CN116295088B - 一种插针的插入深度检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种插针的插入深度检测装置，所述插针的插入深度检测装置包括光栅发射器，所述光栅发射器用于发射光栅，光栅接收器，所述光栅接收器与所述光栅发射器之间形成检测空间，所述检测空间用于供插针通过，所述光栅接收器用于接收所述光栅发射器发射的光栅，生成光检测信号，信号处理模块，所述信号处理模块用于对所述光检测信号进行处理，确定插针的插入深度。本发明利用光栅检测的灵敏性，可以精确检测出插针的插入深度，并且，可以连续测量下降高度，精确识别出每次插针的插入深度的差异，从而反映出插针插入过程中的稳定性，检测过程自动化，极大提高了检测插针的插入深度的精确度和效率。本发明广泛应用于电子工业领域。
Description
技术领域
本发明涉及电子工业领域，特别涉及一种插针的插入深度检测装置。
背景技术
插针机是行业内常见的半导体设备，在插针过程中，最重要的一项指标就是插针深度的稳定性，插针的插入深度取决于插针轴每次插针时下降的距离。
由于每次插针动作较快，很难及时捕捉每次的下降距离，也就不能评估出插入深度的稳定性，如果插针深度不稳定又不能被及时发现，那在成品装配时就容易造成电路板孔位接触不良、电路板损坏等严重质量问题，因此研究如何检测插针机插入深度的稳定性有着重要意义。
目前行业内缺少成品设备插针的插入深度的评估方案，只停留在插针轴相关配件精度的测量，部分设备检测插针的插入深度的方式是通过手动操作设备下压插针轴，使其触碰压力传感装置，通过反馈的力来反映下降高度，这种方式很难精确识别出每次插针深度的差异，另外无法连续测量下降高度，反映不出实际插针过程中的稳定性。
发明内容
为了解决上述至少一个相关技术中存在的技术问题，本发明提供了一种插针的插入深度检测装置。
本发明实施例包括一种插针的插入深度检测装置，所述插针的插入深度检测装置包括：
光栅发射器；所述光栅发射器用于发射光栅；
光栅接收器；所述光栅接收器与所述光栅发射器之间形成检测空间，所述检测空间用于供插针通过；所述光栅接收器用于接收所述光栅发射器发射的光栅，生成光检测信号；
信号处理模块；所述信号处理模块用于对所述光检测信号进行处理，确定插针的插入深度。
进一步地，所述光栅发射器包括光发射单元；所述光发射单元用于发射光栅；所述光发射单元的间距小于0.01毫米。
进一步地，所述光栅发射器与所述光栅接收器组合形成光栅结构。
进一步地，所述光栅结构为环形光栅结构；所述环形光栅结构的内部空间的一面上安装所述光栅发射器，所述环形光栅结构的内部空间的另一面上安装所述光栅接收器；
所述光栅接收器与所述光栅发射器形成的所述检测空间覆盖所述环形光栅结构的内部空间。
进一步地，所述信号处理模块将所述光栅接收器生成的光检测信号转换成电信号记录。
进一步地，所述插入深度检测装置包括显示模块；所述显示模块用于显示所述光检测信号和所述电信号记录。
进一步地，所述信号处理模块包括放大器；所述放大器用于放大所述电信号记录并输出至所述显示模块。
进一步地，当插针进入所述检测空间以及插针离开所述检测空间时，所述光栅接收器生成的部分光检测信号的脉冲连续发生第一相位变化和第二相位变化；所述第一相位变化为所述部分光检测信号在插针进入所述检测空间时发生的相位变化；所述第二相位变化为所述部分光检测信号在插针离开所述检测空间时发生的相位变化。
进一步地，所述信号处理模块针对所述部分光检测信号转换成的部分电信号记录，进行脉冲计数，确定第一高度；所述第一高度为插针的下降高度。
进一步地，所述信号处理模块获取第二高度；所述第二高度为插针与产品表面之间的高度；
所述信号处理模块根据所述第一高度和所述第二高度，确定所述插针的插入深度。
本发明的有益效果是：通过光栅发射器发射光栅，光栅接收器接收光栅生成光检测信号，用信号处理模块对光检测信号进行处理，精确检测出插针的插入深度，并且利用光栅检测的灵敏性，可以连续测量下降高度，精确识别出每次插针的插入深度的差异，从而反映出插针插入过程中的稳定性，检测过程自动化，极大提高了检测插针的插入深度的精确度和效率。
附图说明
图1为根据本实施例插入深度检测装置的模块功能示意图；
图2为根据本实施例环形光栅结构的示意图；
图3为根据本实施例光检测信号变化的示意图；
图4为根据本实施例第一高度和第二高度的示意图。
具体实施方式
参照图1，本实施例插针的插入深度检测装置，包括：
光栅发射器；光栅发射器用于发射光栅；
光栅接收器；光栅接收器与光栅发射器之间形成检测空间，检测空间用于供插针通过；光栅接收器用于接收光栅发射器发射的光栅，生成光检测信号；
信号处理模块；信号处理模块用于对光检测信号进行处理，确定插针的插入深度。
本实施例中，光栅发射器和光栅接收器组合形成光栅结构，参照图2，该光栅结构为环形光栅结构，标号1为光栅发射器，标号2为光栅接收器，使用虚线示意，划分成两面，环形光栅结构的内部空间中的一面上安装了光栅发射器，对称的另一面上安装了光栅接收器，光栅发射器和光栅接收器形成的检测空间覆盖了环形光栅结构的内部空间，环形光栅的内部空间可以供插针通过，光栅发射器中包括多个光发射单元，光发射单元用于发射光栅，光发射单元与光发射单元之间的间距小于0.01毫米，光栅接收器接收光栅的频率高于500赫兹，从而精准检测出插针的下降高度，检测出的下降高度精度在0.01毫米级别。
本实施例中，信号处理模块对光栅接收器生成的光检测信号进行处理，将光检测信号转换为对应的电信号记录。
本实施例中，插针的插入深度检测装置还包括显示模块，显示模块用于显示上述的光检测信号和电信号记录。信号处理模块包括放大器，电信号记录通过信号处理模块中的放大器放大后输出至显示模块中进行显示。
本实施例中，当插针进入上述光栅接收器与光栅发射器形成的检测空间时，也就是插针进入环形光栅结构的内部空间时，参照图3，标号3为第一相位变化，标号4为第二相位变化，光栅接收器生成的部分光检测信号的脉冲发生第一相位变化，第一相位变化为上述部分光检测信号在插针进入检测空间时发生的相位变化，具体为，在插针进入检测空间的过程中，插针会阻挡部分光栅发出的红外光线，对应地，光栅接收器不能接收到上述被阻挡的部分光栅，该部分光栅的光检测信号会暂时无法生成。当插针离开上述光栅接收器与光栅发射器形成的检测空间时，也就是插针离开环形光栅结构的内部空间时，上述部分光检测信号的脉冲会发生第二相位变化，第二相位变化为上述部分光检测信号在插针离开检测空间时发生的相位变化，具体为，在插针离开检测空间的过程中，插针会逐步不再阻挡上述部分光栅发出的红外光线，光栅接收器可以重新接收到上述被阻挡的部分光栅，该部分光栅的光检测信号恢复正常。当所有的上述部分光栅的光检测信号都连续发生了第一相位变化和第二相位变化，则表示插针完成了一次下插动作。
本实施例中，信号处理模块将上述的连续发生第一相位变化和第二相位变化的光检测信号转换为电信号记录，电信号记录放大输出至显示模块中，可以反映出插针下降的高度，具体为当发生第一相位变化时，对应的电信号记录从高电平变为低电平，当发生第二相位变化时，对应的电信号记录从低电平变为高电平，信号处理模块针对上述发生变化的电信号记录，进行脉冲计数，计算上述发生变化的电信号记录的个数，从而计算出连续发生第一相位变化和第二相位变化的部分光栅的个数，同时根据光栅与光栅之间的距离相同这一特性，确定第一高度，第一高度为插针的下降高度，例如，插针下降和离开检测空间的过程中，通过电信号记录反映出共有十个光栅连续发生第一相位变化和第二相位变化，则第一高度为这十个光栅中的第一个光栅与第十个光栅之间的距离。
本实施例中，参照图4，标号5表示第一高度，标号6表示第二高度，信号处理模块获取第二高度，第二高度为插针与产品之间的高度，根据上述第一高度与第二高度，确定插针的插入深度，具体为插针的插入深度等于第一高度与第二高度的差值，即插针的插入深度等于插针的下降高度减去插针与产品表面之间的高度。
本实施例的有益效果是通过光栅发射器发射光栅，光栅接收器接收光栅生成光检测信号，用信号处理模块对光检测信号进行处理，精确检测出插针的插入深度，并且利用光栅检测的灵敏性，可以连续测量下降高度，精确识别出每次插针的插入深度的差异，从而反映出插针插入过程中的稳定性，检测过程自动化，极大提高了检测插针的插入深度的精确度和效率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
以上是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于上述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (6)
1.一种插针的插入深度检测装置，其特征在于，包括：
光栅发射器；所述光栅发射器用于发射光栅；
光栅接收器；所述光栅接收器与所述光栅发射器之间形成检测空间，所述检测空间用于供插针通过；所述光栅接收器用于接收所述光栅发射器发射的光栅，生成光检测信号；
当插针进入所述检测空间以及插针离开所述检测空间时，所述光栅接收器生成的部分光检测信号的脉冲连续发生第一相位变化和第二相位变化；所述第一相位变化为所述部分光检测信号在插针进入所述检测空间时发生的相位变化；所述第二相位变化为所述部分光检测信号在插针离开所述检测空间时发生的相位变化；
信号处理模块；所述信号处理模块用于对所述光检测信号进行处理，确定插针的插入深度；
所述信号处理模块将所述光栅接收器生成的光检测信号转换成电信号记录；
所述信号处理模块针对所述部分光检测信号转换成的部分电信号记录，进行脉冲计数，确定第一高度；所述第一高度为插针的下降高度；
所述信号处理模块获取第二高度；所述第二高度为插针与产品表面之间的高度；
所述信号处理模块根据所述第一高度和所述第二高度，确定所述插针的插入深度。
2.根据权利要求1所述的插针的插入深度检测装置，其特征在于，所述光栅发射器包括光发射单元；所述光发射单元用于发射光栅；所述光发射单元的间距小于0.01毫米。
3.根据权利要求2所述的插针的插入深度检测装置，其特征在于，所述光栅发射器与所述光栅接收器组合形成光栅结构。
4.根据权利要求3所述的插针的插入深度检测装置，其特征在于，所述光栅结构为环形光栅结构；所述环形光栅结构的内部空间的一面上安装所述光栅发射器，所述环形光栅结构的内部空间的另一面上安装所述光栅接收器；
所述光栅接收器与所述光栅发射器形成的所述检测空间覆盖所述环形光栅结构的内部空间。
5.根据权利要求1所述的插针的插入深度检测装置，其特征在于，所述插入深度检测装置包括显示模块；所述显示模块用于显示所述光检测信号和所述电信号记录。
6.根据权利要求5所述的插针的插入深度检测装置，其特征在于，所述信号处理模块包括放大器；所述放大器用于放大所述电信号记录并输出至所述显示模块。
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