CN210514979U

CN210514979U - 一种应用于pcb多缺陷分拣装置的缺陷分拣控制电路

Info

Publication number: CN210514979U
Application number: CN201921572851.8U
Authority: CN
Inventors: 张露文; 李恒; 赵磊; 谭洁; 张美迪; 王聪; 张国银; 薛晓军; 陈登湘; 王龙辉
Original assignee: Kunming University of Science and Technology
Current assignee: Kunming University of Science and Technology
Priority date: 2019-09-20
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2020-05-12
Anticipated expiration: 2029-09-20

Abstract

本实用新型涉及一种应用于PCB多缺陷分拣装置的缺陷分拣控制电路，属于分拣技术领域。本实用新型包括555芯片Ⅰ、555芯片Ⅱ、555芯片Ⅲ、555芯片Ⅳ，电阻R1~R12，电容C1~C8，非门G1、G2，与非门G3~G6，三极管T1~T4，继电器KM1~KM4，电机M0~M4；配合使用的PCB多缺陷分拣装置包括：主控PC机、图像采集卡、工业相机、工业I/O卡1、工业I/O卡2、WIFI模块Ⅰ、WIFI模块Ⅱ、单片机、位置传感器。本实用新型完成对PCB不同缺陷类型的分拣控制。本实用新型能自动、快速、准确地根据待检PCB的缺陷类型进行分拣。

Description

一种应用于PCB多缺陷分拣装置的缺陷分拣控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种应用于PCB多缺陷分拣装置的缺陷分拣控制电路，属于分拣技术领域。

背景技术

PCB的结构复杂且生产工序繁琐，可能存在断路、短路、孔洞、焊盘缺失等缺陷。为了获得质量更好的PCB，在生产过程中必须对其进行缺陷检测，把不合格的PCB剔除出生产线。当前国内仍在采用传统的人工检测，该方法效率低、容易漏检、无法检测出高精度PCB、准确性低、实时性差且易受主观因素的影响，故此无法满足PCB高效率、高精度、高性能的生产需求。而基于机器视觉的检测方法可以很大程度上克服上述弊端。随着技术的发展，自动检测识别技术可提高PCB缺陷的识别效率，厂商的生产能力得到了大大的提升。综上所述，如何正确、快速、高效的识别PCB的缺陷就是非常值得研究的问题。本实用新型具有对PCB检测速度快、检测精度高、效率高等诸多优点，可用于对PCB的缺陷检测及分拣。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：应用于PCB多缺陷分拣装置的缺陷分拣控制电路，目的在于克服现有缺陷检测分拣技术的不足，提供一种应用在PCB多缺陷分拣装置上的检测速度快、检测精度高的缺陷分拣控制电路。本实用新型能快速、准确地根据待检PCB的缺陷类型，对其进行分拣控制。

本实用新型技术方案是：一种应用于PCB多缺陷分拣装置的缺陷分拣控制电路，所述缺陷分拣控制电路，包括555芯片Ⅰ、555芯片Ⅱ、555芯片Ⅲ、555芯片Ⅳ，电阻R1~R12，电容C1~C8，非门G1、G2，与非门G3~G6，三极管T1~ T4，继电器KM1~KM4，电机M0~M4；工业I/O卡1的两个输出A、B分别和非门G1、G2相连，非门G1的输出端、工业I/O卡1的输出端B分别和与非门G3的两个输入端相连，非门G1的输出端、非门G2的输出端分别和与非门G4的两个输入端相连，工业I/O卡1的输出端A、工业I/O卡1的输出端B分别和与非门G5的两个输入端相连，工业I/O卡1的输出端A、非门G2的输出端分别和与非门G6的两个输入端相连；555芯片Ⅰ的1脚接地，2脚和与非门G3的输出端相连，3脚通过电阻R2与三极管T1的基极相连，4脚和8脚与+5V直流电源相连，6脚和7脚一端通过电阻R1连接到+5V直流电源，另一端通过电容C3接地，5脚通过电容C4与接地端相连，+5V直流电源通过电阻R3、继电器KM1线圈与三极管T1集电极连接，三极管T1的发射极接地；555芯片Ⅱ的1脚接地，2脚和与非门G6的输出端相连，3脚通过电阻R5与三极管T2的基极相连，4脚和8脚与+5V直流电源相连，6脚和7脚一端通过电阻R4连接到+5V直流电源，另一端通过电容C5接地，5脚通过电容C6与接地端相连，+5V直流电源通过电阻R6、继电器KM2线圈与三极管T2集电极连接，三极管T2的发射极接地；555芯片Ⅲ的1脚接地，2脚和与非门G4的输出端相连，3脚通过电阻R8与三极管T3的基极相连，4脚和8脚与+5V直流电源相连，6脚和7脚一端通过电阻R7连接到+5V直流电源，另一端通过电容C1接地，5脚通过电容C2与接地端相连，+5V直流电源通过电阻R9、继电器KM3线圈与三极管T3集电极连接，三极管T3的发射极接地；555芯片Ⅳ的1脚接地，2脚和与非门G5的输出端相连，3脚通过电阻R11与三极管T4的基极相连，4脚和8脚与+5V直流电源相连，6脚和7脚一端通过电阻R10连接到+5V直流电源，另一端通过电容C7接地，5脚通过电容C8与接地端相连，+5V直流电源通过电阻R12、继电器KM4线圈与三极管T4集电极连接，三极管T4的发射极接地；电机M0两端分别与交流220V电压和接地端相连，所述继电器KM1~KM4一端与交流220V电压相连，另一端依次通过电机M1~M4与接地端相连。

进一步地，还包括单片机、WIFI模块、位置传感器；位置传感器与单片机相连，单片机通过WIFI模块与PCB多缺陷分拣装置的主控PC机相连，主控PC机再与工业I/O卡1连接；单片机和WIFI模块构成单片机串口WIFI电路，包括ESP8266WIFI模块和单片机最小系统；其中，单片机最小系统包括8051芯片、二极管D、电阻R13、R14、R15、晶振Y、电容C9、C10、C11、C12、电解电容C13、自动复位开关S；其中8051芯片的TXD端与二极管D的阳极连接，二极管D的阴极与ESP8266芯片的RXD端相连，并通过电阻R13与8051芯片的VCC端连接，8051芯片的RXD端与ESP8266的TXD端连接，8051芯片的INT0端与PCB多缺陷分拣装置的位置传感器连接，8051芯片的X1端通过晶振Y与其X0端连接，其X1、X0端分别通过电容C9、C10接地，8051芯片的VCC端和GND端分别接+5V直流电源和接地端，且电容C11和C12并联在VCC端和GND端，8051芯片的RTS端与电解电容C13的阴极相连，电容C13的阳极与+5V直流电源相连，8051芯片的RTS端通过电阻R15接地，8051芯片的RTS端与依次通过自动复位开关S、电阻R14与+5V直流电源相连。

本实用新型的有益效果是：本实用新型配合采用基于机器视觉的检测装置克服了现有表面缺陷检测方法抽检率低、准确性不高、实时性差、效率低、劳动强度大等弊端；提供一种检测速度快、检测精度高的PCB多缺陷检测装置及其缺陷分拣控制电路。本实用新型能自动、快速、准确地根据待检PCB的缺陷类型进行分拣。

附图说明

图1是本实用新型的系统框图；

图2是本实用新型的外观图；

图3是本实用新型的缺陷分拣控制电路图；

图4是本实用新型的单片机最小系统及WIFI模块电路图。

图2中各标号：1-0号传送带，2-位置传感器，3-WIFI模块Ⅰ，4-单片机，5-工业相机，6-待测PCB，7-缺陷分拣控制电路，8-1号传送带，9-2号传送带，10-3号传送带，11-4号传送带，12-主控PC机，13- WIFI模块Ⅱ。

图3中各标号：555（I）、555（Ⅱ）、555（Ⅲ）、555（Ⅳ）-555定时器，R1~R12-电阻，C1~C8-电容， G1、G2-非门，G3~G6-与非门， T1~ T4-三极管，KM1~KM4-继电器，M0~M4-电机。

图4中各标号：3-ESP8266-WIFI串口模块，4-单片机最小系统，D-二极管，R13~R15-电阻，Y-晶振，C9~C12-电容，C13-电解电容，S-自动复位开关。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。

实施例1：如图3所示，一种应用于PCB多缺陷分拣装置的缺陷分拣控制电路，所述缺陷分拣控制电路，包括555芯片Ⅰ、555芯片Ⅱ、555芯片Ⅲ、555芯片Ⅳ，电阻R1~R12，电容C1~C8，非门G1、G2，与非门G3~G6，三极管T1~ T4，继电器KM1~KM4，电机M0~M4；工业I/O卡1的两个输出A、B分别和非门G1、G2相连，非门G1的输出端、工业I/O卡1的输出端B分别和与非门G3的两个输入端相连，非门G1的输出端、非门G2的输出端分别和与非门G4的两个输入端相连，工业I/O卡1的输出端A、工业I/O卡1的输出端B分别和与非门G5的两个输入端相连，工业I/O卡1的输出端A、非门G2的输出端分别和与非门G6的两个输入端相连；555芯片Ⅰ的1脚接地，2脚和与非门G3的输出端相连，3脚通过电阻R2与三极管T1的基极相连，4脚和8脚与+5V直流电源相连，6脚和7脚一端通过电阻R1连接到+5V直流电源，另一端通过电容C3接地，5脚通过电容C4与接地端相连，+5V直流电源通过电阻R3、继电器KM1线圈与三极管T1集电极连接，三极管T1的发射极接地；555芯片Ⅱ的1脚接地，2脚和与非门G6的输出端相连，3脚通过电阻R5与三极管T2的基极相连，4脚和8脚与+5V直流电源相连，6脚和7脚一端通过电阻R4连接到+5V直流电源，另一端通过电容C5接地，5脚通过电容C6与接地端相连，+5V直流电源通过电阻R6、继电器KM2线圈与三极管T2集电极连接，三极管T2的发射极接地；555芯片Ⅲ的1脚接地，2脚和与非门G4的输出端相连，3脚通过电阻R8与三极管T3的基极相连，4脚和8脚与+5V直流电源相连，6脚和7脚一端通过电阻R7连接到+5V直流电源，另一端通过电容C1接地，5脚通过电容C2与接地端相连，+5V直流电源通过电阻R9、继电器KM3线圈与三极管T3集电极连接，三极管T3的发射极接地；555芯片Ⅳ的1脚接地，2脚和与非门G5的输出端相连，3脚通过电阻R11与三极管T4的基极相连，4脚和8脚与+5V直流电源相连，6脚和7脚一端通过电阻R10连接到+5V直流电源，另一端通过电容C7接地，5脚通过电容C8与接地端相连，+5V直流电源通过电阻R12、继电器KM4线圈与三极管T4集电极连接，三极管T4的发射极接地；电机M0两端分别与交流220V电压和接地端相连，所述继电器KM1~KM4一端与交流220V电压相连，另一端依次通过电机M1~M4与接地端相连。

进一步地，如图1、图4所示，还包括单片机、WIFI模块、位置传感器；位置传感器与单片机相连，单片机通过WIFI模块与PCB多缺陷分拣装置的主控PC机相连，主控PC机再与工业I/O卡1连接；单片机和WIFI模块构成单片机串口WIFI电路，包括ESP8266WIFI模块和单片机最小系统；其中，单片机最小系统包括8051芯片、二极管D、电阻R13、R14、R15、晶振Y、电容C9、C10、C11、C12、电解电容C13、自动复位开关S；其中8051芯片的TXD端与二极管D的阳极连接，二极管D的阴极与ESP8266芯片的RXD端相连，并通过电阻R13与8051芯片的VCC端连接，8051芯片的RXD端与ESP8266的TXD端连接，8051芯片的INT0端与PCB多缺陷分拣装置的位置传感器连接，8051芯片的X1端通过晶振Y与其X0端连接，其X1、X0端分别通过电容C9、C10接地，8051芯片的VCC端和GND端分别接+5V直流电源和接地端，且电容C11和C12并联在VCC端和GND端，8051芯片的RTS端与电解电容C13的阴极相连，电容C13的阳极与+5V直流电源相连，8051芯片的RTS端通过电阻R15接地，8051芯片的RTS端与依次通过自动复位开关S、电阻R14与+5V直流电源相连。

本实用新型的工作原理是：

本实用新型能配合如下PCB多缺陷分拣装置进行使用，配合缺陷检测装置克服了现有缺陷检测分拣技术效率低、容易漏检、无法检测出高精度PCB、检测准确性低等弊端，作为本实用新型的进一步说明，如图1所示，图2所示，本实用新型配合使用的PCB多缺陷分拣装置可以包括：主控PC机、图像采集卡、工业相机、工业I/O卡1、工业I/O卡2、WIFI模块Ⅰ、WIFI模块Ⅱ、单片机、位置传感器、缺陷分拣控制电路。

所述位置传感器，用于检测待测PCB的位置信息并发送数字信号给单片机；所述主控PC机，用于对待检测PCB图像进行去噪、模板匹配、特征点提取等缺陷检测处理；其中对待检测PCB图像进行去噪、模板匹配、特征点提取等缺陷检测处理所用技术可以采用下述具体工作原理中的方式进行也可以采用本领域的其他现有技术实现，在此不再细述；

所述单片机，通过WIFI模块Ⅰ发送“到达拍照点信号”给主控PC机；主控PC机通过WIFI模块Ⅱ接收“到达拍照点信号”；所述图像采集卡，用于接收图像信息并传送给主控PC机；所述工业I/O卡1，用于接收经过主控PC机识别出的PCB缺陷类型信号并发送缺陷类型信号给缺陷分拣控制电路；所述工业I/O卡2，用于接收主控PC机发出的拍照命令并发送拍照命令给工业相机；所述工业相机采用高分辨率面阵工业相机，用于对待检PCB图像进行拍照；缺陷分拣控制电路，用于接收工业I/O卡1发出的PCB缺陷类型信号并控制电机完成对PCB的分拣控制。

通过0~4号传送带完成对PCB不同缺陷类型的分拣控制。所述位置传感器安装在传送带上。所述0号传送带一直处于运动状态，若检测PCB无缺陷，3号传送带运动；若检测出的PCB有焊盘缺失缺陷，1号传送带运动；若检测出的PCB有短路缺陷，2号传送带运动；若检测出的PCB有孔洞缺陷，4号传送带运动。经过设定的时间，继电器断开，电机停止转动，传送带停止运动，将不同缺陷的PCB分拣到不同位置。

当与上述PCB多缺陷分拣装置配合使用时的工作原理如下所示：

如图2所示，当待测PCB到达0号传送带1的拍照点后，所述位置传感器2发送数字信号给单片机，单片机通过WIFI模块Ⅰ发送“到达拍照点信号”给主控PC机，主控PC机通过WIFI模块Ⅱ接收“到达拍照点信号”并发送拍照命令给工业I/O卡2，工业I/O卡2发送拍照命令给工业相机，工业相机接收到拍照命令后拍照，图像采集卡接收信息并传送给主控PC机，主控PC机进行缺陷检测算法处理识别出PCB的缺陷类型，首先采用对比增强算法对PCB图像进行增强，再采用一种基于非局部均值的自适应全变分去噪算法对待测PCB图像进行去噪；采用模板匹配法模糊定位出缺陷位置并在已标定的缺陷位置提取SURF特征点；采用基于小波分解的阈值分割算法分割出PCB图像中的焊盘和导线区域；最后通过提取缺陷区域的轮廓、欧拉数、连通域和面积等特征，对缺陷类型进行识别。主控PC机将缺陷类型发送给工业I/O卡1，工业I/O卡1将缺陷类型信号发送给缺陷分拣控制电路，缺陷分拣控制电路控制电机完成PCB分拣。

进一步地，所述0号传送带一直处于运动状态，所述工业I/O卡1的两个输出端A、B起始输出状态为00，继电器触点KM1、KM2、KM3、KM4起初处于常开状态，若检测PCB无缺陷，工业I/O卡1的AB端输出为00，从而使得G1、G2门的输出为0、0，G3、G4、G5、G6 四个门的输出为1011，555定时器Ⅰ，555定时器Ⅲ，555定时器Ⅳ，555定时器Ⅱ的2脚分别输入为1011，555定时器Ⅲ的2脚为低电平时，555定时器Ⅲ的3号脚瞬间得到高电平，三极管T3导通，电流通过电阻R9，继电器KM3线圈通电，继电器KM3闭合，电机M3转动，3号传送带运动。555定时器Ⅲ定时足以使待传送PCB送达至无缺陷PCB分拣目的地，待555定时器Ⅲ定时结束后，其3号脚恢复到低电平，三极管T3截止，继电器KM3线圈上失电，导致继电器KM3触点恢复为常开状态，从而使得电机M3停止转动，3号传送带停止运动。

同理，若识别出的PCB有焊盘缺失缺陷，工业I/O卡1的AB端输出为01，从而使得G1、G2门的输出为0、1，G3、G4、G5、G6 4个门的输出为0111，555定时器Ⅰ，555定时器Ⅲ，555定时器Ⅳ，555定时器Ⅱ的2脚分别输入为0111，555定时器 Ⅰ 的2脚为低电平时，555定时器 Ⅰ的3号脚瞬间得到高电平，三极管T1导通，电流通过电阻R3，线圈KM1通电，继电器KM1闭合，电机M1转动，1号传送带运动。555定时器 Ⅰ 定时足以使待传送PCB送达至有焊盘缺失缺陷的PCB分拣目的地，待555定时器 Ⅰ 定时结束后，其3号脚恢复到低电平，三极管T1截止，继电器KM1线圈上失电，导致继电器KM1触点恢复为常开状态，从而使得电机M1停止转动，1号传送带停止运动。

若识别出的PCB有短路缺陷，工业I/O卡1的AB端输出为10，从而使得G1、G2门的输出为1、0，G3、G4、G5、G6 4个门的输出为1110， 555定时器Ⅰ，555定时器Ⅲ，555定时器Ⅳ，555定时器Ⅱ的2脚分别输入为1110，555定时器Ⅱ的2脚为低电平时，555定时器Ⅱ的3号脚瞬间得到高电平，三极管T2导通，电流通过电阻R6，线圈KM2通电，继电器KM2闭合，电机M2转动，2号传送带运动。555定时器Ⅱ定时足以使待传送PCB送达至有短路缺陷的PCB分拣目的地，待555定时器Ⅱ定时结束后，其3号脚恢复到低电平，三极管T2截止，继电器KM2线圈上失电，导致继电器KM2触点恢复为常开状态，从而使得电机M2停止转动，2号传送带停止运动。

若识别出的PCB有孔洞缺陷，工业I/O卡1的AB端输出为11，从而使得G1、G2门的输出为1、1，G3、G4、G5、G6 4个门的输出为1101，555定时器Ⅰ，555定时器Ⅲ，555定时器Ⅳ，555定时器Ⅱ的2脚分别输入为1101，555定时器Ⅳ的2脚为低电平时，555定时器Ⅳ的3号脚瞬间得到高电平，三极管T4导通，电流通过电阻R12，线圈KM4通电，继电器KM4闭合，电机M4转动，4号传送带运动。555定时器Ⅳ定时足以使待传送PCB送达至有孔洞缺陷的PCB分拣目的地，待555定时器Ⅳ定时结束后，其3号脚恢复到低电平，三极管T4截止，继电器KM4线圈上失电，导致继电器KM4触点恢复为常开状态，从而使得电机M4停止转动，4号传送带停止运动。

上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims

1.一种应用于PCB多缺陷分拣装置的缺陷分拣控制电路，其特征在于：所述缺陷分拣控制电路，包括555芯片Ⅰ、555芯片Ⅱ、555芯片Ⅲ、555芯片Ⅳ，电阻R1~R12，电容C1~C8，非门G1、G2，与非门G3~G6，三极管T1~ T4，继电器KM1~KM4，电机M0~M4；工业I/O卡1的两个输出A、B分别和非门G1、G2相连，非门G1的输出端、工业I/O卡1的输出端B分别和与非门G3的两个输入端相连，非门G1的输出端、非门G2的输出端分别和与非门G4的两个输入端相连，工业I/O卡1的输出端A、工业I/O卡1的输出端B分别和与非门G5的两个输入端相连，工业I/O卡1的输出端A、非门G2的输出端分别和与非门G6的两个输入端相连；555芯片Ⅰ的1脚接地，2脚和与非门G3的输出端相连，3脚通过电阻R2与三极管T1的基极相连，4脚和8脚与+5V直流电源相连，6脚和7脚一端通过电阻R1连接到+5V直流电源，另一端通过电容C3接地，5脚通过电容C4与接地端相连，+5V直流电源通过电阻R3、继电器KM1线圈与三极管T1集电极连接，三极管T1的发射极接地；555芯片Ⅱ的1脚接地，2脚和与非门G6的输出端相连，3脚通过电阻R5与三极管T2的基极相连，4脚和8脚与+5V直流电源相连，6脚和7脚一端通过电阻R4连接到+5V直流电源，另一端通过电容C5接地，5脚通过电容C6与接地端相连，+5V直流电源通过电阻R6、继电器KM2线圈与三极管T2集电极连接，三极管T2的发射极接地；555芯片Ⅲ的1脚接地，2脚和与非门G4的输出端相连，3脚通过电阻R8与三极管T3的基极相连，4脚和8脚与+5V直流电源相连，6脚和7脚一端通过电阻R7连接到+5V直流电源，另一端通过电容C1接地，5脚通过电容C2与接地端相连，+5V直流电源通过电阻R9、继电器KM3线圈与三极管T3集电极连接，三极管T3的发射极接地；555芯片Ⅳ的1脚接地，2脚和与非门G5的输出端相连，3脚通过电阻R11与三极管T4的基极相连，4脚和8脚与+5V直流电源相连，6脚和7脚一端通过电阻R10连接到+5V直流电源，另一端通过电容C7接地，5脚通过电容C8与接地端相连，+5V直流电源通过电阻R12、继电器KM4线圈与三极管T4集电极连接，三极管T4的发射极接地；电机M0两端分别与交流220V电压和接地端相连，所述继电器KM1~KM4一端与交流220V电压相连，另一端依次通过电机M1~M4与接地端相连。

2.根据权利要求1所述的应用于PCB多缺陷分拣装置的缺陷分拣控制电路，其特征在于：还包括单片机、WIFI模块、位置传感器；位置传感器与单片机相连，单片机通过WIFI模块与PCB多缺陷分拣装置的主控PC机相连，主控PC机再与工业I/O卡1连接；

单片机和WIFI模块构成单片机串口WIFI电路，包括ESP8266WIFI模块和单片机最小系统；其中，单片机最小系统包括8051芯片、二极管D、电阻R13、R14、R15、晶振Y、电容C9、C10、C11、C12、电解电容C13、自动复位开关S；其中8051芯片的TXD端与二极管D的阳极连接，二极管D的阴极与ESP8266芯片的RXD端相连，并通过电阻R13与8051芯片的VCC端连接，8051芯片的RXD端与ESP8266的TXD端连接，8051芯片的INT0端与PCB多缺陷分拣装置的位置传感器连接，8051芯片的X1端通过晶振Y与其X0端连接，其X1、X0端分别通过电容C9、C10接地，8051芯片的VCC端和GND端分别接+5V直流电源和接地端，且电容C11和C12并联在VCC端和GND端，8051芯片的RTS端与电解电容C13的阴极相连，电容C13的阳极与+5V直流电源相连，8051芯片的RTS端通过电阻R15接地，8051芯片的RTS端与依次通过自动复位开关S、电阻R14与+5V直流电源相连。