CN204855735U - 电路板自动检测设备 - Google Patents

Abstract

一种电路板自动检测设备，包括机台、载具单元、多轴机械手以及CCD检测单元，所述载具单元包括有载具，所述载具上形成有开口用于放置待检测的电路板，所述CCD检测单元包括有相机用于对载具上的电路板拍照以获取电路板的位置偏差，所述多轴机械手包括有X1轴、Y1轴、Y2轴以及Z轴，所述Z轴用于抓取装载有电路板的载具，所述X1轴的两端分别与Y1、Y2轴可转动地连接，所述X1轴、Y1轴、Y2轴分别连接有驱动电机，X1轴被驱动时带动载具及电路板在X方向移动，Y1、Y2轴同时被驱动时带动载具及电路板在Y方向移动，Y1轴或Y2轴单独被驱动时带动X1轴偏转，驱动载具及电路板转动，纠正电路板的位置偏差，本实用新型实现了设备小型化，生产效率高，误判率低。

Description

电路板自动检测设备

技术领域

本实用新型涉及检测设备，特别是涉及微型电路板的自动检测设备。

背景技术

随着电子行业的发展，PCBA的尺寸越来越小，功能越来越强大，结构越来越复杂，因此对于微型PCBA的对位和检测要求也越来越高。

对于微小型电路板，机械手难于找到抓取位置，放置电路板到测试夹具时，行业内一般采用直接对位，或者用载具定位外形。然而，这些对位方式只有在电路板外形理想化的情况下才能完成，而实际生产过程中前置加工会给产品外形带来尺寸公差，造成对位不准、误测率高。

发明内容

有鉴于此，提供一种能准确对位的微小型电路板自动检测设备。

一种电路板自动检测设备，包括机台、设置于机台上的载具单元、多轴机械手以及CCD检测单元，所述载具单元包括有载具，所述载具上形成有开口用于放置待检测的电路板，所述CCD检测单元包括有相机，所述相机用于对载具上的电路板拍照以获取电路板的位置偏差，所述多轴机械手包括有X1轴、Y1轴、Y2轴以及Z轴，所述Z轴用于抓取装载有电路板的载具，所述X1轴的两端分别与Y1、Y2轴可转动地连接，所述X1轴、Y1轴、Y2轴分别连接有驱动电机，X1轴被驱动时带动载具及电路板在X方向移动，Y1、Y2轴同时被驱动时带动载具及电路板在Y方向移动，Y1轴或Y2轴单独被驱动时带动X1轴偏转，驱动载具及电路板转动，纠正电路板的位置偏差。

相较于现有技术，本实用新型把机械手与对位平台有效的融合在一起，结合载具和CCD检测单元，实现了设备小型化，生产效率高，误判率低。

附图说明

以下将结合附图及具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

图1为本实用新型电路板自动检测设备的立体图。

图2为本实用新型自动检测设备的载具单元的立体图。

图3为载具单元的载具的结构示意图。

图4为电路板定位在载具上的状态示意图。

图5为本实用新型自动检测设备的CCD检测单元的立体图。

图6为CCD检测单元的另一角度视图。

图7为本实用新型自动检测设备的多轴机械手的立体图。

图8为多轴机械手的X1轴的立体图。

图9为多轴机械手的Y1轴的立体图。

图10为多轴机械手的Y2轴的立体图。

图11为多轴机械手的Z轴的立体图。

图12为X1轴、Y1轴、以及Y2轴的组装图。

图13为图12的俯视图。

图14为图13沿A-A线的剖视图。

图15为图14中圈B的放大图。

图16为图12的爆炸图。

图17为Y1、Y2轴异步移动的状态示意图。

图18为图17的俯视图。

图19为Y1、Y2轴异步移动的另一状态示意图。

图20为图19的俯视图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型电路板自动检测设备用于微小型电路板的自动检测，其包括机台10、以及设置于机台10上的载具单元30、CCD检测单元50、多轴机械手70、以及电气控制单元等。

所述载具单元30用于承载待检测的电路板100，装载后电路板100固定在载具单元30的载具34上不能移动；所述多轴机械手70用于抓取并运送所述载具34至测试夹具，以对固定在载具34上的电路板100进行测试；所述CCD检测单元50用于对载具34内的电路板100进行拍照，以获取电路板100的位置坐标；所述电气控制单元根据CCD检测单元50得到的电路板100的位置坐标，启动多轴机械手70使其动作，带动固定在载具单元30内的电路板100进行调整位置偏差，使电路板100在到达测试夹具时其定位标记点与数据库中保存的模拟产品标记点重合，以获得准确的测试结果。

具体地，如图2所示，所述载具单元30可移动地置于所述机台10上，包括有载具平台32，所述载具34设置于平台32，可以是一个或多个，每一载具34用于承载一电路板100，对电路板100进行初步定位并提供保护，避免直接抓取电路板100进行检测对电路板100造成损坏。较佳地，所述平台32上呈阵列状排列设置多个载具34，如本实施例中所述载具34呈4*2的矩阵。所述每一载具34的边缘形成有穿孔36，所述平台32对应每一载具34形成有定位柱33，所述定位柱33穿设于载具34的穿孔36内，将载具34在XY平面内定位。本实施例中，所述载具单元30的两侧分别设有气缸，其中一气缸用于控制平台32的移动，另一气缸用于控制载具34的开启与闭合。

如图3所示，所述载具34结构相同，每一载具34包括一大致呈方形的本体38、以及连接在所述本体38上的导柱40。所述本体38的中央形成有一开口39，用于放置待检测的电路板100。所述导柱40在气缸的驱动下可相对本体38移动伸入至开口或移出开口39，当导柱40伸入开口39内时，载具34闭合，导柱40与电路板100作用使其固定在载具34的开口39内；反之，当导柱40移出开口39时，载具34打开，可将电路板100装载在载具34上或由载具34取出。所述导柱40可以是一个或多个，较佳地为多个，设置于开口39的不同的侧面，如本实施例中所述导柱40为3个，其中两个设置于开口39的同一侧，另一导柱40设置于开口39的相邻的另一侧，如此通过在相邻的两侧对电路板100施加不同方向的作用力，使电路板100固定在载具34内。

本实施例中，每一导柱40的内端穿过所述载具34进入其开口39内，外端伸出至载具34的相应一侧之外用于与所述气缸作用，从而气缸带动导柱40相对载具34的本体38移动。所述导柱40的内端形成一平坦的承载面42，所述承载面42上设有一滚轮44，所述滚轮44通过销钉等与导柱40的内端固定连接，组装后滚轮44与承载面42之间形成一夹槽43，用于夹置电路板100的外边缘。所述导柱40的中央形成有卡槽，所述卡槽上卡设一防转块46，避免导柱40转动使得夹槽43倾斜，无法固定电路板100。可以理解地，所述防转块46也可由导柱40一体向外凸伸而成。

本实施例中，所述导柱40上套设有弹簧48，所述弹簧48位于防转块46与导柱40的外端之间。较佳地，所述载具34的本体38上设有凹槽35，所述凹槽35呈“凸”字状，中央形成一阶梯37，凹槽35朝向导柱40外端的一端相对另一端较小。所述导柱40穿过凹槽35，所述防转块46位于凹槽35的大端内，其宽度与凹槽35的大端的宽度相当或略小。所述弹簧48同样位于凹槽35内，其两端分别与防转块46以及凹槽35的小端的边缘相抵顶。所述导柱40伸缩移动时带动防转块46相对本体38移动，使弹簧48压缩或释放。所述凹槽35内的阶梯37对防转块46的移动具有限位作用，避免导柱40过度移动而脱落或损坏。

在装载待检测的电路板100之前，首先平台32在气缸的驱动下伸出机台10之外，载具34上的导柱40在气缸的驱动下向外移动，导柱40上的弹簧48被压缩，导柱40的内端移动至开口39的边缘，载具34被打开，此时即可将待检测的电路板100放入载具34的开口39内，如图3所示。在放置电路板100之后，可以通过气缸驱动导柱40向内移动复位，也可通过被压缩弹簧48的弹性回复力驱动防转块46进而带动导柱40向内移动复位，使载具34闭合。在载具34闭合的过程中，导柱40的移动使其夹槽43将电路板100的边缘夹紧，如此将电路板100固定在载具34内，如图4所示。较佳地，所述电气控制单元还包括设置于所述平台32上的传感器，检测载具34上是否有装载有电路板100，并据此控制气缸的动作，使载具34自动闭合将电路板100固定。

在待检测的电路板100装载在平台32上之后，平台32在气缸的驱动下收回至机台10内，多轴机械手70抓取载具34，并运送给CCD检测单元50拍照，以获取电路板100的位置坐标。本实施例中，如图7-11所示，所述多轴机械手70包括X1轴、Y1轴、Y2轴、以及Z轴。所述Y1、Y2轴间隔设置，X1轴横向连接于Y1、Y2轴之间，并与Y1、Y2轴形成可转动地连接。所述Z轴滑动地连接于X1轴上，可相对X1轴在Z方向上移动。所述Z轴可以是一个或多个，每一Z轴用于抓取一个载具34。本实施例中，载具34为4*2的矩阵，所述Z轴相应地为4个，即Z1~Z4轴，沿X1轴的延伸方向均匀排列，可同时抓取一整排载具34。在其它实施例中，载具34可以有其它排布，Z轴的数量也可以相应做变化，并不以本实施例为限。

如图5及图6所示，所述CCD检测单元50安装在X2轴上。所述X2轴固定，与X1轴大致呈平行间隔设置，所述CCD检测单元50包括有相机52以及驱动相机52沿X2轴的延伸方向（即X方向）来回移动的电机54。在待检测的电路板100的装载过程中，多轴机械手70在X2轴上方等待；当电路板100装载完成平台32收回到机台10内之后，多轴机械手70运动到载具34上方，Z1~Z4轴下降分别抓取一载具34，之后Z1~Z4轴上升将载具34运送到CCD检测单元50的相机52位置处，相机52在电机54的驱动下沿X2轴移动对Z1~Z4轴抓取的载具34上的电路板100一一进行拍照，获取每一电路板100的位置坐标数据。

所述CCD检测单元50将检测的电路板100的坐标数据反馈给电气控制单元的上位机，如PC进行分析。所述PC内保存了产品位置坐标值数据库，通过查表法将拍照后得出的电路板100的坐标数据与数据库内的坐标数据进行比对，得出电路板100的位置偏差量并输出给多轴机械手70，使多轴机械手70的X1轴、Y1轴及Y2轴动作，调整载具34以及载具34上的电路板100的位置，消除电路板100的位置偏差。

如图8及16所示，所述X1轴包括一纵长的轨道72，所述轨道72的一端可滑动地连接一滑轨74。所述轨道72与滑轨74沿X方向相对滑动，以改变X1轴的整体长度。本实施例中，所述X1轴的底面上形成有滑槽，所述滑槽上宽下窄，所述滑轨74的横截面呈“工”字形，顶部横向插接于所述滑槽内，从而避免轨道72与滑轨74相对滑动时脱开。所述X1轴连接有一伺服电机，驱动所述X1轴沿X方向移动，如此带动被所述多轴机械手70抓取的载具34以及固定在载具34内的电路板100沿X方向移动，修正电路板100在X方向上的位置偏差。

所述X1轴的滑轨74与Y2轴可转动地连接，轨道72的末端与Y1轴可转动地连接，两者的连接方式大致相同。本实施例中，如图12-16所示，所述Y1、Y2轴上分别连接有一轴承组件80，所述轴承组件80包括与Y1、Y2轴固定连接的轴承套82、轴环84、以及可转动地套设于轴环84上的轴承座86。

如图14及15所示，所述轴承组件80的轴承套82的横截面呈“凸”字形，所述轴环84叠设于轴承套82的阶梯上并环套轴承套82的上端，所述轴环84的外径大于轴承套82的下端的外径。所述轴承座86内形成上小下大的阶梯孔，所述轴环84位于阶梯孔的下端，轴承座86的上端与轴环84的顶面的外缘相抵顶，一底板88通过销钉连接于轴承座86的底部，抵顶轴环84的底面，将所述轴环84卡设于轴承座86并在Z方向上定位。一盖板89设置于所述轴承座86内，所述盖板89位于所述轴承套82上，其外边缘抵顶所述轴环84的顶面的内缘，销钉穿过盖板89将所述轴承套82固定连接在Y1、Y2轴上，如此将整个轴承组件80固定，仅轴承座86能相对轴承套82转动。

所述轴承座86用于与所述X1轴连接，组装后X1轴与Y1、Y2轴之间可以相对转动。本实施例中，所述Y1、Y2轴分别由一伺服电机驱动，当两电机同时动作时，Y1、Y2轴同步沿Y方向移动，X1轴随Y1、Y2轴同步移动，带动被所述多轴机械手70抓取的载具34以及固定在载具34内的电路板100沿X1轴的延伸方向移动，修正电路板100在Y方向上的位置偏差。当Y1、Y2轴仅有其中之一被驱动时，由于Y1、Y2轴的相对移动，带动X1轴偏转一定角度，如此使得电路板100在X、Y两个方向产生移动，即带动电路板100转动，消除其在圆周方向上的位置偏差。

以下以Y2轴单独移动为例进行具体说明：如图17与18所示，当Y1轴固定不动，仅驱动Y2轴下移时（图18所示方向），X1轴与Y1、Y2轴的连接处之间的距离增大，X1轴相对Y1、Y2轴顺时针转动一定角度，使其相对Y1、Y2轴倾斜。在此过程中，X1轴滑轨74向外滑动，以满足X1轴倾斜后增大的长度需要。通过Y2轴的下移，电路板100被带动顺时针转动一定角度以消除在周向上的偏差。反之，当Y1轴固定不动，仅驱动Y2轴上移时，如图19-20所示，随着Y2轴的移动X1轴相对Y1、Y2轴逆时针转动一定角度呈倾斜状，X1轴的滑轨74向外滑动，使X1轴伸长。通过Y2轴的上移，电路板100被带动逆时针转动一定角度，以消除在周向上的偏差。可以理解地，也可单独驱动Y1轴实现电路板100的转动，其原理与单独驱动Y2轴相同，不再赘述。

如此，所述多轴机械手70不仅可以通过X1轴带动电路板100在X方向移动，通过Y1、Y2轴同步移动带动电路板100在Y方向移动，还可以通过单独驱动Y1轴或Y2轴，使X1轴倾斜，带动电路板100顺时针或逆时针方向转动，也就是说所述电路板100在XY平面内不仅可以多方向移动还可以转动，从而根据CCD检测单元50的检测数据，确定电路板100的位置偏差，多轴机械手70进行相应的驱动，快速准确地对电路板100的位置偏差进行纠正，在纠正到位后即可通过Z轴下移将载具34放到测试夹具上进行产品测试，此时电路板100的定位标记点与数据库中保存的模拟产品标记点重合。

当Z轴为多个时，所述多个Z轴，如Z1~Z4轴，需对Z1~Z4轴上抓取的载具34上的电路板100逐个进行位置纠正。在每一电路板100纠正位置偏差后相应的Z轴下移将载具34放置至测试夹具上，测试夹具用真空将载具34吸住并定位，之后下移的Z轴上升复位，进行下Z轴上的电路板100的位置调整，直至所述多轴机械手70的Z轴一次所抓取的所有电路板100全部纠正并放置在测试夹具上后，所有Z轴全部下压，使每一电路板100与测试针在测试过程中始终保持接触良好，获得准备的测试结果。

在所述载具平台32上还可以设有相应的指示灯显示测试结果，如在平台32上设置LED三色灯光显示，初始状态为灯灭，绿色为良品，红色为不良品等。在测试完成后，所述多轴机械手70的Z轴取走载具34并将载具34放回平台32上，此时气缸启动将平台32推出机台10外，并打开载具34使其松开已经检测过的电路板100，人工或者机械手即可取走完成测试的电路板100并根据指示灯按良品、不良品归类。

本实用新型把机械手与对位平台有效的融合在一起，结合载具和CCD检测单元，简化了设备结构，占用空间小，实现了设备小型化；另外，机械手仅作用于载具，充分保护PCBA免受损伤；再另外，采用CCD视觉检测系统，对产品进行图片分析，通过机械手调整对位，消除了外界因素对产品的影响，解决了二次定位精度低的问题；再另外，可以充分发挥机械手灵活，高效，重复定位精度高的特点，可同时对多个微型PCBA进行检测，生产效率高，误判率低。

需要说明的是，本实用新型并不局限于上述实施方式，根据本实用新型的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本实用新型的创造精神所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种电路板自动检测设备，包括机台、设置于机台上的载具单元、多轴机械手以及CCD检测单元，所述载具单元包括有载具，所述载具上形成有开口用于放置待检测的电路板，其特征在于：所述CCD检测单元包括有相机，所述相机用于对载具上的电路板拍照以获取电路板的位置偏差，所述多轴机械手包括有X1轴、Y1轴、Y2轴以及Z轴，所述Z轴用于抓取装载有电路板的载具，所述X1轴的两端分别与Y1、Y2轴可转动地连接，所述X1轴、Y1轴、Y2轴分别连接有驱动电机，X1轴被驱动时带动载具及电路板在X方向移动，Y1、Y2轴同时被驱动时带动载具及电路板在Y方向移动，Y1轴或Y2轴单独被驱动时带动X1轴偏转，驱动载具及电路板转动。

2.如权利要求1所述的电路板自动检测设备，其特征在于，所述X1轴包括轨道及滑动地连接于所述轨道上的滑轨，Y1轴或Y2轴单独被驱动带动X1轴偏转时，所述滑轨相对轨道在X方向滑动以增大X1轴的长度。

3.如权利要求2所述的电路板自动检测设备，其特征在于，所述X1轴横向连接于Y1、Y2轴之间，所述滑轨与Y2轴通过轴承组件可转动地连接，所述轨道的末端通过轴承组件可转动地与Y1轴连接。

4.如权利要求3所述的电路板自动检测设备，其特征在于，所述轴承组件包括有固定连接于Y1轴/Y2轴上的轴承套以及可转动地套接于所述轴承套上的轴承座，所述轴承座与X1轴固定连接。

5.如权利要求4所述的电路板自动检测设备，其特征在于，所述轴承套横截面呈“凸”字形，一轴环叠设于所述轴承套上，所述轴承座环套所述轴环，轴承座的上端抵顶轴环的顶面的外缘，一底板固定连接于所述轴承座的底端并抵顶轴环的底面，一盖板设置于所述轴承套上并与所述轴承套固定连接，所述盖板的外边缘抵顶轴环的顶面的内缘。

6.如权利要求1所述的电路板自动检测设备，其特征在于，所述载具单元还包括有载具平台以及驱动所述载具平台相对机台移动的气缸，所述载具平台上形成有定位柱，所述载具上形成有穿孔，所述定位柱穿设于载具的穿孔内将所述载具在XY平面内定位。

7.如权利要求1所述的电路板自动检测设备，其特征在于，所述载具上连接有可相对开口移动的导柱，所述导柱的内端伸入开口内，所述内端形成有平坦的承载面，所述内端上还连接有滚轮，所述滚轮与承载面之间形成有夹槽，用于夹置电路板的外边缘。

8.如权利要求7所述的电路板自动检测设备，其特征在于，所述导柱的中央还设有防转块避免导柱转动使夹槽倾斜。

9.如权利要求8所述的电路板自动检测设备，其特征在于，所述导柱上还套设有弹簧，所述弹簧位于防转块与导柱的外端之间，导柱相对开口向外移动时压缩弹簧，弹簧释放推动导柱向开口内移动。

10.如权利要求9所述的电路板自动检测设备，其特征在于，所述载具上还形成有凹槽，所述凹槽呈“凸”字形，所述导柱穿过凹槽，凹槽朝向导柱外端的一端相对另一端要小，所述防转块位于凹槽的大端内，所述弹簧的两端分别抵顶防转块以及凹槽的小端的边缘，所述凹槽的大端与小端直接形成阶梯对所述防转块进行限位。