CN205038307U - 一种用于设有视觉定位系统的电路板测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于设有视觉定位系统的电路板测试系统，包括位于电路板组装生产线旁侧的测试柜和机械手、视觉定位系统；所述测试柜包括以上下叠加方式安装在机架上的多个测试机；所述机械手位于电路板组装生产线的旁侧且位于测试机的前方；所述机械手包括四轴运动机构和抓取机构；视觉定位系统包括安装在抓取机构旁侧的照相机和主控制器，主控制器可控制机械手的四轴运动，以准确取放电路板。所述抓取机构可沿Z向上下运动至电路板组装生产线的高度位置抓取产品且可运动至测试柜某一高度的测试机以取放产品，如此，测试机可以从靠近地面的位置开始安装，向上叠加到操作员最大的可操作的高度，以充分利用空间。

Description

一种用于设有视觉定位系统的电路板测试系统

技术领域：

本实用新型涉及电路板加工技术领域，具体而言，涉及一种用于设有视觉定位系统的电路板测试系统。

背景技术：

在电路板组装生产线上，测试是自动化程度最为薄弱的一个环节，对于电路板的装配而言，从刷锡膏到回流焊都是在自动线上完成，唯有到了测试环节，其自动化的过程中止，目前在大部分产线上，测试都是由操作员手工来完成的。

测试自动化程度不高的原因，主要包括以下两个方面：第一，相对于产品的线速，测试时间较长，一条生产线需要多台测试机；第二，测试设备定制化程度高，体积比较大，测试设备往往按传统的搭建方法进行堆叠。由于上述两方面限制，意味着一条生产线需要多个测试机，也就需要多个机械手，一个机械手最多只能替代一个人工，不利于生产成本的降低。

随着半导体集成程度的提高，仪表的体积在不断地缩小，测试的本身也在不断地简化和标准化，这一趋势在消费电子行业表现的尤为明显，在这样的背景下，可以通过推进测试系统的小型化，进而实现测试的集成化和自动化。

如果能将测试系统小型化后变为标准的箱式盒子，则可以将多个测试系统叠放在一起，用一个机械手来做产品从流水线到测试机取放，实现测试的自动化。

上述每个测试系统包括用于固定产品的夹具和对产品进行测试的资源盒，夹具和资源盒安装在一起。按现有技术，若操作人员需更换夹具，需停机，使资源盒与夹具分离，更换夹具后再对夹具进行校准定位，方可再开机运行。如此操作，不仅繁琐，不利于生产效率的提高，而且存在夹具定位不准而损坏电路板的可能性。

实用新型内容：

本实用新型所解决的技术问题：在电路板组装生产线上，经小型化、集成化和自动化之后的测试系统包括用于固定产品的夹具和对产品进行测试的资源盒，夹具和资源盒安装在一起；按现有技术，若操作人员需更换夹具，需停机，使资源盒与夹具分离，更换夹具后再对夹具进行校准定位，方可再开机运行；如此操作，不仅繁琐，不利于生产效率的提高，而且存在夹具定位不准而损坏电路板的可能性。

为解决上述技术方案，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于设有视觉定位系统的电路板测试系统，包括位于电路板组装生产线旁侧的测试柜和机械手、视觉定位系统；

所述电路板组装生产线包括未测料传送带和已测料传送带，未测料传送带和已测料传送带并列设置；

所述测试柜包括机架、以上下叠加方式安装在机架上的多个测试机，所述测试机包括安装在一起的抽屉式测试夹具和箱式的测试资源盒，所述测试夹具靠近电路板组装生产线；所述测试夹具用于固定电路板，所述测试资源盒用于存放测试资源；所述测试资源盒位于测试夹具的旁侧，测试资源盒与测试夹具通过连接器连接；

所述机械手位于电路板组装生产线的旁侧且位于测试夹具伸出的前方；所述机械手包括支架、四轴运动机构、第一抓取机构和第二抓取机构；所述四轴运动机构包括安装在支架上的Y向导轨、滑动安装在Y向导轨上的X向导轨和驱动X向导轨沿Y向导轨移动的第一驱动元件、滑动安装在X向导轨上的Z向导轨和驱动Z向导轨沿X向导轨移动的第二驱动元件、滑动安装在Z向导轨上的运动平台和驱动运动平台沿Z向导轨移动的第三驱动元件、枢接在运动平台底部的连接件和驱动连接件旋转的第四驱动元件；所述Y向导轨和X向导轨水平设置，Y向导轨垂直于X向导轨，所述Z向导轨竖直设置；所述第一抓取机构和第二抓取机构安装在连接件的底部，第一抓取机构和第二抓取机构关于连接件与运动平台的枢接处对称设置；

所述视觉定位系统包括第一照相机和第二照相机、主控制器；所述第一照相机和第二照相机安装在连接件上，第一照相机位于第一抓取机构的旁侧，第二照相机位于第二抓取机构的旁侧，第一照相机和第二照相机均与主控制器电连接，主控制器与第一驱动元件、第二驱动元件、第三驱动元件电连接；所述测试夹具上设有定位柱；所述电路板上设有定位孔。

按上述技术方案，本实用新型所述用于设有视觉定位系统的电路板测试系统的工作原理如下：

第一，第一抓取机构和第二抓取机构可沿Z向导轨上下运动，其中，第一抓取机构用于抓取已测试电路板，第二抓取机构用于抓取未测试电路板；当第一抓取机构和第二抓取机构运动到电路板组装生产线的高度位置时，第一驱动元件驱使X向导轨沿Y向导轨移动，第一抓取机构和第二抓取机构伸出支架而位于电路板组装生产线的上方；已测试电路板被放置于电路板组装生产线上，第一抓取机构空闲，第二抓取机构从电路板组装生产线上抓取未测试电路板。

第二，X向导轨沿Y向导轨缩回，即第一抓取机构和第二抓取机构缩回，第一抓取机构和第二抓取机构位于测试夹具伸出的正前方；之后，第一抓取机构和第二抓取机构可沿Z向导轨上升或下降一定的高度，至要操作的测试夹具位置时，测试夹具抽屉弹出，空闲的第一抓取机构从测试夹具中取出已测电路板后，旋转气缸旋转180度，第二抓取机构将待测电路板放入测试夹具，此时，第二抓取机构空闲，第一抓取机构被占用。

第三，第一抓取机构和第二抓取机构再回到电路板组装生产线的下料位置开始下一个上下料循环，这样就实现了在一个往返运动中完成已测电路板的下料和未测电路板的上料动作。

上述工作原理中，当第一抓取机构取料时，测试夹具伸出，此时，第一抓取机构位于测试夹具的正上方，第一照相机拍摄测试夹具两个定位柱的位置；当已测电路板从测试夹具中取出，第二抓取机构和待测电路板旋转180度，位于伸出的测试夹具的正上方位置，第二相机拍摄电路板上的定位孔的位置，主控制器计算定位孔与测试夹具定位柱的偏差，之后，主控制器控制第一驱动元件、第二驱动元件、第三驱动元件动作，以移动待测电路板来补偿偏差，使得电路板上的定位孔和测试夹具的定位柱能够对准，避免由于对准的定位误差过大而损坏电路板。

基于上述说明，作为本实用新型对上述技术方案的进一步说明，当测试资源盒在垂直于电路板组装生产线的传送方向向外抽出时，测试夹具和测试资源盒脱离，测试夹具就可以从平行于电路板组装生产线的传送方向抽出进行更换。新更换的测试夹具的定位误差可以由视觉定位系统测量后在算法中自动补偿，而不需要调整测试夹具在测试柜中的位置，或人工移动机械手来对准电路板和测试夹具，如此，可实现不停机快速更换测试夹具。

通过上述技术方案，由于第一抓取机构和第二抓取机构沿Y向导轨伸出支架取放电路板的运行方向与电路板组装生产线的运行方向垂直，所以，当第一抓取机构和第二抓取机构沿Y向导轨缩回支架后，第一抓取机构和第二抓取机构与电路板组装生产线不再有运动干涉的风险，第三驱动元件可以驱动运动平台及其上的第一抓取机构和第二抓取机构沿Z向导轨至任意高度的测试机位置完成电路板的取放。通过这样的系统架构，测试机可以从靠近地面的位置开始安装，向上叠加到操作员最大的可操作的高度，从而将电路板组装生产线高度以下的空间得到充分的利用，最大化单台设备的测试机容量。

作为本实用新型对机械手中四轴运动机构的一种说明，所述第四驱动元件为旋转气缸，所述连接件通过旋转气缸枢接在运动平台的底部。即旋转气缸的缸体安装在运动平台上的底部，所述连接件安装在旋转气缸的旋转轴上。

作为本实用新型对机械手中第一抓取机构的一种说明，所述第一抓取机构包括安装在连接件底部的第一升降气缸、安装在第一升降气缸活塞杆上的第一夹爪气缸；所述第一夹爪气缸上设有夹取电路板的第一对夹爪。

作为本实用新型对机械手中第二抓取机构的一种说明，所述第二抓取机构包括安装在连接件底部的第二升降气缸、安装在第二升降气缸活塞杆上的第二夹爪气缸；所述第二夹爪气缸上设有夹取电路板的第二对夹爪；所述第一抓取机构和第二抓取机构关于旋转气缸的旋转轴对称设置。

作为本实用新型对机械手中四轴运动机构的一种改进，所述支架上设有Y向辅助导轨，Y向辅助导轨与Y向导轨平行，所述X向导轨的两端分别滑动配合在Y向辅助导轨和Y向导轨上。

附图说明：

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

图1为本实用新型一种用于设有视觉定位系统的电路板测试系统的结构示意图；

图2为图1中第一抓取机构31和第二抓取机构32的组合结构示意图；

图3为图1中测试柜20的结构示意图。

图中符号说明：

10、电路板组装生产线；11、未测料传送带；12、已测料传送带；

20、测试柜；21、测试机；211、测试夹具；212、测试资源盒；213、连接器；

30、机械手；31、第一抓取机构；311、第一升降气缸；312、第一夹爪气缸；32、第二抓取机构；33、支架；34、Y向导轨；340、辅助导轨；35、X向导轨；36、Z向导轨；37、运动平台；38、连接件；39、旋转气缸。

41、第一照相机；42、第二照相机。

具体实施方式：

如图1，一种用于设有视觉定位系统的电路板测试系统，包括位于电路板组装生产线10旁侧的测试柜20和机械手30、视觉定位系统。

如图1，所述电路板组装生产线10包括未测料传送带11和已测料传送带12，未测料传送带和已测料传送带并列设置。

结合图1、图3，所述测试柜20包括机架、以上下叠加方式安装在机架上的多个测试机21，所述测试机包括安装在一起的抽屉式测试夹具211和箱式的测试资源盒212，所述测试夹具靠近电路板组装生产线；所述测试夹具用于固定电路板，所述测试资源盒用于存放测试资源。所述测试资源盒位于测试夹具的旁侧，测试资源盒与测试夹具通过连接器213连接。

上述测试机的工作原理如下：测试机采用TIF(Testerinfixture)的概念，其前部为抽屉式夹具部分，后部分为仪表和测试机。测试机TIF需要传送下面状态信息给PLC：抽屉空；抽屉内板是否可以被拿走；抽屉是否打开的位置。加上PLC控制抽屉动作的控制位，每个抽屉TIF至少要占用4位PLC的IO。测试机自己需要检测待测板是否已放入夹具，检测夹具目前的状态，并且从网络扫描条码，下压夹具，开始测试，测试结束后设置抽屉内板可以拿走的状态位，并且将测试的数据通过网络上传到服务器。TIF内需要各种传感器，如抽屉是否打开，电路板是否存在，电路板的放置是否到位，夹具是否下压等状态。

结合图1、图2，所述机械手30位于电路板组装生产线的旁侧且位于测试夹具伸出的前方；所述机械手包括支架33、四轴运动机构、第一抓取机构31和第二抓取机构32；所述四轴运动机构包括安装在支架上的Y向导轨34、滑动安装在Y向导轨上的X向导轨35和驱动X向导轨沿Y向导轨移动的第一驱动元件、滑动安装在X向导轨上的Z向导轨36和驱动Z向导轨沿X向导轨移动的第二驱动元件、滑动安装在Z向导轨上的运动平台37和驱动运动平台沿Z向导轨移动的第三驱动元件、枢接在运动平台底部的连接件38和驱动连接件旋转的第四驱动元件；所述Y向导轨和X向导轨水平设置，Y向导轨垂直于X向导轨，所述Z向导轨竖直设置；所述第一抓取机构和第二抓取机构安装在连接件的底部，第一抓取机构和第二抓取机构关于连接件与运动平台的枢接处对称设置。

上述机械手30中，所述第四驱动元件为旋转气缸39，所述连接件38通过旋转气缸枢接在运动平台37的底部。

上述机械手30中，所述第一抓取机构31包括安装在连接件38底部的第一升降气缸311、安装在第一升降气缸活塞杆上的第一夹爪气缸312；所述第一夹爪气缸上设有夹取电路板的第一对夹爪。

上述机械手30中，所述第二抓取机构32包括安装在连接件38底部的第二升降气缸、安装在第二升降气缸活塞杆上的第二夹爪气缸；所述第二夹爪气缸上设有夹取电路板的第二对夹爪。

上述机械手30中，所述支架33上设有Y向辅助导轨340，Y向辅助导轨与Y向导轨34平行，所述X向导轨35的两端分别滑动配合在Y向辅助导轨和Y向导轨上。

如图2，所述视觉定位系统包括第一照相机41和第二照相机42、主控制器；所述第一照相机和第二照相机安装在连接件上，第一照相机位于第一抓取机构的旁侧，第二照相机位于第二抓取机构的旁侧，第一照相机和第二照相机均与主控制器电连接，主控制器与第一驱动元件、第二驱动元件、第三驱动元件电连接；所述测试夹具上设有定位柱；所述电路板上设有定位孔。

本实用新型所述用于设有视觉定位系统的电路板测试系统的工作流程如下：

第一，第一抓取机构31和第二抓取机构32可沿Z向导轨36上下运动，其中，第一抓取机构用于抓取已测试电路板，第二抓取机构用于抓取未测试电路板；当第一抓取机构和第二抓取机构运动到电路板组装生产线10的高度位置时，第一驱动元件驱使X向导轨35沿Y向导轨34移动，第一抓取机构31和第二抓取机构32伸出支架33而位于电路板组装生产线10的上方；已测试电路板被放置于电路板组装生产线上，第一抓取机构31空闲，第二抓取机构32从电路板组装生产线10上抓取未测试电路板。

第二，X向导轨沿Y向导轨缩回，即第一抓取机构31和第二抓取机构32缩回，第一抓取机构和第二抓取机构位于测试夹具211伸出的正前方；之后，第一抓取机构和第二抓取机构可沿Z向导轨36上升或下降一定的高度，至要操作的测试夹具211位置时，测试夹具抽屉弹出，空闲的第一抓取机构31从测试夹具211中取出已测电路板后，旋转气缸39旋转180度，第二抓取机构32将待测电路板放入测试夹具211，此时，第二抓取机构空闲，第一抓取机构被占用。其中，当第一抓取机构31取料时，测试夹具211伸出，此时，第一抓取机构位于测试夹具的正上方，第一照相机41拍摄测试夹具两个定位柱的位置；当已测电路板从测试夹具中取出，第二抓取机构32和待测电路板旋转180度，位于伸出的测试夹具的正上方位置，第二相机42拍摄电路板上的定位孔的位置，主控制器计算定位孔与测试夹具定位柱的偏差，之后，主控制器控制第一驱动元件、第二驱动元件、第三驱动元件动作，以移动待测电路板来补偿偏差，使得电路板上的定位孔和测试夹具的定位柱能够对准，避免由于对准的定位误差过大而损坏电路板。

第三，第一抓取机构31和第二抓取机构32再回到电路板组装生产线10的下料位置开始下一个上下料循环，这样就实现了在一个往返运动中完成已测电路板的下料和未测电路板的上料动作。

第四，当测试资源盒212在垂直于电路板组装生产线10的传送方向向外抽出时，测试夹具211和测试资源盒212脱离，测试夹具211就可以从平行于电路板组装生产线的传送方向抽出进行更换。新更换的测试夹具的定位误差可以由视觉定位系统测量后在算法中自动补偿。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施方式，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 (5)

1.一种用于设有视觉定位系统的电路板测试系统，包括位于电路板组装生产线(10)旁侧的测试柜(20)和机械手(30)；

所述电路板组装生产线(10)包括未测料传送带(11)和已测料传送带(12)，未测料传送带和已测料传送带并列设置；

所述测试柜(20)包括机架、以上下叠加方式安装在机架上的多个测试机(21)，所述测试机包括安装在一起的抽屉式测试夹具(211)和箱式的测试资源盒(212)，所述测试夹具靠近电路板组装生产线；所述测试夹具用于固定电路板，所述测试资源盒用于存放测试资源；

所述机械手(30)位于电路板组装生产线的旁侧且位于测试夹具伸出的前方；所述机械手包括支架(33)、四轴运动机构、第一抓取机构(31)和第二抓取机构(32)；所述四轴运动机构包括安装在支架上的Y向导轨(34)、滑动安装在Y向导轨上的X向导轨(35)和驱动X向导轨沿Y向导轨移动的第一驱动元件、滑动安装在X向导轨上的Z向导轨(36)和驱动Z向导轨沿X向导轨移动的第二驱动元件、滑动安装在Z向导轨上的运动平台(37)和驱动运动平台沿Z向导轨移动的第三驱动元件、枢接在运动平台底部的连接件(38)和驱动连接件旋转的第四驱动元件；所述Y向导轨和X向导轨水平设置，Y向导轨垂直于X向导轨，所述Z向导轨竖直设置；所述第一抓取机构和第二抓取机构安装在连接件的底部，第一抓取机构和第二抓取机构关于连接件与运动平台的枢接处对称设置；

其特征在于：还包括视觉定位系统；

所述视觉定位系统包括第一照相机(41)和第二照相机(42)、主控制器；所述第一照相机和第二照相机安装在连接件上，第一照相机位于第一抓取机构的旁侧，第二照相机位于第二抓取机构的旁侧，第一照相机和第二照相机均与主控制器电连接，主控制器与第一驱动元件、第二驱动元件、第三驱动元件电连接；所述测试夹具上设有定位柱；所述电路板上设有定位孔；

所述测试资源盒位于测试夹具的旁侧，测试资源盒与测试夹具通过连接器(213)连接。

2.如权利要求1所述的一种用于设有视觉定位系统的电路板测试系统，其特征在于：所述第四驱动元件为旋转气缸(39)，所述连接件(38)通过旋转气缸枢接在运动平台(37)的底部。

3.如权利要求1所述的一种用于设有视觉定位系统的电路板测试系统，其特征在于：所述第一抓取机构(31)包括安装在连接件(38)底部的第一升降气缸(311)、安装在第一升降气缸活塞杆上的第一夹爪气缸(312)；所述第一夹爪气缸上设有夹取电路板的第一对夹爪。

4.如权利要求1所述的一种用于设有视觉定位系统的电路板测试系统，其特征在于：所述第二抓取机构(32)包括安装在连接件(38)底部的第二升降气缸、安装在第二升降气缸活塞杆上的第二夹爪气缸；所述第二夹爪气缸上设有夹取电路板的第二对夹爪。

5.如权利要求1所述的一种用于设有视觉定位系统的电路板测试系统，其特征在于：所述支架(33)上设有Y向辅助导轨(340)，Y向辅助导轨与Y向导轨(34)平行，所述X向导轨(35)的两端分别滑动配合在Y向辅助导轨和Y向导轨上。