CN201787926U - 一种在线锡膏印刷检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种在线锡膏印刷检测设备；本实用新型包括工作平台和用于采集图片的机械视觉工作模组，还包括驱动机械视觉工作模组沿Z轴方向移动的Z轴伺服运动模组、驱动Z轴伺服运动模组沿X轴方向移动的X轴伺服运动模组、驱动X轴伺服运动模组沿Y轴方向移动的Y轴伺服运动模组、用于传输待测PCB的PCB传输模组、用于控制运动模组和通过图片分析锡膏的锡膏数据处理系统；PCB传输模组设置在工作平台上方，PCB传输模组位于机械视觉工作模组下方。本实用新型能够提高检测精度和工作效率，特别适合应用在全自动化的生产线上。

Description

一种在线锡膏印刷检测设备

技术领域

本实用新型涉及印刷检测设备技术领域，尤其涉及一种在线锡膏印刷检测设备。

背景技术

近年来，由于微电子封装的密度越来越大，焊接引脚的间距越来越小，对SMT(Surface Mount Technology)提出的要求越来越高，要实现小间距下焊接，并且保证焊点的可靠性，其中重要的一环是监测锡膏的印刷情况。据统计60%-70%的焊接缺陷都是由于不良的焊膏印刷结果造成的。

现有技术中的一种三维锡膏测厚仪，包括测厚系统、测量装置、载物平台。测厚系统设置在通用计算机上，测量装置设置在工作平台的支架上，并位于工作平台的上方，测量装置与计算机连接，测量装置用于扫描和测量锡膏厚度，测厚系统包括测量模块和数据分析模块。该三维锡膏测厚仪工作时，首先检测人员手工将一块待测PCB置于载物平台，然后调整载物平台沿X坐标轴和X坐标轴方向移动，使待测PCB位于测量装置下方，且位于最佳测试位置，再进行锡膏测厚。现有技术的待测PCB的移动误差较大，降低了检测精度，且手工放置和收取待测PCB，自动化程度不高，工作效率低。

发明内容

本实用新型提供一种能够提高检测精度和工作效率的在线锡膏印刷检测设备。

一种在线锡膏印刷检测设备，包括工作平台和用于采集图片的机械视觉工作模组，还包括驱动机械视觉工作模组沿Z轴方向移动的Z轴伺服运动模组、驱动Z轴伺服运动模组沿X轴方向移动的X轴伺服运动模组、驱动X轴伺服运动模组沿Y轴方向移动的Y轴伺服运动模组、用于传输待测PCB的PCB传输模组、用于控制运动模组和通过图片分析锡膏的锡膏数据处理系统；Z轴伺服运动模组、X轴伺服运动模组、Y轴伺服运动模组均与锡膏数据处理系统的控制端口电连接，机械视觉工作模组与锡膏数据处理系统的数据输入端口电连接，PCB传输模组设置在工作平台上方，PCB传输模组位于机械视觉工作模组下方。

其中，PCB传输模组包括PCB传送皮带、驱动PCB传送皮带运动的皮带驱动电机、预存板挡板定位气缸、夹板定位气缸、工作检测挡板定位气缸，预存板挡板定位气缸位于PCB传送皮带的后方，工作检测挡板定位气缸位于PCB传送皮带的前方，工作检测挡板定位气缸位于预存板挡板定位气缸与工作检测挡板定位气缸之间。

其中，PCB传输模组还包括用于感应待测PCB位置的PCB感应器、带动PCB传送皮带运动的主动滚轮和辅助滚轮，PCB感应器位于PCB传送皮带的旁侧，主动滚轮与皮带驱动电机的输出轴连接。

其中，PCB传输模组包括PCB传输定位端、PCB传输移动端、辅助导轨、用于调节PCB传输定位端和PCB传输移动端之间距离的调宽模组，PCB传输定位端和辅助导轨均固定在工作平台上方，PCB传输移动端与辅助导轨滑动连接。

其中，调宽模组包括双步进电机和滚珠丝杆，双步进电机的输出轴驱动连接滚珠丝杆，滚珠丝杆与PCB传输移动端连接。

其中，机械视觉工作模组包括激光器和摄像机，激光器的轴线和摄像机的轴线呈锐角。

其中，机械视觉工作模组还包括用于调节激光器照射角度和调节激光器沿激光器轴线运动的激光器调节装置。

其中，Y轴伺服运动模组固定在工作平台上方，Y轴运动模组包括Y轴驱动电机和Y轴丝杆，Y轴驱动电机的输出轴驱动连接Y轴丝杆，Y轴丝杆与X伺服运动模组连接；X伺服运动模组包括X轴驱动电机和X轴丝杆，X轴驱动电机的输出轴驱动连接X轴丝杆，X轴丝杆与Y轴伺服运动模组连接；Z伺服运动模组包括Z轴驱动电机和Z轴丝杆，Z轴驱动电机的输出轴驱动连接Z轴丝杆，Z轴丝杆与所述机械视觉工作模组连接。

其中，在线锡膏印刷检测设备还包括钣金外壳，钣金外壳设置有按钮控制面板、三色指示灯、操作及显示模组，按钮控制面板与锡膏数据处理系统的信号输入端口电连接，三色指示灯、操作及显示模组均与锡膏数据处理系统的信号输出端口电连接。

其中，钣金外壳对应PCB传输模组的后端和前端分别开设有入料口和出料口，钣金外壳的上部铰接有维护门，钣金外壳的底端固定有地脚滚轮模组，钣金外壳的内部设置有散热模组。

本实用新型有益效果：本实用新型包括工作平台和用于采集图片的机械视觉工作模组，还包括驱动机械视觉工作模组沿Z轴方向移动的Z轴伺服运动模组、驱动Z轴伺服运动模组沿X轴方向移动的X轴伺服运动模组、驱动X轴伺服运动模组沿Y轴方向移动的Y轴伺服运动模组、用于传输待测PCB的PCB传输模组、用于控制运动模组和通过图片分析锡膏的锡膏数据处理系统；Z轴伺服运动模组、X轴伺服运动模组、Y轴伺服运动模组均与锡膏数据处理系统的控制端口电连接，机械视觉工作模组与锡膏数据处理系统的数据输入端口电连接，PCB传输模组设置在工作平台上方，PCB传输模组位于机械视觉工作模组下方。本实用新型的锡膏数据处理系统可控制机械视觉工作模组沿Z轴方向、X轴方向、Y轴方向运动，能够提高检测精度，PCB传输模组可自动传输待测PCB，能够提高工作效率，本实用新型特别适合应用在全自动化的生产线上。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型打开维护门后的结构示意图。

图3为本实用新型隐藏钣金外壳后的结构示意图。

图4为本实用新型的三个运动模组相配合的结构示意图。

图5为本实用新型的PCB传输模组的结构示意图。

图6为本实用新型的PCB传输模组的传输部件的结构示意图。

图7为本实用新型的激光器和摄像机的结构示意图。

具体实施方式

参见图1至图7，以下结合附图对本实用新型进行详细的描述。

一种在线锡膏印刷检测设备，包括工作平台10和用于采集图片的机械视觉工作模组11，还包括驱动机械视觉工作模组11沿Z轴方向移动的Z轴伺服运动模组、驱动Z轴伺服运动模组沿X轴方向移动的X轴伺服运动模组12、驱动X轴伺服运动模组12沿Y轴方向移动的Y轴伺服运动模组13、用于传输待测PCB 34的PCB传输模组14、用于控制这三个运动模组和通过图片分析锡膏的锡膏数据处理系统。Z轴伺服运动模组、X轴伺服运动模组12、Y轴伺服运动模组13均与锡膏数据处理系统的控制端口电连接，机械视觉工作模组11与锡膏数据处理系统的数据输入端口电连接，PCB传输模组14设置在工作平台10上方，PCB传输模组14位于机械视觉工作模组11下方。

如图4所示，垂直于工作平台10的方向为Z轴方向，PCB传输模组14的运动方向为X轴方向，垂直于Z轴与X轴所构成的平面的方向为Y轴方向。锡膏数据处理系统包括运动控制模块、锡膏缺陷分析模块和数据统计模块等。锡膏数据处理系统可以控制这三个运动模组，通过图片分析锡膏的状况，包括分析锡膏厚度、锡膏缺陷等。

以下说明采用斜射式激光三角投影法，通过摄像图片分析锡膏厚度的原理。激光器25发出“一”字线型的光斑（当然也可以为多条平行线型的光斑），光斑照射到锡膏表面，光斑与摄像机26的光轴呈锐角，锡膏与基准面（PCB表面或者PCB的铜箔表面）有一定的高度差H，激光光斑在不同高度表面的投影在物体上形成一条曲线条纹。用摄像机26采集该条纹得到包含有该条纹的图片，并输入锡膏数据处理系统中，由图像处理软件处理，根据三角法将该条纹的错位转换为沿垂直方向的高度变化，即可计算锡膏的高度。比如，已知激光器25与基准面的夹角为Θ，光照射在锡膏上表面A处和PCB表面B处，在物体上形成一个曲线条纹。用摄像机26摄取包含该曲线条纹的图像，锡膏数据处理系统的图像处理软件测量出点A与点B投影到基准面的距离d，用三角法根据公式                                                ，可以将该条纹图像的变型转换为沿垂直方向的距离变化，就可计算出锡膏的高度H。当然，除上述斜射式激光三角投影法外，本技术方案还可以使用其它的通过投影测量高度的方法。

在Z轴伺服运动模组、X轴伺服运动模组12、Y轴伺服运动模组13的驱动下，机械视觉工作模组11可以上下、前后、左右移动，能够不断得到锡膏不同位置的信息，通过将不同点的锡膏位置进行重构，就可以获得整个表面的形态，从而可以获取整块PCB的锡膏的高度、面积、体积等信息。锡膏数据处理系统可设置为自动扫描和手动扫描方式。当然，当要判断该待测PCB 34是否合格，也可以仅仅抽检待测PCB 34的几个点即可。

PCB传输模组14包括PCB传送皮带15、驱动PCB传送皮带15运动的皮带驱动电机、预存板挡板定位气缸16、夹板定位气缸17、工作检测挡板定位气缸18，预存板挡板定位气缸16位于PCB传送皮带15的后方，工作检测挡板定位气缸18位于PCB传送皮带15的前方，工作检测挡板定位气缸18位于预存板挡板定位气缸16与工作检测挡板定位气缸18之间。PCB传送皮带15的后方为入料端，为PCB传送皮带15的前方为出料端；PCB传输模组14与生产线连接，上一工序的设备将待测PCB 34送到PCB传送皮带15的入料端，待测PCB 34经过本实用新型检测后， PCB传送皮带15的出料端将其送到下一工序的设备。

PCB传送皮带15设置有两个档位，某块待测PCB 34进入预存板挡板定位气缸16的档位时，该待测PCB 34处于预备状态，当该待测PCB 34的前一块待测PCB 34测试完毕，该待测PCB 34进入工作检测挡板定位气缸18的档位，并被夹板定位气缸17所夹持，该待测PCB 34进入测试状态。设置两个档位可在PCB传送皮带15上同时放置两块待测PCB 34，节约上下料的时间，提高工作效率。当然，本技术方案的PCB传送皮带15可以设置超过两个档位。

PCB传输模组14还包括用于感应待测PCB 34位置的PCB感应器、带动PCB传送皮带15运动的主动滚轮19和辅助滚轮20，PCB感应器位于PCB传送皮带15的旁侧，主动滚轮19与皮带驱动电机的输出轴连接。PCB感应器用于感应待测PCB 34位置，以便判断待测PCB 34是否进入档位，控制皮带驱动电机的运转。

PCB传输模组14包括PCB传输定位端21、PCB传输移动端22、辅助导轨23、用于调节PCB传输定位端21和PCB传输移动端22之间距离的调宽模组24，PCB传输定位端21和辅助导轨23均固定在工作平台10上方，PCB传输移动端22与辅助导轨23滑动连接。PCB传输移动端22在调宽模组24的驱动下，可沿辅助导轨23运动，从而靠近或远离PCB传输定位端21。调宽模组24包括双步进电机和滚珠丝杆，双步进电机的输出轴驱动连接滚珠丝杆，滚珠丝杆与PCB传输移动端22连接。本实施例中，PCB传输移动端22上设置有PCB传送皮带15、预存板挡板定位气缸16、夹板定位气缸17、工作检测挡板定位气缸18。

本实施例中，机械视觉工作模组11包括激光器25和摄像机26，激光器25的轴线和摄像机26的轴线呈锐角。本实施例中激光器25轴线和摄像机26轴线相交，当然这两根轴线也可以不相交。为使激光强度符合检测要求，图像采集模组还包括用于调节激光器25照射角度和调节激光器25沿激光器轴线运动的激光器调节装置。当然，机械视觉工作模组11还可以包括照明光源等部件。除使用激光器25作为光斑光源，还可以由LED、光栅片、驱动光栅片移动的电机（或压电陶瓷，简称PZT）、透镜组成光斑光源。

Y轴伺服运动模组13固定在工作平台10上方；具体的，通过支架固定在工作平台10上方，且Y轴伺服运动模组13位于PCB传输模组14上方。Y轴运动模组包括Y轴驱动电机和Y轴丝杆，Y轴驱动电机的输出轴驱动连接Y轴丝杆，Y轴丝杆与X伺服运动模组连接。X伺服运动模组包括X轴驱动电机和X轴丝杆，X轴驱动电机的输出轴驱动连接X轴丝杆，X轴丝杆与Y轴伺服运动模组13连接。Z伺服运动模组包括Z轴驱动电机和Z轴丝杆，Z轴驱动电机的输出轴驱动连接Z轴丝杆，Z轴丝杆与所述机械视觉工作模组11连接。锡膏数据处理系统可发出指令控制Y轴驱动电机、X轴驱动电机、Z轴驱动电机正向转动或反向转动，从而带动机械视觉工作模组11左右、前后、上下移动。

Z轴驱动电机驱动机械视觉工作模组11上下移动时，可实现摄像机26自动调焦。自动调焦方法有很多种；比如，可以在锡膏数据处理系统输入摄像机26需要向下或向上移动的距离，然后通过控制Z轴驱动电机实现摄像机26自动调焦；又比如，摄像机26先获取PCB图片，然后锡膏数据处理系统控制Z轴驱动电机正向或反向运动，带动摄像机26向上或向下运动，摄像机26再次获取PCB图片，锡膏数据处理系统根据图片的清晰度，再次控制摄像机26的移动距离，实现自动调焦。

在线锡膏印刷检测设备还包括钣金外壳27。设置钣金外壳27可以减少外部环境对在线锡膏印刷检测设备的主要部件的影响，具有防水防尘的作用。钣金外壳27设置有按钮控制面板28、三色指示灯29、操作及显示模组30，按钮控制面板28与锡膏数据处理系统的信号输入端口电连接，按钮控制面板28用于向锡膏数据处理系统输入指令。三色指示灯29、操作及显示模组30均与锡膏数据处理系统的信号输出端口电连接，三色指示灯29用于指示系统的工作状态，操作及显示模组30用于输入或显示系统的信息。按钮控制面板28上可设置启动按钮和急停按钮等按钮。

钣金外壳27对应PCB传输模组14的后端和前端分别开设有入料口和出料口。钣金外壳27的上部铰接有维护门31，维护门31可设置透明窗口，设置维护门31有利于监控和维护。钣金外壳27的底端固定有地脚滚轮模组32，地脚滚轮模组32包括脚垫和设置在脚垫与钣金外壳27的底端之间的支撑柱，便于调整本实用新型的高度。钣金外壳27的内部设置有散热模组33，散热模组33包括风扇和驱动风扇转动的电机，散热模组33可降低本实用新型的内部温度。

本实用新型的工作工程如下。首先根据待测PCB 34的宽度，通过调宽模组24调节PCB传输定位端21和PCB传输移动端22之间距离，使待测PCB 34能够与PCB传送皮带15相匹配。待测PCB 34完成上一道工序后，从钣金外壳27的入料口传输到PCB传送皮带15的入料端，该待测PCB 34跟随PCB传送皮带15向前运动，该待测PCB 34进入预存板挡板定位气缸16的档位，然后进入工作检测挡板定位气缸18的档位。锡膏数据处理系统控制Z轴伺服运动模组、X轴伺服运动模组12、Y轴伺服运动模组13运动，机械视觉工作模组11上下、前后、左右移动。摄像机26采集激光光斑投影在PCB上的曲线条纹图片，锡膏数据处理系统根据曲线条纹图片对锡膏进行分析，得到锡膏厚度、缺陷等数据。该待测PCB 34检测完后，被传输到PCB传送皮带15的出料端，出从钣金外壳27的出料口出来，进入下一道工序中。

本实用新型的锡膏数据处理系统可控制机械视觉工作模组11沿Z轴方向、X轴方向、Y轴方向运动，能够提高检测精度，且PCB传输模组14可自动传输待测PCB 34，能够提高工作效率，本实用新型特别适合应用在全自动化的生产线上。

本实用新型除可以应用于PCB的焊膏检测，还可以应用于红胶缺陷检测、晶片标定、零件共平面度检测、裸PCB焊盘检测、BGA引脚缺陷检测等。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种在线锡膏印刷检测设备，包括工作平台和用于采集图片的机械视觉工作模组，其特征在于，还包括驱动机械视觉工作模组沿Z轴方向移动的Z轴伺服运动模组、驱动Z轴伺服运动模组沿X轴方向移动的X轴伺服运动模组、驱动X轴伺服运动模组沿Y轴方向移动的Y轴伺服运动模组、用于传输待测PCB的PCB传输模组、用于控制运动模组和通过图片分析锡膏的锡膏数据处理系统；Z轴伺服运动模组、X轴伺服运动模组、Y轴伺服运动模组均与锡膏数据处理系统的控制端口电连接，机械视觉工作模组与锡膏数据处理系统的数据输入端口电连接，PCB传输模组设置在工作平台上方，PCB传输模组位于机械视觉工作模组下方。

2.根据权利要求1所述的在线锡膏印刷检测设备，其特征在于，所述PCB传输模组包括PCB传送皮带、驱动PCB传送皮带运动的皮带驱动电机、预存板挡板定位气缸、夹板定位气缸、工作检测挡板定位气缸，预存板挡板定位气缸位于PCB传送皮带的后方，工作检测挡板定位气缸位于PCB传送皮带的前方，工作检测挡板定位气缸位于预存板挡板定位气缸与工作检测挡板定位气缸之间。

3.根据权利要求2所述的在线锡膏印刷检测设备，其特征在于，所述PCB传输模组还包括用于感应待测PCB位置的PCB感应器、带动PCB传送皮带运动的主动滚轮和辅助滚轮，PCB感应器位于PCB传送皮带的旁侧，主动滚轮与所述皮带驱动电机的输出轴连接。

4.根据权利要求1所述的在线锡膏印刷检测设备，其特征在于，所述PCB传输模组包括PCB传输定位端、PCB传输移动端、辅助导轨、用于调节PCB传输定位端和PCB传输移动端之间距离的调宽模组，PCB传输定位端和辅助导轨均固定在工作平台上方，PCB传输移动端与辅助导轨滑动连接。

5.根据权利要求4所述的在线锡膏印刷检测设备，其特征在于，所述调宽模组包括双步进电机和滚珠丝杆，双步进电机的输出轴驱动连接滚珠丝杆，滚珠丝杆与所述PCB传输移动端连接。

6.根据权利要求1所述的在线锡膏印刷检测设备，其特征在于，所述机械视觉工作模组包括激光器和摄像机，激光器的轴线和摄像机的轴线呈锐角。

7.根据权利要求6所述的在线锡膏印刷检测设备，其特征在于，所述机械视觉工作模组还包括用于调节激光器照射角度和调节激光器沿激光器轴线运动的激光器调节装置。

8.根据权利要求1所述的在线锡膏印刷检测设备，其特征在于，所述Y轴伺服运动模组固定在所述工作平台上方，Y轴运动模组包括Y轴驱动电机和Y轴丝杆，Y轴驱动电机的输出轴驱动连接Y轴丝杆，Y轴丝杆与所述X伺服运动模组连接；X伺服运动模组包括X轴驱动电机和X轴丝杆，X轴驱动电机的输出轴驱动连接X轴丝杆，X轴丝杆与所述Y轴伺服运动模组连接；Z伺服运动模组包括Z轴驱动电机和Z轴丝杆，Z轴驱动电机的输出轴驱动连接Z轴丝杆，Z轴丝杆与所述机械视觉工作模组连接。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的在线锡膏印刷检测设备，其特征在于，所述在线锡膏印刷检测设备还包括钣金外壳，钣金外壳设置有按钮控制面板、三色指示灯、操作及显示模组，按钮控制面板与所述锡膏数据处理系统的信号输入端口电连接，三色指示灯、操作及显示模组均与锡膏数据处理系统的信号输出端口电连接。

10.根据权利要求9所述的在线锡膏印刷检测设备，其特征在于，所述钣金外壳对应PCB传输模组的后端和前端分别开设有入料口和出料口，钣金外壳的上部铰接有维护门，钣金外壳的底端固定有地脚滚轮模组，钣金外壳的内部设置有散热模组。

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