CN214184139U - 一种电路板检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电路板检测系统，包括用于存储待检测电路板的取料抽屉、用于检测电路板正面的第一检测机构、用于翻转电路板的翻转机构、用于检测电路板反面的第二检测机构、用于收集完成检测的电路板的收料抽屉、取放定位装置以及取放控制系统，取放定位装置具有末端执行器，末端执行器用于加载或卸载电路板，取放定位装置用于在取料抽屉、第一检测机构、翻转机构、第二检测机构、收料抽屉之间移动；取放控制系统包括第一驱动机构，用于分别驱动取料抽屉和收料抽屉打开；第二驱动机构，用于驱动取放定位装置移动；以及控制第一驱动机构、第二驱动机构和末端执行器动作的控制器。本实用新型提供了一种自动化程度较高的多位置电路板检测系统。

Description

一种电路板检测系统

技术领域

本实用新型涉及自动化控制领域，尤其涉及一种电路板检测系统。

背景技术

近年来，电路板自动搬送取放技术在Automated Visual Inspection(简称AVI)自动化检测中发挥着重要作用，可以满足电路板自动化检测中电路板(以下简称PCB)摆放的规则性和取放自动化要求。但是现有的取放和搬送技术效率低，设备故障率高，不能满足现在对效率高、准确性高、故障率低的追求。

另外，现有技术中的以机械手代替人手搬运PCB通常仅在两点之间来回取放，控制逻辑相对简单，现有技术中不存在适用于AVI自动检测设备的检测流程的多位置取放电路板的控制技术。

实用新型内容

为了解决现有技术的问题，本实用新型提供了一种电路板检测系统，运用于AVI自动检测设备上多位置取放，所述技术方案如下：

本实用新型提供了一种电路板多位置取放控制系统，包括取料抽屉、第一检测机构、翻转机构、第二检测机构、收料抽屉、取放定位装置以及取放控制系统，所述取料抽屉用于存储待检测的电路板，所述第一检测机构用于对电路板的正面进行检测，所述翻转机构用于将电路板由正面翻转为反面，所述第二检测机构用于对电路板的反面进行检测，所述收料抽屉用于对完成正面检测和反面检测的电路板进行收料，所述取放定位装置具有末端执行器，所述末端执行器用于加载或卸载电路板，所述取放定位装置用于在所述取料抽屉、第一检测机构、翻转机构、第二检测机构、收料抽屉之间移动；所述取放控制系统包括

第一驱动机构，用于分别驱动所述取料抽屉和收料抽屉打开；

第二驱动机构，用于驱动所述取放定位装置移动；

以及控制所述第一驱动机构、第二驱动机构和末端执行器动作的控制器。

进一步地，所述取放控制系统还包括与所述控制器电连接的人机交互模块，所述人机交互模块用于显示状态信息、设置取放参数及/或进行报警提示。

进一步地，所述第一驱动机构为步进电机，所述第二驱动机构为伺服电机，所述末端执行器为气动阀。

进一步地，所述伺服电机供电线缆和编码器线缆与伺服驱动器相联，伺服驱动器通过光纤总线与所述控制器相联。

进一步地，所述第一驱动机构的数量为多个，其分别与所述取料抽屉和收料抽屉一一对应。

进一步地，所述第二驱动机构和取放定位装置的数量为两个且一一对应，其中一个取放定位装置在所述取料抽屉、第一检测机构、翻转机构之间移动，另一个取放定位装置在所述翻转机构、第二检测机构、收料抽屉之间移动。

进一步地，所述第一检测机构和第二检测机构均为AVI设备。

进一步地，所述控制器为可编程逻辑控制器。

本实用新型具有如下有益效果：

a.可以实时监测设备扫描状况，进而自动循环运算，大大提升设备可靠性，设备产能提高50％以上；

b.人机交互界面、PLC、INPUT模块、OUTPUT模块、传感器和执行电器相互结合控制，共同完成各工艺段要求，实现流程的自动控制，对自动取放过程中出现的异常情况进行报警；

c.控制系统综合集成控制、报警、安全控制和生产数据管理等功能，具有效率高、稳定性高、操作方便等特点。

附图说明

被视为本实用新型的主题在说明书的结论部分中被特别指出并清楚地主张权利。然而，当结合附图一起参阅时，通过参考以下详细描述可以最佳地理解本实用新型的组织、操作方法，以及主题、特征和优点，其中：

图1是本实用新型实施例提供的电路板检测系统的示意框图；

图2是本实用新型实施例提供的电路板多位置取放控制系统的示意框图。

具体实施方式

在以下详细描述中，阐述了许多具体细节以便提供对本实用新型的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本实用新型。在其他情况下，没有详细描述众所周知的方法，过程和组件，以免模糊本实用新型。

被视为本实用新型的主题在说明书的结论部分中被特别指出并清楚地主张权利。然而，当结合附图一起参阅时，通过参考以下详细描述可以最佳地理解本实用新型的组织、操作方法，以及主题、特征和优点。

由于本实用新型的说明性实施例在很大程度上可使用本领域技术人员熟知的电子元件和电路来实施，如上文所述，在认为必要的范围之外，不会对细节作更大的解释，以便理解和体会本实用新型的基本概念，以免混淆或分散本实用新型的教导。

在现有技术背景下，按照取放要求，利用PLC设计一个可以同时在两个XY平台取放电路板的多位置控制系统，可运用于现在的AVI自动检测设备。PLC(逻辑可编程控制器)具有可靠性高、实时性好、拓展性好、易维护等良多有点，所以在工业自动化领域被广泛运用。定位模块是PLC位置控制和运动控制中的重要组成部分，利用光纤总线通讯实现伺服电机的运动及位置的精准控制，该通讯方式可靠性高，速度快；此外，高速脉冲输出功能是PLC在位置控制和运动控制领域中的重要组成部分，PLC通过高速脉冲来驱动步进电机。

在本实用新型的一个实施例中，提供了一种电路板多位置取放控制系统，参见图1，所述电路板多位置取放控制系统包括

第一驱动机构，用于作为抽屉的执行器，以实现电路板的批量供料和/或收料，所述抽屉包括供料抽屉和/或收料抽屉；具体地，所述第一驱动机构可选为步进电机，能实现抽屉上下浮动，所述步进电机通过步进驱动器与PLC相联；

第二驱动机构，用于作为取放定位装置的执行器，以驱动其移动至目标定位位置；所述取放定位装置具有末端执行器，用于加载或卸载电路板；具体地，所述第二驱动机构可选为伺服电机，所述伺服电机用于带动同步带进末端执行器，所述末端执行器可选为气动阀(也可以是夹爪)；伺服电机供电线缆和编码器线缆与伺服驱动器相联，伺服驱动器通过光纤总线与定位模块相联；

传感器模块，用于采集执行电器(包括第一驱动机构和/或末端执行器)的状态；所述传感器模块包括多个限位开关传感器、原点信号传感器、磁性开关传感器、真空负压表传感器，分别用于限制两个LINER伺服行走距离、控制LINER伺服原点回归，多个磁性开关用于监测执行电器工作状态，多个真空负压传感器用于检测是否成功抓取电路板。

控制器，优选为可编程逻辑控制器(以下简称PLC)，用于接收所述传感器模块的采集信号、控制所述第一驱动机构驱动抽屉进行供料和/或收料，以及控制所述第二驱动机构驱动取放定位装置(的末端执行器)移动至多个目标定位位置并控制所述末端执行器加载或卸载电路板，PLC用于对信号进行逻辑与算数运算，对相关坐标等进行数学运算，得出伺服电机和步进电机的运动脉冲，并发出控制指令。需要说明的是，本实用新型关于PLC对伺服电机、步进电机、气动阀的控制技术并没有改进，而是采用现有技术。

在本实用新型的一个实施例中，所述电路板多位置取放控制系统还包括与所述控制器(可通过以太网)通讯连接的人机交互模块，所述人机交互模块用于实时显示产品进料计数、出料计数、第一阶段(STAGE1)节拍、第二阶段(STAGE2)节拍、设备当前状态信息；还可以手动示教电路板取放位置并记录当前位置信息。触摸屏还可以实时监测设备状态，控制各执行电器单独运转，读取故障报警点和处理相应的报警，同时能控制设备一键复位及原点回归。所述第一阶段(STAGE1)、第二阶段(STAGE2)在下文详述。

进一步地，所述伺服电机供电线缆和编码器线缆与伺服驱动器相联，伺服驱动器通过光纤总线与所述定位模块相联；所述控制器对供料数量、收料数据进行自动计数并存储，并自动统计多位置取放工作台面的状态。

如图2所示，所述取放控制系统还包括输入模块(以下称INPUT模块)、输出模块(以下称OUTPUT模块)和定位模块，

INPUT模块用于收集外部传感器的相关信号，比如实时采集气缸位置状态；供料、收料抽屉中物料情况；OUTPUT模块用于执行PLC的控制命令，控制气缸、步进电机等执行机构；定位模块用于执行PLC控制伺服的定位指令，其中，伺服电机作为取放定位装置的执行器，可实现取放定位装置的末端执行器(即抓取电路板的夹爪或吸盘)的准确定位，可实现电路板的准确高速取放。步进电机作为供料/收料抽屉的执行器，可实现电路板的批量供料/收料(等待取放定位装置的末端执行器逐个地加载电路板)。所述INPUT模块、OUTPUT模块、定位模块均与PLC相联。

所述控制器通过输入模块接收所述传感器模块的采集信号；

所述控制器通过输出模块控制所述第一驱动机构驱动抽屉进行供料和/或收料以及控制所述末端执行器加载或卸载电路板；

所述控制器通过定位模块控制所述第二驱动机构驱动取放定位装置移动至多个目标定位位置，所述控制器能够设定不同的取放位置，系统的控制器内部输入逻辑运算程序，所述控制器根据传感器模块的检测结果自动作出先取待检测的电路板还是先取已完成检测的电路板的决策。

在本实用新型的一个实施例中，本实用新型提供了一种电路板检测系统，包括取料抽屉、第一检测机构、翻转机构、第二检测机构、收料抽屉以及如上所述的电路板多位置取放控制系统。

具体地，所述第一检测机构、翻转机构、第二检测机构为AVI设备部分，所述取料抽屉、收料抽屉为AVI设备的外围部分。具体地，所述电路板多位置取放控制系统的第一驱动机构的数量为多个，且分别与取料抽屉、收料抽屉配合工作；

所述电路板多位置取放控制系统的和取放定位装置的数量为两个且一一对应，其中一个取放定位装置在所述取料抽屉、第一检测机构、翻转机构之间移动，另一个取放定位装置在所述翻转机构、第二检测机构、收料抽屉之间移动。

下面就上述的电路板检测系统的工作过程进行详细的说明：

在取放控制系统的控制器控制下，其中一个第二驱动机构驱动一个取放定位装置同步带进相应的末端执行器在取料抽屉、第一检测机构、翻转机构之间移动，这是上述第一阶段(STAGE1)，即取出取料抽屉中的电路板放到第一检测机构上进行电路板正面检测，然后放到翻转机构上翻转180°；所述第二阶段(STAGE2)为另一个第二驱动机构驱动另一个取放定位装置同步带进相应的末端执行器在翻转机构、第二检测机构、收料抽屉之间移动，即将翻转机构上翻转180°以后的电路板放到第二检测机构上进行电路板的反面检测，然后根据两次检测的结果，分类放到相对应的收料抽屉中(具体下述)。在本实施例中，所述第一检测机构和第二检测机构均为AVI设备。

运转方法如下：

第一末端执行器被驱动在取料抽屉处加载电路板、在第一检测机构处卸载待检测的电路板及加载完成一次检测的电路板、并在翻转机构处卸载电路板，使得电路板从取料抽屉取出，并经过正面检测后到达翻转机构；

第二末端执行器被驱动在翻转机构处加载电路板、在第二检测机构处卸载待检测的电路板及加载完成二次检测的电路板、并在收料抽屉处卸载电路板，使得在翻转机构处被翻转的电路板经过反面检测后到达收料抽屉；

所述第一末端执行器与第二末端执行器并行运行，其中，在第一检测机构对当前电路板检测的过程中，所述第一末端执行器将已完成检测的上一块电路板运送至翻转机构，再从取料抽屉处加载下一块电路板至第一检测机构处；在第二检测机构对当前电路板检测的过程中，所述第二末端执行器将已完成检测的上一块电路板运送至收料抽屉，再从翻转机构处加载下一块电路板至第二检测机构处。

所述第一阶段(STAGE1)与第二阶段(STAGE2)以翻转机构为衔接，优选地是第一检测机构进行单片电路板检测的时间小于或等于第一末端执行器将上一片由第一检测机构完成检测的电路板移送至翻转机构后返回取料抽屉的时间与从取料抽屉取料后移送至第一检测机构的时间之和；同理，所述第二检测机构进行单片电路板检测的时间优选小于或等于第二末端执行器将上一片由第二检测机构完成检测的电路板移送至收料抽屉后返回至翻转机构的时间与从翻转机构上加载电路板并移送至第二检测机构处的时间之和；优选地，每次第二末端执行器返回至翻转机构时，翻转机构上的电路板已经完成180°翻转。

在本实用新型的一个优选实施例中，电路板1第二检测机构上检测的同时，电路板2在翻转机构上翻转，且电路板3在第一检测机构上检测，所述第一末端执行器上设有第一吸盘和第二吸盘，所述第二末端执行器上设有第三吸盘和第四吸盘，第一吸盘从供料抽屉吸取电路板4移送至第一检测机构时，第二吸盘将电路板3吸取后，第一吸盘将电路板4放在第一检测机构上，这个过程中第三吸盘从翻转机构处吸取电路板2移送至第二检测机构，第四吸盘将电路板1吸取后，第三吸盘将电路板2放在第二检测机构上；接下来同步进行的是第二吸盘将电路板3移送至翻转机构，而第四吸盘将电路板1移送至收料抽屉，等第四吸盘返回翻转机构时，电路板3已经完成翻转，这样两个末端执行器的动作连续，提高作业效率。

具体的运转操作流程如下：

步骤1.控制系统启动后，根据人机界面对STAGE1 LINER INPUT取料位和STAGE2LINER INPUT取料等待位置的设定，STAGE1 LINER到取料位待料，STAGE2 LINER到取料等待位，供料抽屉将物料送至取料位，并将检测到物料的信号传送至PLC。

步骤2.STAGE1 LINER INPUT末端执行器达到取料位进行电路板吸取，动作完成后发送信号给PLC，同时计数。末端执行器采用气动方式实现。

步骤3.电路板吸取完成后，根据人机界面对检测放置位置的设定，伺服电机运动到该位置，STAGE1 LINER INPUT末端执行器将电路板放置至检测位置。动作完成后发送信号给PLC，末端执行器采用气动方式实现。

步骤4.电路板放置完成后检测平台开始检测，同时STAGE1 LINER INPUT末端执行器到取料位置进行电路板吸取，动作完成后发送信号给PLC，同时计数。末端执行器采用气动方式实现。

步骤5.再次取料完成后，根据人机界面对STAGE1 LINER OUTPUT取料位置的设定，伺服电机运动到该位置，并由末端执行器将扫描完成的电路板取走，动作完成后发送信号给PLC。末端执行器采用气动方式实现。

步骤6.STAGE1 LINER OUPUT取料完成后，根据人机界面对STAGE1LINER OUTPUT翻转放料位置的设定，伺服电机运动到该位置，并由末端执行器将电路板放置于反转台面，动作完成后发送信号给PLC，末端执行器由气动方式实现。

步骤7.STAGE1 LINER OUTPUT翻转放料完成后，根据人机界面对STAGE1LINERINPUT取料位置的设定，伺服电机运动到该位置，由末端执行器进行取料。末端执行器采用气动方式实现。

步骤8.翻转台面INPUT翻转，翻转到位后将翻转INPUT的吸气切换至翻转OUTPUT吸气，并将翻转台面INPUT反转至原来位置。所有执行器采用气动方式实现。

步骤9.STAGE2 LINER INPUT根据人机界面设置的翻转OUTPUT取料位置，伺服电机运动到该位置，并由末端执行器将电路板取走，动作完成后发送信号给PLC，末端执行器由气动方式实现。

步骤10.电路板吸取完成后，根据人机界面对检测放置位置的设定，伺服电机运动到该位置，STAGE2 LINER INPUT末端执行器将电路板放置至检测位置。动作完成后发送信号给PLC，末端执行器采用气动方式实现。

步骤11.电路板放置完成后检测平台开始检测，同时STAGE2 LINER OUTPUT末端执行器到取料位置等待扫描，动作完成后发送信号给PLC。末端执行器采用气动方式实现。

步骤12.电路板扫描完成后，根据人机界面设置的位置，伺服电机运动到该位置，并由末端执行器将电路板放置收料抽屉，并进行收料计数，同时收料抽屉上下浮动完成收料。动作完成后发送信号给PLC。末端执行器采用气动方式实现。

步骤12具体为：

步骤12.1当扫描结果为OK时，表示其为良品，根据人机界面设置的STAGE2 LINEROUTPUT OK放料位置，由伺服电机运动到该位置，并由末端执行器将电路板放置收料抽屉，并计数，同时OK收料抽屉上下浮动完成收料，动作完成后发送信号给PLC。末端执行器采用气动方式实现。

步骤12.2当扫描结果为NG时，NG代表不良品，根据人机界面设置的STAGE2 LINEROUTPUT NG放料位置，由伺服电机运动到该位置，并由末端执行器将电路板放置收料抽屉，并计数，同时NG收料抽屉上下浮动完成收料，动作完成后发送信号给PLC。末端执行器采用气动方式实现。

步骤12.3当扫描结果为Verification时，表示无法确定是良品还是不良品，根据人机界面设置的STAGE2 LINER OUTPUT VERIFY放料位置，由伺服电机运动到该位置，并由末端执行器将电路板放置收料抽屉，并计数，同时VERIFY收料抽屉上下浮动完成收料，后续再对所述VERIFY收料抽屉中的电路板进行复检操作，动作完成后发送信号给PLC。末端执行器采用气动方式实现。

即在本发明的一个实施例中，设置三个收料抽屉，分别用于收容扫描结果为OK、NG、Verification的电路板。在此实施例中，则所述第一驱动机构(即步进电机)的数量为四个，第一步进电机用于驱动取料抽屉打开，第二步进电机用于驱动所述OK收料抽屉打开，第三步进电机用于驱动所述NG收料抽屉打开，第四步进电机用于驱动VERIFY收料抽屉打开。

步骤13.当供料抽屉全部电路板均被取走后，设备不停机，但能在人机界面提示添加电路板，同时设备能继续将未扫描完成的电路板继续扫描完成。当添加完成电路板后，按下启动键设备仍将自动运转。

本实用新型将各个模块组合一起，可以完成电路板自动取放扫描，根据扫描是否完成自动判定该取料等待还是优先拾取已扫描完成的电路板。

传感器模块提供在运行过程中的检测信号给PLC，PLC在运行过程中根据人机界面中示教的坐标按工艺流程，通过定位模块驱动伺服电机到相应位置，同时伺服电机编码器反馈实时位置到伺服驱驱动器进而反馈给定位模块和PLC，用于比对当前坐标是否与人机界面设置的坐标一致。同时驱动各个电磁阀，进而带动气动元件工作，以完成电路板取放动作。各种运行状态都存在着各自的安全检测，实时报告安全动态至PLC和人机交互界面，PLC对各种故障情况做出判断和相应的动作。

此外，本领域技术人员将意识到，上述操作之间的界限仅为示例性的。多个操作可以合并为单个操作，单个操作可以分布于额外操作中，且可在至少部分重叠的时间下执行操作。此外，可选实施例可包括特定操作的多个举例说明，并且操作顺序可在各种其他实施例中变化。

然而，其他修改、变化及替代也是可能的。因此，应在示例性意义上而非限制性意义上看待说明书及附图。

在权利要求声明中，置于圆括号之间的任何参考符号不应被视为限制请求项。词语“包括”并不排除那些列在权利要求声明中的其他元件或步骤的存在。此外，本文所使用的术语“一”或“一个”，被定义为一个或多于一个。而且，引言短语例如权利要求声明中的“至少一个”及“一个或多个”的使用不应该解释为暗示不定冠词“一”或“一个”引入另一个权利要求要素将包含这种引入的权利要求的任何特定权利要求限制于仅包含一个这样的要素的实用新型，即使同一权利要求包括引言短语“一个或多个”或“至少一个”和不定冠词，如“一个”或“一个”。使用定冠词也是如此。除非另有说明，否则诸如“第一”和“第二”之类的术语用于任意区分这些术语所描述的元素。因此，这些术语不一定旨在表示这些元素的时间或其他优先级。在彼此不同的权利要求中叙述某些措施的仅有事实并不表示这些措施的组合不能加以利用。

虽然本文已经说明和描述了本实用新型的某些特征，但是本领域普通技术人员现在将想到许多修改、替换、改变和等同物。因此，应该理解，所附权利要求旨在覆盖落入本实用新型的真正精神内的所有这些修改和变化。

Claims (8)

1.一种电路板检测系统，其特征在于，包括取料抽屉、第一检测机构、翻转机构、第二检测机构、收料抽屉、取放定位装置以及取放控制系统，所述取料抽屉用于存储待检测的电路板，所述第一检测机构用于对电路板的正面进行检测，所述翻转机构用于将电路板由正面翻转为反面，所述第二检测机构用于对电路板的反面进行检测，所述收料抽屉用于对完成正面检测和反面检测的电路板进行收料，所述取放定位装置具有末端执行器，所述末端执行器用于加载或卸载电路板，所述取放定位装置用于在所述取料抽屉、第一检测机构、翻转机构、第二检测机构、收料抽屉之间移动；所述取放控制系统包括

第一驱动机构，用于分别驱动所述取料抽屉和收料抽屉打开；

第二驱动机构，用于驱动所述取放定位装置移动；

以及控制所述第一驱动机构、第二驱动机构和末端执行器动作的控制器。

2.根据权利要求1所述的电路板检测系统，其特征在于，所述取放控制系统还包括与所述控制器电连接的人机交互模块，所述人机交互模块用于显示状态信息、设置取放参数及/或进行报警提示。

3.根据权利要求1所述的电路板检测系统，其特征在于，所述第一驱动机构为步进电机，所述第二驱动机构为伺服电机，所述末端执行器为气动阀。

4.根据权利要求3所述的电路板检测系统，其特征在于，所述伺服电机供电线缆和编码器线缆与伺服驱动器相联，伺服驱动器通过光纤总线与所述控制器相联。

5.根据权利要求1所述的电路板检测系统，其特征在于，所述第一驱动机构的数量为多个，其分别与所述取料抽屉和收料抽屉一一对应。

6.根据权利要求1所述的电路板检测系统，其特征在于，所述第二驱动机构和取放定位装置的数量为两个且一一对应，其中一个取放定位装置在所述取料抽屉、第一检测机构、翻转机构之间移动，另一个取放定位装置在所述翻转机构、第二检测机构、收料抽屉之间移动。

7.根据权利要求1所述的电路板检测系统，其特征在于，所述第一检测机构和第二检测机构均为AVI设备。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的电路板检测系统，其特征在于，所述控制器为可编程逻辑控制器。

Images