CN115610078A - 视觉定位型梭式丝网印刷机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种视觉定位型梭式丝网印刷机，包括印刷件图像采集装置、梭传输机构、网版图像采集装置、网框夹持调节机构、印刷机构以及控制系统；所述印刷件图像采集装置用于采集梭传输机构上的待印刷的印刷件图像；所述梭传输机构用于将待印刷的印刷件在上片端输送至网版下方进行印刷，以及用于将印刷后的印刷件输送至丝网印刷机的下片端。采用上述技术方案，改变了以往的在每次印刷之前调节印刷件角度进行对版的方式，而是通过视觉识别技术获取待印刷的印刷件图像以及网版图像，以印刷件图像作为基准调节网版的位置和角度，从而简化了对版的调节结构，提高了网版与印刷件的对正速度，有效提高了丝网印刷机的作业效率。

Description

视觉定位型梭式丝网印刷机
技术领域
本发明涉及一种视觉定位型梭式丝网印刷机，尤其涉及一种通过视觉定位调节网版位置的高效的梭式丝网印刷机，属于印刷机械设备技术领域。
背景技术
印刷生产线的产量及良品率主要受制于印刷设备的工作效率及印刷精度，若采用先定位、再传输、后印刷的方式，则印刷精度较低，若采用台面定位的方式，则印刷效率较低。而且传统印刷设备采用减速电机或伺服电机+减速机作为动力源，通过带轮驱动进行印刷，适用于印刷精度要求不高的产品，对于印刷精度需求达到微米级则无能无力，特别是在新兴的光伏电池片印刷行业中，印刷精度和效率的高要求传统印刷机无法达到。太阳能行业电池片的高精度、高效率的丝网印刷机一直是制约该行业发展的瓶颈，针对210规格的电池片丝网印刷精度8μm、生产节拍0.96秒/片是个技术难点。电池片、晶圆的丝网印刷机大多结构复杂、可靠性相对低些，简化结构提高可靠性是个技术难点。电池片丝网印刷、半导体行业晶圆的丝网印刷以及半导体行业BGA芯片的锡膏丝网印刷及植球工艺等丝网印刷特点基本相同，精度高、效率高、要求设备可靠性高，高度兼容性的丝网印刷机是个技术难点。目前该行业国内的丝网印刷机均为转盘式丝网印刷机，该类印刷机转盘采用DD马达或凸轮分割器做圆周驱动，一般有4个印刷工位，每个工位均有单独的传输和吹吸气系统，例如中国专利文献CN102642385B公开的丝网印刷机结构，该结构复杂且成本高、可靠性维护性相对差些，针对210规格的电池片生产节拍大多在1.2秒左右。对版方式大多是微调网版方式，分为X、Y、θ、三个执行机构，分3层独立调整，每个执行机构有单独的驱动电机和导向机构，例如申请人的在先中国专利申请CN107685531A所公开的一种全自动玻璃印刷机视觉自动对版系统，该结构的对版系统结构较为复杂，体积大，运算流程多，并且故障率较高，维护周期比较短。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种视觉定位型梭式丝网印刷机，在每一次印刷前均采集印刷件的图像，根据印刷件的位置来调节网版的位置，使网版与印刷物位置精准对正，从而提高丝网印刷的印刷精度。
为了实现上述目的，本发明的一种视觉定位型梭式丝网印刷机，包括印刷件图像采集装置、梭传输机构、网版图像采集装置、网框夹持调节机构、印刷机构以及控制系统；所述印刷件图像采集装置用于采集梭传输机构上的待印刷的印刷件图像；所述梭传输机构用于将待印刷的印刷件在上片端输送至网版下方进行印刷，以及用于将印刷后的印刷件输送至丝网印刷机的下片端；所述网版的网框设置于网框夹持调节机构上；所述网版图像采集装置用于采集网版图像；所述控制系统用于根据印刷件图像中的待印刷的印刷件位置信息控制所述网框夹持调节机构调整网版的位置从而使网版能够与印刷件对正；所述印刷机构用于对印刷件进行印刷作业。
所述印刷件图像采集装置设置于丝网印刷机的上片端；所述印刷件图像采集装置包括支架、设置于支架上的相机安装板以及设置于所述相机安装板上的第一相机，所述第一相机的视轴竖直向下设置。
所述印刷件图像采集装置还包括第一辅助光源。
所述网版图像采集装置设置于所述网版的下方；所述网版图像采集装置包括安装框、设置于安装框上的第二相机，所述第二相机的视轴竖直向上设置。
在所述安装框上还设置有第二辅助光源。
所述网框夹持调节机构包括两个调节臂；所述调节臂包括固定组件以及调节组件，所述固定组件用于固定于网框上，调节组件用于移动所述固定组件；所述调节组件包括直线滑动件以及用于驱动所述直线滑动件移动的直线驱动装置，所述固定组件通过旋转轴可旋转地安装于所述直线滑动件上；在其中一个所述调节臂中，所述旋转轴的轴座与固定组件之间通过补偿滑轨相连。
所述固定组件包括网框安装板以及网框压板，网框的边缘被夹持于所述网框安装板和网框压板之间。
所述直线滑动件设置于调节臂上的滑轨上；所述直线驱动装置为包括调节电机、调节丝杠以及设置于调节丝杠上的调节螺母，所述调节螺母通过连接板连接于所述直线滑动件。
两个所述调节臂通过连接杆相连。
所述印刷机构包括底座、印刷头框架以及印刷头，所述印刷头框架滑动安装于所述底座上，底座上设置有印刷驱动装置用于驱动所述印刷头框架移动；所述印刷头设置于印刷头框架上，包括印刷刀以及回墨刀，所述印刷刀和回墨刀分别与一个升降装置相连。
所述印刷驱动装置包括第一直线电机，所述第一直线电机的固定部固定于所述底座上，活动部与印刷头框架相固定。
所述升降装置包括升降电机、设置于升降电机动力输出端的升降丝杠、与所述升降丝杠相配合的升降螺母，所述升降螺母与所述印刷刀或回墨刀相连。
每个所述升降螺母与两个夹板相固定，两个所述夹板夹持在两个导向轴上，导向轴与印刷刀或回墨刀相连。
所述梭传输机构包括基座以及安装于基座上的两个梭组件，所述基座为长条形并且设置于印刷机构的下方；所述梭组件包括竖直设置的梭底板以及横向设置的安装板，安装板的一侧设置有支柱，支柱滑动安装于所述梭底板上；所述安装板上设置有用于承载印刷件的台面；在所述梭底板上设置有升降驱动装置，所述升降驱动装置用于驱动所述安装板升降；两个所述梭组件的梭底板分别滑动安装于基座的两侧，所述安装板位于基座上方并且能够使所述台面移动至网版的竖直下方；所述梭组件还包括设置在所述基座上的横向驱动装置，所述横向驱动装置用于驱动所述梭底板沿着所述基座横向移动。
在所述基座的两个相对侧壁上分别设置有导轨，所述梭底板通过滑块安装于所述导轨上。
所述横向驱动装置包括第二直线电机；所述基座的两个侧壁上分别设置有上下两条所述导轨，所述第二直线电机设置于两条所述导轨之间，所述第二直线电机的固定部固定于所述基座上，移动部与所述梭底板相固定。
所述升降驱动装置包括升降驱动电机、设置于升降驱动电机动力输出端的升降驱动丝杠以及与升降驱动丝杠相配合的升降驱动螺母，所述升降驱动螺母与支柱相固定。
在所述基座上并且位于网版的下方设置有所述网版图像采集装置。
所述基座为大理石基座。
所述台面上设置有负压孔列阵，负压孔通过管路连接于负压装置。
采用上述技术方案，本发明的视觉定位型梭式丝网印刷机，与现有技术相比，具有以下有益效果：
1、改变了以往的在每次印刷之前调节印刷件角度进行对版的方式，而是通过视觉识别技术获取待印刷的印刷件图像以及网版图像，以印刷件图像作为基准调节网版的位置和角度，从而简化了对版的调节结构，提高了网版与印刷件的对正速度，有效提高了丝网印刷机的作业效率。
2、设置了新型的网框夹持调节机构，能够通过两个直线驱动装置驱动两个直线滑动件实现网版在Y方向上的位置调节以及角度调节，通过梭传输机构调节印刷件在X轴上的位置，从而实现网版与印刷件的对正，极大地简化了网版调节的结构；
3、印刷机构通过直线电机驱动印刷头往复动作，通过电机丝杠驱动装置驱动印刷刀和回墨刀升降动作，能够高效、精准完成印刷动作。
4、梭传输机构采用双梭组件的结构，通过两个梭组件能够交替传送印刷件，并且两个梭组件中的安装板均能够升降，安装板的一侧固定的支柱，两个梭组件中的支柱位于基座的两侧，从而在交替传送印刷件时两个梭组件不会相互干涉，能够实现不间断地交替传送，有效提高作业效率，并且梭传输机构整体结构简单、紧凑，占用空间小，运行稳定。
附图说明
图1为本发明的视觉定位型梭式丝网印刷机的结构示意图。
图2为本发明的视觉定位型梭式丝网印刷机的侧视图。
图3为机体框架的结构示意图。
图4为网框夹持调节机构的结构示意图。
图5为网框安装在网框夹持调节机构上的装配图。
图6为第一调节臂的截面图。
图7为第二调节臂的截面图。
图8为第二调节臂的结构示意图。
图9为第二调节臂中补偿滑轨的装配机构示意图。
图10为印刷机构的结构示意图。
图11为梭传输机构的结构示意图。
图12为梭传输机构的俯视图。
图13为梭组件的结构示意图。
图14为印刷件图像采集装置的结构示意图。
图15为印刷件图像采集装置的侧视图。
图16为网版图像采集装置的结构示意图。
具体实施方式
以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1、2所示，本发明的一种视觉定位型梭式丝网印刷机，包括机体框架1、印刷件图像采集装置5、梭传输机构4、网版图像采集装置6、网框夹持调节机构2、印刷机构3以及控制系统。
如图3所示，所述机体框架1包括底框下台面101和架体102两部分，所述底框下台面101两侧设置有固定挡板104和辅助角座105，所述底框下台面101下安装有地脚件106。所述架体102上方设置有用于安装所述网框夹持调节机构2及印刷机构3所用的上台面103。
如图4-9所示，所述网框夹持调节机构2包括两个平行设置的调节臂201，即第一调节臂201a和第二调节臂201b，两个调节臂201通过连接杆202相连。
所述调节臂201包括固定组件以及调节组件，所述固定组件用于固定于网框210上，包括网框安装板208以及网框压板209，网框210的边缘被夹持于所述网框安装板208和网框压板209之间。所述调节组件用于移动所述固定组件，包括直线滑动件206以及用于驱动所述直线滑动件206移动的直线驱动装置，所述网框安装板208通过旋转轴207可旋转地安装于所述直线滑动件206上。
在第一调节臂201a中，所述旋转轴207的轴座207a与网框安装板208固定连接。在第二调节臂201b中，所述旋转轴207的轴座207a上设置有补偿滑轨211，网框安装板208上固定有滑块连接板212，所述滑块连接板212上设置有与所述补偿滑轨211相配合的补偿滑块213，从而使所述固定组件与轴座207a之间能够相对滑动，从而保证了当两个调节臂201的直线滑动件206的行程不一致时网框210能够转动。
所述直线滑动件206设置于调节臂201上的滑轨206a上；所述直线驱动装置为包括调节电机203、调节丝杠204以及设置于调节丝杠204上的调节螺母204a，所述调节螺母通过连接板205连接于所述直线滑动件206。
在进行装配时，可以将直线滑动件206的滑动方向(Y方向)与梭传输机构4的传输方向(X方向)相垂直设置，因此当需要调节网版在Y方向上的位置时，两个直线驱动装置驱动两个直线滑动件206同行程移动；当需要旋转网版的角度时，两个直线驱动装置驱动两个直线滑动件206不同行程地移动；而当网版与印刷件在X方向上存在偏差时，则通过控制梭传输机构4调整印刷件在X方向上的位置进行对正。
如图10所示，所述印刷机构3设置在机体框架1的上台面103上，所述印刷机构3包括底座301、印刷头框架304以及印刷头，在底座301上设置有直线滑轨303，所述印刷头框架304安装在所述直线滑轨303上。底座301上设置有印刷驱动装置用于驱动所述印刷头框架304移动，所述印刷驱动装置包括第一直线电机302，所述第一直线电机302的固定部固定于所述底座301上，活动部与印刷头框架304相固定。
所述印刷头设置于印刷头框架304上，包括印刷刀311以及回墨刀310，所述印刷刀311和回墨刀310分别与一个升降装置相连。所述升降装置包括升降电机、设置于升降电机动力输出端的升降丝杠(图中未示出)、与所述升降丝杠相配合的升降螺母307，所述升降螺母307与所述印刷刀311或回墨刀310相连。两个升降电机中，用于驱动印刷刀311升降动作的为印刷电机305，用于驱动回墨刀310升降动作的为回墨电机306。每个所述升降螺母307与两个夹板308相固定，两个所述夹板308夹持在两个导向轴309上，导向轴309与印刷刀311或回墨刀310相连。通过对驱动程序进行设置，可以使回墨刀310和印刷刀311有序的做左右及上下移动，刮蹭网版完成印刷。
如图11-13所示，梭传输机构4设置在底框下台面101上。所述梭传输机构4包括垫板401、大理石基座402以及安装于大理石基座402上的两个梭组件，所述大理石基座402为长条形并且设置于印刷机构3的下方。两个所述梭组件分别为梭组件一406和梭组件二405。
每个所述梭组件包括竖直设置的梭底板407以及横向设置的安装板412，安装板412的一侧设置有支柱411，支柱411通过升降滑块409滑动安装于所述梭底板407上的升降导轨409a上。所述安装板412上设置有用于承载印刷件的台面413，所述台面413上设置有负压孔列阵，负压孔通过管路连接于负压装置，用于吸附固定印刷件。在所述梭底板407上设置有升降驱动装置，所述升降驱动装置用于驱动所述安装板412升降。在本实施例中，所述升降驱动装置包括升降驱动电机408、设置于升降驱动电机408动力输出端的升降驱动丝杠410以及与升降驱动丝杠410相配合的升降驱动螺母410a，所述升降驱动螺母410a与支柱411相固定。
两个所述梭组件的梭底板407分别滑动安装于大理石基座402的两侧，所述安装板412位于大理石基座402上方并且能够使所述台面413移动至网版的竖直下方。所述梭组件还包括设置在所述大理石基座402上的横向驱动装置，所述横向驱动装置用于驱动所述梭底板407沿着所述大理石基座402横向移动。
在所述大理石基座402的两个相对侧壁上分别设置有上下两条导轨404，所述梭底板407通过滑块安装于所述导轨404上，所述横向驱动装置包括第二直线电机403，所述第二直线电机403设置于两条所述导轨404之间，所述第二直线电机403的固定部固定于所述基座上，移动部与所述梭底板407相固定。
如图14、15所示，所述印刷件图像采集装置5设置于丝网印刷机的上片端。所述印刷件图像采集装置5包括支架501、设置于支架501上的底板502、设置于底板502上的两个相机安装板503以及设置于所述相机安装板503上的第一相机504以及第一辅助光源506，所述第一相机504的视轴竖直向下设置。在所述第一相机504上安装有第一镜头505。所述两个相机安装板503吊装在底板502下方，两组所述第一相机504、第一镜头505、第一辅助光源506分别安装在两个相机安装板503上。
如图16所示，所述网版图像采集装置6设置在所述大理石基座402上并且位于网版的下方。大理石基座402上设置有容纳腔402a，网版图像采集装置6位于容纳腔402a内如图12所示。所述网版图像采集装置6包括安装框601、设置于安装框601上的第二相机601以及第二辅助光源604，所述第二相机601的视轴竖直向上设置，在所述第二相机601上安装有第二镜头603。
在待印刷的印刷件通过上片传输机传输到梭传输机构4的台面413上时，所述印刷件图像采集装置5进行拍照并上传，用于确定印刷物在所述台面413上的位置，所述网版图像采集装置6对网版进行拍照，用于确定网版的位置。
本发明视觉定位型梭式丝网印刷机还包括控制系统，所述控制系统与印刷件图像采集装置5、网版图像采集装置6相连，用于根据印刷件图像中的待印刷的印刷件位置信息控制所述网框210夹持调节机构2调整网版的位置以及控制梭传输机构动作从而使网版能够与印刷件对正。
以光伏电池片印刷为例，本发明的视觉定位型梭式丝网印刷机自运行开始时，如图12所示，梭组件二405位于上片端，由上片传输机将电池片传输到台面413上，图像采集装置对电池片在台面413上的位置进行拍照并上传至控制系统，而后梭组件二405移动至印刷机构3下方，梭组件一406则可以向上片端移动进行取件，并且两个梭组件的安装板412一上一下，如图11所示，不会发生干涉。
网版图像采集装置6能够对网版进行拍照，对比网版图像中的网版位置与印刷件图像中的电池片位置，如果不对正，则通过网框210夹持调节机构2调整网版位置，使网版图案与电池片对齐，此时印刷刀311在印刷起始位，印刷电机305驱动印刷刀311下降到合适位置，第一直线电机302驱动印刷头框架304到印刷结束位，印刷电机305驱动印刷刀311上升，回墨电机306驱动回墨刀310下降到合适位置，第一直线电机302驱动印刷头框架304到印刷起始位，回墨电机306驱动回墨刀310上升，印刷完成。
印刷完毕后梭组件二405移动到下片位置，由下片传输机将电池片传输走，梭组件二405中的安装板412下降到低位，此时梭组件一406的安装板412已升到高位承接电池片并拍照，按上述流程开始新一轮印刷。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种视觉定位型梭式丝网印刷机，其特征在于：包括印刷件图像采集装置、梭传输机构、网版图像采集装置、网框夹持调节机构、印刷机构以及控制系统；所述印刷件图像采集装置用于采集梭传输机构上的待印刷的印刷件图像；所述梭传输机构用于将待印刷的印刷件在上片端输送至网版下方进行印刷，以及用于将印刷后的印刷件输送至丝网印刷机的下片端；所述网版的网框设置于网框夹持调节机构上；所述网版图像采集装置用于采集网版图像；所述控制系统用于根据印刷件图像中的待印刷的印刷件位置信息控制所述网框夹持调节机构调整网版的位置从而使网版能够与印刷件对正；所述印刷机构用于对印刷件进行印刷作业。
2.如权利要求1所述的视觉定位型梭式丝网印刷机，其特征在于：所述网框夹持调节机构包括两个调节臂；所述调节臂包括固定组件以及调节组件，所述固定组件用于固定于网框上，调节组件用于移动所述固定组件；所述调节组件包括直线滑动件以及用于驱动所述直线滑动件移动的直线驱动装置，所述固定组件通过旋转轴可旋转地安装于所述直线滑动件上；在其中一个所述调节臂中，所述旋转轴的轴座与固定组件之间通过补偿滑轨相连。
3.如权利要求2所述的视觉定位型梭式丝网印刷机，其特征在于：所述直线滑动件设置于调节臂上的滑轨上；所述直线驱动装置为包括调节电机、调节丝杠以及设置于调节丝杠上的调节螺母，所述调节螺母通过连接板连接于所述直线滑动件。
4.如权利要求1所述的视觉定位型梭式丝网印刷机，其特征在于：所述印刷机构包括底座、印刷头框架以及印刷头，所述印刷头框架滑动安装于所述底座上，底座上设置有印刷驱动装置用于驱动所述印刷头框架移动；所述印刷头设置于印刷头框架上，包括印刷刀以及回墨刀，所述印刷刀和回墨刀分别与一个升降装置相连。
5.如权利要求4所述的视觉定位型梭式丝网印刷机，其特征在于：所述印刷驱动装置包括第一直线电机，所述第一直线电机的固定部固定于所述底座上，活动部与印刷头框架相固定；所述升降装置包括升降电机、设置于升降电机动力输出端的升降丝杠、与所述升降丝杠相配合的升降螺母，所述升降螺母与所述印刷刀或回墨刀相连。
6.如权利要求1-5任一项所述的视觉定位型梭式丝网印刷机，其特征在于：所述梭传输机构包括基座以及安装于基座上的两个梭组件，所述基座为长条形并且设置于印刷机构的下方；所述梭组件包括竖直设置的梭底板以及横向设置的安装板，安装板的一侧设置有支柱，支柱滑动安装于所述梭底板上；所述安装板上设置有用于承载印刷件的台面；在所述梭底板上设置有升降驱动装置，所述升降驱动装置用于驱动所述安装板升降；两个所述梭组件的梭底板分别滑动安装于基座的两侧，所述安装板位于基座上方并且能够使所述台面移动至网版的竖直下方；所述梭组件还包括设置在所述基座上的横向驱动装置，所述横向驱动装置用于驱动所述梭底板沿着所述基座横向移动。
7.如权利要求6所述的视觉定位型梭式丝网印刷机，其特征在于：在所述基座的两个相对侧壁上分别设置有导轨，所述梭底板通过滑块安装于所述导轨上；所述横向驱动装置包括第二直线电机；所述基座的两个侧壁上分别设置有上下两条所述导轨，所述第二直线电机设置于两条所述导轨之间，所述第二直线电机的固定部固定于所述基座上，移动部与所述梭底板相固定。
8.如权利要求6所述的视觉定位型梭式丝网印刷机，其特征在于：所述升降驱动装置包括升降驱动电机、设置于升降驱动电机动力输出端的升降驱动丝杠以及与升降驱动丝杠相配合的升降驱动螺母，所述升降驱动螺母与支柱相固定。
9.如权利要求6所述的视觉定位型梭式丝网印刷机，其特征在于：在所述基座上并且位于网版的下方设置有所述网版图像采集装置。
10.如权利要求6所述的视觉定位型梭式丝网印刷机，其特征在于：所述台面上设置有负压孔列阵，负压孔通过管路连接于负压装置。
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