用于放置待检测PCB模块并进行检测的第三定位槽；

所述搬运机器人组件包括底座、一端连接于底座的机械臂和设置在机械臂远离底座端的第二搬运机构，所述机械臂具有绕底座沿平行于工作平台台面方向转动的自由度，并且所述总挡边组件、直线模组机构、第一搬运机构、视觉系统、二次定位模块和检测机构布设在机械臂旋转的范围内；所述第二搬运机构上设置有若干吸盘单元，所述吸盘单元的数量大于二次定位模块上第二定位槽的数量；当所述机械臂转动至二次定位模块正上方时，所述吸盘单元对应朝向第二定位槽，并且第二搬运机构能同时吸取二次定位模块上所有待检测PCB模块；

所述空盘搬运机构在第一驱动机构的驱动下具有沿平行于总挡边组件布置方向往复移动的自由度，用于将总挡边Ⅰ上检测完成的PCB初定位放置板的空盘拾取并搬运至总挡边Ⅳ的方形存放工位中，或用于将总挡边Ⅳ内的PCB初定位放置板空盘放置在总挡边Ⅱ或总挡边Ⅲ上满载PCB初定位放置板的上层；

所述第二驱动机构上设置有数量对应于总挡边组件中总挡边数量的第二驱动部和连接于第二驱动部的顶升部，顶升部顶端贯通工作平台抵接于对应的总挡边底部最下层PCB初定位放置板，第二驱动部驱动顶升部自下向上运动，逐步顶升该总挡边底部最下层PCB初定位放置板向上移动；

所述控制机构控制机械臂转动带动第二搬运机构移动至检测箱位置，当检测箱任一第三定位槽检测完成，第二搬运机构中空闲的吸盘单元吸取检测后PCB模块，并将其上任一吸盘单元吸取的待检测PCB模块放入第三定位槽中进行检测，直至第二搬运机构上吸取的待检测PCB模块全部更替为检测后PCB模块；控制机械臂旋转至总挡边组件位置，根据检测结果将搬运机构吸取的检测后PCB模块放入对应的总挡边Ⅱ或总挡边Ⅲ中。

2.根据权利要求1所述的PCB模块自动化测试平台，其特征在于，所述搬运机器人组件还包括第一支撑架和滚珠花键一体轴；

所述第一支撑架安装在所述工作平台的中部，所述底座设置在所述第一支撑架上方；所述机械臂的大臂端部转动连接于底座，其小臂远离大臂的端部经滚珠花键一体轴连接于第二搬运机构；

所述第二搬运机构包括一平行于工作平台的安装板一，所述吸盘单元设置在该安装板一上；所述任一吸盘单元设置有一调节部和一真空吸盘，所述调节部固设在安装板一上，所述真空吸盘活动设置在调节部上，并且调节部具有调节真空吸盘沿其吸取方向往复移动的自由度。

3.根据权利要求1所述的PCB模块自动化测试平台，其特征在于，所述直线模组机构包括第一X轴直线模组、Y轴直线模组和Z轴直线模组，均设置为电机丝杠移动机构，所述视觉系统和第一搬运机构在所述直线模组机构上分别具有在X轴、Y轴和Z轴方向往复移动的自由度；

所述总挡边组件包含的总挡边沿X轴方向布置，其上PCB初定位放置板的第一定位槽沿XY轴平面呈网格型阵列分布；

所述二次定位模块包括定位板和第二支撑架；所述第二支撑架沿Z轴方向设置，所述定位板设置在第二支撑架顶端，并且定位板板面平行于XY轴平面；所述第二定位槽间隔布设在定位板板面平行于X轴方向的同一直线上；

所述定位板的材质为铝合金，其上第二定位槽内壁光滑，定位精度为L₀ ^+0.05mm。

4.根据权利要求3所述的PCB模块自动化测试平台，其特征在于，所述第一搬运机构包括倒置的L型安装板、R轴电机、第一真空吸盘和第一压力检测表；

所述L型安装板的竖板滑动设置在Z轴直线模组上，所述L型安装板的横板靠近总挡边组件侧端部设置有一缺口，所述R轴电机设置在L型安装板的横板上表面，并且自该缺口处依次连接电机联轴器、连接杆后连接于第一真空吸盘；所述第一真空吸盘位于L型安装板的横板下方，第一真空吸盘的吸取方向竖直向下；所述第一压力检测表设置在L型安装板的横板上表面，用于检测连通于第一真空吸盘的气管的压力；

所述视觉系统包括安装板Ⅰ、安装板Ⅱ、安装板Ⅲ、连接板Ⅰ、连接板Ⅱ、拍照设备和照明设备；所述安装板Ⅰ沿Z轴方向竖向设置，其侧边固连于L型安装板的横板，并且其板面上设置有若干沿Z轴方向延伸的安装槽；所述安装板Ⅱ和安装板Ⅲ间隔安装在所述安装槽上，安装板Ⅱ靠近总挡边组件侧经连接板Ⅰ固连拍照设备，所述安装板Ⅲ靠近总挡边组件侧经连接板Ⅱ固连照明设备，照明设备位于拍照设备的下方；所述照明设备设置为环形照明灯，所述拍照设备的镜头朝向环形照明灯，并且拍照设备位于所述环形照明灯的中轴线上；

当所述控制机构选定总挡边Ⅰ件上一待检测PCB模块，即启动直线模组机构移动所述第一搬运机构至被选定的待检测PCB模块的上方，所述第一真空吸盘朝向所述被选定的待检测PCB模块的中心。

5.根据权利要求2所述的PCB模块自动化测试平台，其特征在于，所述第二搬运机构还包括安装板二；

所述滚珠花键一体轴在所述机械臂的小臂端部竖向设置，其底端贯通安装板一的一侧；所述安装板二设置在安装板一远离滚珠花键一体轴的一侧端部，并且安装板二板面垂直于安装板一板面；

所述若干吸盘单元在安装板二的延伸方向依次均匀且间隔安装；所述吸盘单元还包括连接固定板，所述连接固定板连接设置在安装板二的顶部，并向远离安装板一的方向延伸；

所述调节部固设在连接板远离安装板一的一侧，包括气动推杆、L型连接板一、气动滑块、导轨和第二压力检测表；所述气动推杆沿平行于滚珠花键一体轴方向贯通连接板，其下端连接于L型连接板一的横板；所述导轨沿竖直方向固设在安装板二远离安装板一的侧面上，所述气动滑块滑动设置在导轨上，并且气动滑块远离导轨的侧面固连于L型连接板一的竖板；所述真空吸盘竖向设置在L型连接板一上横板远离气动滑块侧；所述第二压力检测表设置在安装板一上，连通于所述气动推杆的气体管道，用于控制所述气动推杆的推力。

6.根据权利要求1所述的PCB模块自动化测试平台，其特征在于，所述检测箱包括检测箱体和若干推拉托盘架；

所述检测箱体靠近搬运机器人组件的一侧设置有开口，所述推拉托盘架设置在开口内，并在检测箱体靠近搬运机器人组件侧形成抽屉式结构；所述第三定位槽开口朝上，并在所述推拉托盘架上阵列分布。

7.根据权利要求1所述的PCB模块自动化测试平台，其特征在于，所述空盘搬运机构包括第一连接部、第三驱动部和搬运组件；

所述第一连接部连接设置在第一驱动机构上，第一连接部顶端向总挡边组件侧延伸，并形成一延伸部；所述第三驱动部设置在延伸部上，其驱动端连接于搬运组件；

所述搬运组件包括真空吸盘安装架和若干第二真空吸盘，所述第二真空吸盘安装架设置在总挡边组件上方，其工作面平行于PCB初定位放置板；所述若干第二真空吸盘布设在真空吸盘安装架工作面靠近总挡边组件的侧面上，第二真空吸盘的开口朝下，并且至少在对应于所述PCB初定位放置板的四个拐角处各设置一个第二真空吸盘；

所述第三驱动部和搬运组件电连接于控制机构，用于在控制机构控制下驱动搬运组件在竖直方向往复移动，并使得第二真空吸盘吸附在待搬运的PCB初定位放置板空盘上，进而在移出总挡边Ⅰ或总挡边Ⅳ的方形存放工位后，置于总挡边Ⅳ、总挡边Ⅱ或总挡边Ⅲ的方形存放工位中。

8.根据权利要求1所述的PCB模块自动化测试平台，其特征在于，所述第二驱动部设置为电机丝杠驱动机构，包括电机安装座、设置在电极安装座内的第二电机、经第二联轴器连接于第二电机的第二滚珠丝杠，所述第二滚珠丝杠竖向设置，第二电机连接设置在第二滚珠丝杠的底端；

所述顶升部包括第三连接板、若干导杆、推板和若干推杆；

所述第三连接板套装在第二滚珠丝杠上，其下板面固连于电机安装座；所述推板采用螺纹连接设置在第二滚珠丝杠上，其板面垂直于第二滚珠丝杠；

所述若干导杆和若干推杆沿竖直方向对称布置在第二滚珠丝杠两侧，所述导杆、推杆和第二滚珠丝杠位于同一直线上，并且该直线平行于所述空盘搬运机构的移动方向；

所述导杆贯通推板后底端固连于第三连接板，顶端抵接于所述工作平台下表面；所述推杆底端连接于推板，顶端贯通所述工作平台的台面后抵接于其对应的总挡边底部最下层PCB初定位放置板；所述推板与所述导杆贯通处设置有套筒，所述套筒与导杆外壁光滑接触；

所述第二电机启动，带动第二滚珠丝杠转动，使得其上推杆推动最下层PCB初定位放置板沿第二滚珠丝杠往复移动。

9.根据权利要求7所述的PCB模块自动化测试平台，其特征在于，所述第一驱动机构设置为电机丝杠移动机构的第二X轴直线模组，包括第二X轴模组、设置在模组一侧的电机安装架、设置在电机安装架上的第二X轴电机、经第二X轴联轴器连接于第二X轴电机的第二X轴滚珠丝杠和采用螺纹连接设置在第二X轴滚珠丝杠上的第二X轴滑块；所述第二X轴滚珠丝杠穿设在第二X轴模组内，所述第二X轴滑块自第二X轴模组内侧向上延伸形成一安装面，所述第一连接部固设在该安装面上；

所述第二X轴直线模组的长度至少使得所述空盘搬运机构能自由拾取总挡边Ⅰ的PCB初定位放置板空盘放置在总挡边Ⅳ的方形存放工位内，或，能自由拾取总挡边Ⅳ的PCB初定位放置板空盘放置在总挡边Ⅱ或总挡边Ⅲ的方形存放工位内。

10.一种PCB模块自动化测试平台的控制方法，适用于权利要求1-9任一项所述的PCB模块自动化测试平台，其特征在于，包括如下步骤：

1)人工将待检测PCB板放入总挡边Ⅰ的PCB初定位放置板的第一定位槽中，对待检测PCB板进行初定位；

2)通过控制机构控制直线模组机构上视觉系统和第一搬运机构，视觉系统获取初定位的待检测PCB板的位置信息，控制机构控制第一搬运机构根据指定的位置信息拾取对应的待检测PCB板精准放入二次定位模块的第二定位槽中，对待检测PCB板进行二次定位；

3)当二次定位模块的第二定位槽满载，控制机构控制搬运机器人组件中的第二搬运机构上吸盘单元一次性吸取第二定位槽中的所有待检测PCB模块；

4)采用搬运机器人组件的机器臂将吸取待检测PCB模块的第二搬运机构按照顺序依次放进检测箱中设置的第三定位槽中；若检测箱所有第三定位槽内已经放置有待检测PCB模块正在检测，则等待检测机构检测直至有任一第三定位槽检测完成，控制第二搬运机构上处于空闲状态的吸盘单元吸取该第三定位槽中检测后PCB模块，再将任一吸盘单元吸取的待检测PCB模块放入该第三定位槽中进行检测，逐一将第二搬运机构上吸取的待检测PCB模块更替为检测后PCB模块；

5)检测机构将检测后PCB模块的检测结构反馈至控制机构，控制机构根据检测结构控制搬运机器人组件的旋转臂将第二搬运机构吸取的检测后PCB模块放入对应的总挡边Ⅱ或总挡边Ⅲ中，完成PCB模块搬运检测分类；

6)当控制控制机构检测到总挡边Ⅰ上出现PCB初定位放置板空盘或总挡边Ⅱ、总挡边Ⅲ上PCB初定位放置板装满，则控制第二驱动部驱动顶升部将总挡边Ⅰ或总挡边Ⅳ内最上层的PCB初定位放置板空盘顶升至空盘搬运机构可拾取的位置高度；

7)根据PCB初定位放置板空盘的位置，控制第一驱动机构调整空盘搬运机构的位置，拾取总挡边Ⅰ最上层的PCB初定位放置板空盘放置在总挡边Ⅳ内最上层，或，拾取总挡边Ⅳ内的PCB初定位放置板空盘放置在总挡边Ⅱ或总挡边Ⅲ上满载PCB初定位放置板的上层；

8)重复步骤1)至步骤7)直至所有待检测PCB完成检测分类。

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