CN211824281U - 一种用于检测pcb板厚度非接触式检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型所涉及一种用于检测PCB板厚度非接触式检测装置，其包括测板主体，安装在测板主体上面一侧的整板机构，安装在测板主体上面的位于整板机构另外一侧的测试系统，安装在测板主体上面的且位于整板机构与测试系统之间的输送平台，以及安装在测板主体侧壁上的计算机系统，构成所述检测装置。在检测装置中测试系统采用激光位移传感器应用在测量覆铜板和电路板厚度的设备上，与现有技术的千分表或半自动接触式的测量方式相互比较，本实用新型具有提高生产效率和测量精度，还有利于提供提高测量的稳定性能的目的。

Description

一种用于检测PCB板厚度非接触式检测装置

【技术领域】

本实用新型涉及一种PCB板检测技术领域的用于检测PCB板厚度非接触式检测装置。

【背景技术】

随着5G时代的来临，电子产品性能和功能不断提高，市场对印制电路板(PCB)的要求也越来越高。覆铜板(CCL)的厚度成为影响PCB质量的一个重要影响因素，对覆铜板厚度的检测是管控PCB质量的必要手段。覆铜板的厚度如果不满足要求不仅会影响后续的加工进程和质量，还会影响电子元器件的贴装，从而影响电子装置的性能。对于多层PCB厚度超差累积甚至会造成整块多层板超差而报废，因此检测控制板的厚度是必不可少的加工步骤。然而，目前的检测方式主要有千分表测量和半自动接触式测量，前者测量结果受操作人员的操作水平影响较大，测量效率低、稳定性差，难以满足日益扩大的市场规模和高精度的要求。半自动接触式测量虽然测试效率有所提高，但不能精确测出每一个点的准确位置。

【实用新型内容】

有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种不仅能够提高生产效率和测量精度，而且还有利于提供提高测量的稳定性能的用于检测 PCB板厚度非接触式检测装置。

为此解决上述技术问题，本实用新型中的技术方案所提供一种用于检测 PCB板厚度非接触式检测装置，其包括测板主体，安装在测板主体上面一侧的整板机构，安装在测板主体上面的位于整板机构另外一侧的测试系统，安装在测板主体上面的且位于整板机构与测试系统之间的输送平台，以及安装在测板主体侧壁上的计算机系统；所述的测试系统包括激光器，接收透镜，会聚透镜，上传感器正极限位件，上传感器负极限位件，传感器零位件，待测电路板，以及用于控制上传感器正极限位件，上传感器负极限位件，传感器零位件的单片机模块；所述传感器零位件位于零界点位置处，所述上传感器正极限位件位于传感器零位件上方位置，所述的上传感器负极限位件位于传感器零位件的下方位置，所述的待测电路板置于传感器零位件与上传感器正极限位件之间；所述上传感器正极限位件，上传感器负极限位件，传感器零位件以及待测电路板均为平行设置；所述会聚透镜垂直位于上传感器正极限位件的上方位置，所述的激光器位于会聚透镜的上方位置，所述接收透镜位于上传感器限位件的上方位置，所述会聚透镜与接收透镜相互倾斜设置，形成一个角度。

进一步限定，所述单片机模块包括置于会聚透镜或接收透镜一端的CMOS 摄像头，与CMOS摄像头相互连接的型号为C8051F020的与计算机系统相互连接的单片机，分别与单片机相互连接的型号为LM9618的激光位移传感器、FLASH 储存器、LCD模块。

本实用新型的有益技术效果：因本技术方案采用测板主体，安装在测板主体上面一侧的整板机构，安装在测板主体上面的位于整板机构另外一侧的测试系统，安装在测板主体上面的且位于整板机构与测试系统之间的输送平台，以及安装在测板主体侧壁上的计算机系统，构成所述检测装置。在检测装置中测试系统采用激光位移传感器应用在测量覆铜板和电路板厚度的的设备上，与现有技术的千分表或半自动接触式的测量方式相互比较，本实用新型具有提高生产效率和测量精度，还有利于提供提高测量的稳定性能的目的。

下面结合附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

【附图说明】

图1为本实用新型中用于检测PCB板厚度非接触式检测装置的示意图；

图2为本实用新型中的用于检测PCB板厚度非接触式检测装置的测试原理图；

图3为本实用新型中的测试系统的结构示意图；

图4为本实用新型中单片机模块的测试原理图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参考图1至图4所示，下面结合实施例说明一种用于检测PCB板厚度非接触式检测装置，其包括测板主体1，整板机构2，测试系统3，输送平台4，计算机系统5。

所述整板机构2，测试系统3，输送平台4，计算机系统5分别安装在测板主体1上面。所述整板机构2位于测试系统3的一侧面，所述的输送平台4位于整板机构2与测试系统3之间。所述的计算机系统5安装在测板主体1侧壁上的计算机系统5。当有PCB板通过整板机构2时，整板机构2内部的信号装置触发并给出整板信号进行整板，再由运输平台4将被测电路板运输到待测区域。上下组高速高精度的激光位移传感器通过丝杆移动到相应的坐标，激光器发射激光束到被测电路板的表面，通过电荷耦合器件信号采集、处理得到测试点d1和测试点d2，通过对采集到的数据进行处理即可得到被测的电路板d，与标准参数对比，以判断板件是否满足要求。整板机构在输送方向上由7组锥齿轮带动的塑胶滚轮组成，整套机构既保证了滚轮与前端皮带线速度之间的带速差也降低了擦伤板件的风险。测试系统采用中间传感器位置固定、两端传感器位置由滚珠丝杆调节的模式。采用一体式传感器支架测试所得数据比较稳定，传感器支架的材质为大理石，因此结构稳定可靠、热膨胀系数小，测试数据稳定性和精度大幅提高。

所述的测试系统包括激光器，接收透镜，会聚透镜，上传感器正极限位件，上传感器负极限位件，传感器零位件，待测电路板，以及用于控制上传感器正极限位件，上传感器负极限位件，传感器零位件的单片机模块。所述传感器零位件位于零界点位置处，所述上传感器正极限位件位于传感器零位件上方位置，所述的上传感器负极限位件位于传感器零位件的下方位置，所述的待测电路板置于传感器零位件与上传感器正极限位件之间。所述上传感器正极限位件，上传感器负极限位件，传感器零位件以及待测电路板均为平行设置；所述会聚透镜垂直位于上传感器正极限位件的上方位置，所述的激光器位于会聚透镜的上方位置，所述接收透镜位于上传感器限位件的上方位置，所述会聚透镜与接收透镜相互倾斜设置，形成一个角度。

激光器光源(LD)发出的光线经过会聚透镜聚焦到被测物体上，形成一个光点，光点在物体表面发生散射，其中一部分散射光通过接收透镜并在电荷耦合器件(CCD)上成像。当被测电路板从零位所在基准面移动到被测位置，将导致光点沿着激光束的方向产生位移，那么电荷耦合器件上的像点会产生相应的移动，通过采集位移量进行数据处理即可得到物体的位移，要保证检测精度，光点所成的像完整的聚焦在电荷耦合器件上，就必须满足成像面，物面和透镜平面必须相交于同一直线上。

当成像光轴与电荷耦合器件成像平面垂直，散射光点在传感器的零位线所在的平面上，激光器发出的激光经过会聚透镜聚焦到被测电路板上O点。光点在被测电路板表面发生散射，一部分散射光通过接收透镜并在电荷耦合器件上成像，将电荷耦合器件上的成像点与预先设定的基准像点进行比较，即可得到成像点与基准像点之间的位移X1，过计算即可得到d1，同理可得到d2，计算可得到板件厚度。所述激光位移传感器的最大测量方位的计算公式为，

在本实施例中，通过单点激光三角法，通过测量激光在不同厚度物体反射后的光斑位移量来实现。

激光光源照射到被测电路板表面形成一个亮光点,成像系统把该光点汇聚到激光位移传感器上形成像点,当所测距离Y不同时像点会在激光位移传感器上移动,反映在电荷耦合器件中光敏器件上的光点像位置X也随之不同,在基线长度已知、光源和传感器及透镜的相对位置确定的前提下, 通过测量激光位移传感器上像点的位置就能准确确定被测电路板与仪器之间的距离。

所述单片机模块包括置于会聚透镜或接收透镜一端的CMOS摄像头，与 CMOS摄像头相互连接的型号为C8051F020的与计算机系统相互连接的单片机，分别与单片机相互连接的型号为LM9618的激光位移传感器、FLASH储存器、LCD模块。所述单片机与CMOS摄像头，LCD模块，以及FLASH储存器之间连接关系为，

单片机使用单一的3.3V电源,单片机上的引脚P0.6、引脚P0.7交叉配置为激光位移传感器上的SDA、LCD模块上的SCL实现IIC总线，引脚P1.0交叉配置为CEX0输出实现激光位移传感器的时钟信号MCLK,引脚P1.1实现对CMOS摄像头行同步信号hsync的采集,引脚P1.2实现对CMOS摄像头的列同步信号vsync的采集,引脚P1.3实现对CMOS摄像头的像素时钟pclk的采集, 引脚P1.4实现对CMOS摄像头的快照模式下外部事件同步信号的采集,引脚P1.5实现对CMOS摄像头的快照模式下中断输出的采集,引脚P4.0、引脚P4.1、引脚P4.2、引脚P4.3和引脚P5口接的CMOS摄像头的数据口,实现对数据的采集。单片机控制存储器和LCD模块的时序和命令,并向相应的端口传输数据,LCD 模块的8位数据口DB0至数据口DB7接单片机的引脚P2口用于数据传输,控制口如选择芯片信号引脚CS1、引脚CS2接单片机的引脚P6.0、引脚P6.1,读写信号R/W接单片机的引脚P6.2,数据和命令切换位D/I接单片机的引脚P6.3, 数据显示E接单片机的引脚P6.4,复位信号RET接单片机的引脚P6.5,通过初始化LCD模块和向相应的控制口发送控制命令把测距通过引脚P2口传到点阵型 LCD显示。存储器的数据口I/O0至数据口I/OO 7接单片机的引脚P7口,它的控制口如命令锁存使能CLE接单片机的引脚P3.0,地址锁存使能ALE接单片机的引脚P3.1,读信号RE接单片机的引脚P3.2,写信号WE接单片机的引脚P3.3, 操作状态R/B接单片机的引脚P3.4,通过引脚P7口向单片机写命令、地址和数据。

单片机控制的主程序分为三个方面:一方面是控制CMOS摄像头采集图像。考虑到单片机读取和保存图像所花费的时间,只有当CMOS摄像头的像素时钟为 1帧时,单片机能及时读取CMOS摄像头采集到的图像。另一方面是对接收到的数据进行处理。采用区域阈值化后求质心的理论计算出光斑质心。最后是计算测距、对测距进行保存和显示。由于目标点等间隔移动时其像点在CMOS摄像头上并不是等间隔地变化,因此这种测量是非线性的,通过校准得到CMOS摄像头上像点的位置和目标点与距离之间关系的标定曲线,计算实测距离时采用逐段折线法来逼近,将输入的像点位置分别与分割线段拐点值依次比较,找到所在区间,利用相应的直线段代替曲线段计算像点所对应被测距离的理论值。

综上所述，因本技术方案采用测板主体，安装在测板主体上面一侧的整板机构，安装在测板主体上面的位于整板机构另外一侧的测试系统，安装在测板主体上面的且位于整板机构与测试系统之间的输送平台，以及安装在测板主体侧壁上的计算机系统，构成所述检测装置。在检测装置中测试系统采用激光位移传感器应用在测量覆铜板和电路板厚度的的设备上，与现有技术的千分表或半自动接触式的测量方式相互比较，本实用新型具有提高生产效率和测量精度，还有利于提供提高测量的稳定性能的目的。

以上参照附图说明了本实用新型的优选实施例，并非因此局限本实用新型的权利范围。本领域技术人员不脱离本实用新型的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本实用新型的权利范围之内。

Claims (2)

1.一种用于检测PCB板厚度非接触式检测装置，其包括测板主体，安装在测板主体上面一侧的整板机构，安装在测板主体上面的位于整板机构另外一侧的测试系统，安装在测板主体上面的且位于整板机构与测试系统之间的输送平台，以及安装在测板主体侧壁上的计算机系统；其特征在于：所述的测试系统包括激光器，接收透镜，会聚透镜，上传感器正极限位件，上传感器负极限位件，传感器零位件，待测电路板，以及用于控制上传感器正极限位件，上传感器负极限位件，传感器零位件的单片机模块；所述传感器零位件位于零界点位置处，所述上传感器正极限位件位于传感器零位件上方位置，所述的上传感器负极限位件位于传感器零位件的下方位置，所述的待测电路板置于传感器零位件与上传感器正极限位件之间；所述上传感器正极限位件，上传感器负极限位件，传感器零位件以及待测电路板均为平行设置；所述会聚透镜垂直位于上传感器正极限位件的上方位置，所述的激光器位于会聚透镜的上方位置，所述接收透镜位于上传感器限位件的上方位置，所述会聚透镜与接收透镜相互倾斜设置，形成一个角度。

2.根据权利要求1所述一种用于检测PCB板厚度非接触式检测装置，其特征在于：所述单片机模块包括置于会聚透镜或接收透镜一端的CMOS摄像头，与CMOS摄像头相互连接的型号为C8051F020的与计算机系统相互连接的单片机，分别与单片机相互连接的型号为LM9618的激光位移传感器、FLASH储存器，LCD模块。

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