CN215893512U

CN215893512U - 一种高精度pcb切片尺寸检测装置

Info

Publication number: CN215893512U
Application number: CN202121757125.0U
Authority: CN
Inventors: 刘柱; 植亮亮; 李国志; 彭俊; 葛新
Original assignee: Suzhou PTC Optical Instrument Co Ltd
Current assignee: Suzhou PTC Optical Instrument Co Ltd
Priority date: 2021-07-30
Filing date: 2021-07-30
Publication date: 2022-02-22
Anticipated expiration: 2031-07-30

Abstract

本发明提供一种高精度PCB切片尺寸检测装置，包括机台、成像单元、光源以及驱动单元，驱动单元包括X轴驱动模组、Y轴驱动模组和Z轴驱动模组，成像单元包括测量相机和定位相机，排列设置在Z轴驱动模组上，并可在其带动下进行竖直升降运动；所述定位相机下方配置定位镜头，定位镜头下方连接设置环形高角度光源。该装置可以取代人工检测PCB切片厚度，是集高精度、高效率于一体的自动化检测设备，完全满足自动化生产的标准，且节约成本，实现人工向自动化转变的显著进步。

Description

一种高精度PCB切片尺寸检测装置

技术领域

本发明属于视觉检测领域，具体涉及一种高精度PCB切片尺寸检测装置。

背景技术

PCB板，即印刷电路板，其在电子行业、软件行业等被大量使用。随着电子产品技术的发展，元器件的表贴化、小型化趋势越来越明显，产品的密度也不断增加，对承载新型元器件的PCB产品来讲，PCB在工业生产过程中的质量问题尤为重要。在工业生产制作后，PCB板需要进行各种检测，从而保证PCB生产的良品率。目前，PCB行业中对PCB铜厚的检测是通过将PCB做成切片进行测量，操作人员利用显微镜对PCB切片的铜厚进行手动测量，这种方法耗费的人力成本较高，存在人的主观性差异，无论是手动测量还是手动定位精度都不高，偏差较大，另一方面由于目前市面上尚且没有自动检测PCB切片的设备，导致检测效率较低，严重影响企业配套生产效率。

发明内容

鉴于以上，本发明提供一种高精度PCB切片尺寸检测装置，该装置可以取代人工检测PCB切片厚度，是集高精度、高效率于一体的自动化检测设备，完全满足自动化生产的标准，且节约成本，实现人工向自动化转变的显著进步。

具体技术方案如下：

一种高精度PCB切片尺寸检测装置，包括机台、成像单元、光源以及驱动单元，其特征在于：所述驱动单元包括X轴驱动模组、Y轴驱动模组和Z轴驱动模组，Y轴驱动模组直接固定在机台表面，X轴驱动模组设置在Y轴驱动模组上，并可在Y轴驱动模组的作用下进行沿机台表面的纵向运动；X轴驱动模组上设置有限位治具，并可带动限位治具进行沿机台表面的横向运动；Z轴驱动模组通过固定座竖直的固定在机台表面；成像单元包括测量相机和定位相机，排列设置在Z轴驱动模组上，并可在其带动下进行竖直升降运动；所述定位相机下方配置定位镜头，定位镜头下方连接设置环形高角度光源。

进一步，所述限位治具包括限位座、限位块和弹簧限位顶头；限位座中间设有放置待测物体的操作窗口，所述限位顶头设置在操作窗口内；限位座固定在X轴驱动模组上，限位块与限位座通过燕尾槽结构连接，使限位块卡固在限位座上，并可在限位座上进行滑动。

进一步，限位块中间开有限位窗口，限位窗口位于操作窗口的上方。

进一步，X轴驱动模组、Y轴驱动模组和Z轴驱动模组均包括丝杆直线模组和光栅尺。

进一步，所述定位相机为分辨率大于500万像素的彩色相机。

进一步，所述测量相机为分辨率大于600万像素，相机帧率不小于30pfs的彩色相机。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中进一步给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1所示为高精度PCB切片尺寸检测装置的结构示意图；

图2所示为限位治具的放大结构示意图；

图3所示为待测物体样品图；

其中，1-Z轴驱动模组，2-X轴驱动模组，3-Y轴驱动模组，4-机台，5-固定座，6-测量相机，7-定位相机，8-定位镜头，9-环形高角度光源，10-测量镜头，11-限位治具，12-点光源，13-反射镜系统，110-限位座，111-操作窗口，112-弹簧限位顶头，113-限位块，114-限位窗口。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“左”、“右”、“横”、“纵”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1示出了本发明高精度PCB切片尺寸检测装置的一种实施例示意图，也是一种优选实施例示意图。一种高精度PCB切片尺寸检测装置，包括机台4、成像单元、光源以及驱动单元，驱动单元包括X轴驱动模组2、Y轴驱动模组3和Z轴驱动模组1，Y轴驱动模组3直接固定在机台4表面，X轴驱动模组2设置在Y轴驱动模组3上，并可在Y轴驱动模组3的作用下进行沿机台4表面的纵向运动；X轴驱动模组2上设置有限位治具11，并可带动限位治具11进行沿机台4表面的横向运动；Z轴驱动模组1通过固定座5竖直的固定在机台4表面；成像单元包括测量相机6和定位相机7，排列设置在Z轴驱动模组1上，并可在其带动下进行竖直升降运动；定位相机7下方配置定位镜头8，定位镜头8下方连接设置环形高角度光源9。

本发明更为具体的实现方式以下作具体展开：

进一步，限位治具11包括限位座110、限位块113和弹簧限位顶头112；限位座110中间设有放置待测物体的操作窗口111，限位顶头112设置在操作窗口111内；限位座113固定在X轴驱动模组2上，限位块113与限位座110通过燕尾槽结构连接，使限位块113卡固在限位座110上，并可在限位座110上进行滑动。而且限位块113中间开有限位窗口114，限位窗口114为前宽后窄的窗口形状，限位窗口114位于操作窗口111的上方。切片后的PCB板被固定在方形塑料框中作为待测物体样品如图3，,将待测物体样品放入限位治具11内，此时限位窗口114前端的宽口位于操作窗口111上方，便于将待测物体样品放入操作窗口111内，压住弹簧限位顶头112，然后推动限位块113，使后端的窄口移动到操作窗口111上方，挡住待测物体样品，防止滑出，再结合样品下方的弹簧限位顶头112，令待测物体样品上方平整的顶靠在限位窗口114。

进一步，X轴驱动模组2、Y轴驱动模组3和Z轴驱动模组1均包括丝杆直线模组、光栅尺、导轨和其他常规连接部件等，丝杆直线模组作为驱动部件，实现驱动模组的直线运动。导轨起导向运动作用。因这些零部件为较成熟技术，在此不对其做具体展开说明也不影响技术人员对本发明的理解。另外，成像单元通过连接板固定在Z轴驱动模组1的丝杆直线模组上，限位治具11通过连接板固定在X轴驱动模组1的丝杆直线模组上。由于被测PCB切片铜厚尺寸较小，通常20微米左右，测量精度要求±1微米，但被测铜厚边缘具有锯齿状结构，不同位置尺寸偏差较大，因此，对于测量位置的定位精度要求较高，本实施例中通过光栅尺与丝杆直线模组的配套使用，可以精准调节、反馈定位位置，极大地提高定位精度，定位精度可以达到亚微米级别，进而保证检测精度。

进一步，定位相机7为分辨率大于500万像素的彩色相机。测量相机6为分辨率大于600万像素，相机帧率不小于30pfs的彩色相机。配套定位相机7的光源选择环形高角度光源9，且优选光源亮度可调节的白色光源，用于均匀照明被测PCB样品的视野。配套测量相机6的光源选择点光源12，可以配合反射镜系统13为测量相机6提供光亮的检测视野，提高图像对比度。优选的定位镜头8选择远心镜头，且镜头光学畸变小于0.05%较佳。测量镜头90优选10X显微物镜。

另外需要说明的是，本发明装置还包括位置传感器和控制系统，控制系统可以为基于可编程控制器PLC（Programmable Logic Controller）的工控机，因其为成熟技术且不影响本发明的理解，故在此不作具体展开说明。

对被测PCB切片样品尺寸检测的流程如下：

第一步，测量前标定：主要是对定位相机7及测量相机6之间位置关系进行标定。

第二步，将被测样品放置在限位治具11中，测量区域保持水平，同时确保被测样品测量区域在定位相机7正下方。

第三步，利用测量软件对定位相机7进行标定，使被测区域在定位相机7最佳焦平面。

第四步，利用测量软件对测量相机6进行标定，用于确保被测区域同时在测量相机6的最佳焦平面。

第五步，利用测量软件选择测量点位，可以通过手动方式及坐标位置进行测量点位确定。

第六步，测量。通过测量相机获取测量点位的样品图像信息，利用测量软件可得到被测样品点位的尺寸，通过对比测得点位尺寸与设定域值即可判断样品合格与否，测得点位尺寸在设定域值范围内及合格。

本发明中任何提及“本实施例”意指结合该实施例描述的具体构件、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处的该示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，当结合任何实施例描述具体构件、结构或者特点时，所主张的是，结合其他的实施例实现这样的构件、结构或者特点均落在本领域技术人员的范围之内。

Claims

1.一种高精度PCB切片尺寸检测装置,包括机台、成像单元、光源以及驱动单元，其特征在于：所述驱动单元包括X轴驱动模组、Y轴驱动模组和Z轴驱动模组，Y轴驱动模组直接固定在机台表面，X轴驱动模组设置在Y轴驱动模组上，并可在Y轴驱动模组的作用下进行沿机台表面的纵向运动；X轴驱动模组上设置有限位治具，并可带动限位治具进行沿机台表面的横向运动；Z轴驱动模组通过固定座竖直的固定在机台表面；成像单元包括测量相机和定位相机，排列设置在Z轴驱动模组上，并可在其带动下进行竖直升降运动；所述定位相机下方配置定位镜头，定位镜头下方连接设置环形高角度光源。

2.根据权利要求1所述的高精度PCB切片尺寸检测装置，其特征在于，所述限位治具包括限位座、限位块和弹簧限位顶头；限位座中间设有放置待测物体的操作窗口，所述限位顶头设置在操作窗口内；限位座固定在X轴驱动模组上，限位块与限位座通过燕尾槽结构连接，使限位块卡固在限位座上，并可在限位座上进行滑动。

3.根据权利要求2所述的高精度PCB切片尺寸检测装置，其特征在于，限位块中间开有限位窗口，限位窗口位于操作窗口的上方。

4.根据权利要求1所述的高精度PCB切片尺寸检测装置，其特征在于，X轴驱动模组、Y轴驱动模组和Z轴驱动模组均包括丝杆直线模组和光栅尺。

5.根据权利要求1所述的高精度PCB切片尺寸检测装置，其特征在于，所述定位相机为分辨率大于500万像素的彩色相机。

6.根据权利要求1所述的高精度PCB切片尺寸检测装置，其特征在于，所述测量相机为分辨率大于600万像素，相机帧率不小于30pfs的彩色相机。