TWM613960U

TWM613960U - 電路板檢測系統

Info

Publication number: TWM613960U
Application number: TW110201296U
Authority: TW
Inventors: 丁鶴群; 胡冰峰
Original assignee: 大陸商蘇州康代智能科技股份有限公司
Priority date: 2020-11-27
Filing date: 2021-02-02
Publication date: 2021-07-01
Also published as: TW202221431A; TWI765559B; CN112474425A

Abstract

本新型公開了一種電路板檢測系統，包括用於存儲待檢測電路板之取料抽屜、用於檢測電路板正面之第一檢測機構、用於翻轉電路板之翻轉機構、用於檢測電路板反面之第二檢測機構、用於收集完成檢測之電路板之收料抽屜、取放定位裝置以及取放控制系統；取放定位裝置具有末端執行器，末端執行器用於加載或卸載電路板；取放定位裝置用於在取料抽屜、第一檢測機構、翻轉機構、第二檢測機構、收料抽屜之間移動；取放控制系統包括第一驅動機構，用於分別驅動取料抽屜和收料抽屜打開；第二驅動機構，用於驅動取放定位裝置移動；以及控制第一驅動機構、第二驅動機構和末端執行器動作之控制器。本新型提供了一種自動化程度較高之多位置電路板檢測系統。

Description

電路板檢測系統

本新型涉及自動化控制領域，尤其涉及一種電路板檢測系統。

近年來，電路板自動搬送取放技術在Automated Visual Inspection(簡稱AVI)自動化檢測中發揮著重要作用，可以滿足電路板自動化檢測中電路板(以下簡稱PCB)擺放之規則性和取放自動化要求。但是現有之取放和搬送技術效率低，設備故障率高，不能滿足現在對效率高、準確性高、故障率低之追求。

另外，現有技術中之以機械手代替人手搬運PCB通常僅在兩點之間來回取放，控制邏輯相對簡單，現有技術中不存在適用於AVI自動檢測設備之檢測流程之多位置取放電路板之控制技術。

為了解決現有技術之問題，本新型提供了一種電路板檢測系統，運用於AVI自動檢測設備上多位置取放，所述技術方案如下：本新型提供了一種電路板多位置取放控制系統，包括取料抽屜、第一檢測機構、翻轉機構、第二檢測機構、收料抽屜、取放定位裝置以及取放控制系統，所述取料抽屜用於存儲待檢測之電路板，所述第一檢測機構用於對電路板之正面進行檢測，所述翻轉機構用於將電路板由正面翻轉為反面，所述第二檢測機構用於對電路板之反面進行檢測，所述收料抽屜用於對完成正面檢測和反面檢測之電路板進行收料，所述取放定位裝置具有末端執行器，所述末端執行器用於加載或卸載電路板，所述取放定位裝置用於在所述取料抽屜、第一檢測機構、翻轉機構、第二檢測機構、收料抽屜之間移動；所述取放控制系統包括第一驅動機構，用於分別驅動所述取料抽屜和收料抽屜打開；第二驅動機構，用於驅動所述取放定位裝置移動；以及控制所述第一驅動機構、第二驅動機構和末端執行器動作之控制器。

進一步地，所述取放控制系統還包括與所述控制器電連接之人機交互模塊，所述人機交互模塊用於顯示狀態信息、設置取放參數及/或進行報警提示。

進一步地，所述第一驅動機構為步進電機，所述第二驅動機構為伺服電機，所述末端執行器為氣動閥。

進一步地，所述伺服電機供電線纜和編碼器線纜與伺服驅動器相聯，伺服驅動器通過光纖總線與所述控制器相聯。

進一步地，所述第一驅動機構之數量為多個，其分別與所述取料抽屜和收料抽屜一一對應。

進一步地，所述第二驅動機構和取放定位裝置之數量為兩個且一一對應，其中一個取放定位裝置在所述取料抽屜、第一檢測機構、翻轉機構之間移動，另一個取放定位裝置在所述翻轉機構、第二檢測機構、收料抽屜之間移動。

進一步地，所述第一檢測機構和第二檢測機構均為AVI設備。

進一步地，所述控制器為可編程邏輯控制器。

本新型具有如下有益效果：a.可以實時監測設備掃描狀況，進而自動循環運算，大大提升設備可靠性，設備產能提高50%以上；b.人機交互界面、PLC、INPUT模塊、OUTPUT模塊、傳感器和執行電器相互結合控制，共同完成各工藝段要求，實現流程之自動控制，對自動取放過程中出現之異常情況進行報警；c.控制系統綜合集成控制、報警、安全控制和生產數據管理等功能，具有效率高、穩定性高、操作方便等特點。

101:第一驅動機構I

102:第一驅動機構Ⅱ

201:第二驅動機構I

202:第二驅動機構Ⅱ

301:取料抽屜

302:收料抽屜

401:第一檢測機構

402:翻轉機構

403:第二檢測機構

500:取放定位裝置

601:PLC

602:傳感器模塊

603:人機交互模塊

604:輸入模塊(INPUT模塊)

605:輸出模塊(OUTPUT模塊)

606:定位模塊

被視為本新型的主題在說明書的結論部分中被特別指出並清楚地主張權利。然而，當結合附圖一起參閱時，通過參考以下詳細描述可以最佳地理解本新型的組織、操作方法，以及主題、特徵和優點，其中：圖1是本新型實施例提供之電路板檢測系統之示意框圖；圖2是本新型實施例提供之電路板多位置取放控制系統之示意框圖。

在以下詳細描述中，闡述了許多具體細節以便提供對本新型的透徹理解。然而，本領域技術人員將理解，可以在沒有這些具體細節的情況下實踐本新型。在其他情況下，沒有詳細描述眾所周知的方法，過程和組件，以免模糊本新型。

被視為本新型的主題在說明書的結論部分中被特別指出並清楚地主張權利。然而，當結合附圖一起參閱時，通過參考以下詳細描述可以最佳地理解本新型的組織、操作方法，以及主題、特徵和優點。

應當理解，為了說明的簡單和清楚，圖中所示的元件不一定按比例繪制。例如，為了清楚起見，一些元件的尺寸可能相對於其他元件被放大。

由於本新型的說明性實施例在很大程度上可使用本領域技術人員熟知的電子元件和電路來實施，如上文所述，在認為必要的範圍之外，不會對細節作更大的解釋，以便理解和體會本新型的基本概念，以免混淆或分散本新型的教導。

在現有技術背景下，按照取放要求，利用PLC設計一個可以同時在兩個XY平臺取放電路板之多位置控制系統，可運用於現在之AVI自動檢測設備。PLC(邏輯可編程控制器)具有可靠性高、實時性好、拓展性好、易維護等良多有點，所以在工業自動化領域被廣泛運用。定位模塊是PLC位置控制和運動控制中之重要組成部分，利用光纖總線通訊實現伺服電機之運動及位置之精準控制，該通訊方式可靠性高，速度快；此外，高速脈沖輸出功能是PLC在位置控制和運動控制領域中之重要組成部分，PLC通過高速脈沖來驅動步進電機。

在本新型之一個實施例中，提供了一種電路板多位置取放控制系統，參見圖1，所述電路板多位置取放控制系統包括：第一驅動機構(包括第一驅動機構I 101與第一驅動機構Ⅱ 102)，用於作為抽屜之執行器，以實現電路板之批量供料和/或收料，所述抽屜包括供料抽屜和/或收料抽屜302；具體地，所述第一驅動機構可選為步進電機，能實現抽屜上下浮動，所述步進電機通過步進驅動器與PLC 601相聯；第二驅動機構(包括第二驅動機構I 201與第一驅動機構Ⅱ 202)，用於作為取放定位裝置500之執行器，以驅動其移動至目標定位位置；所述取放定位裝置500具有末端執行器，用於加載或卸載電路板；具體地，所述第二驅動機構可選為伺服電機，所述伺服電機用於帶動同步帶進末端執行器，所述末端執行器可選為氣動閥(也可以是夾爪)；伺服電機供電線纜和編碼器線纜與伺服驅動器相聯，伺服驅動器通過光纖總線與定位模塊606相聯；傳感器模塊602，用於采集執行電器(包括第一驅動機構和/或末端執行器)之狀態；所述傳感器模塊602包括多個限位開關傳感器、原點信號傳感器、磁性開關傳感器、真空負壓表傳感器，分別用於限制兩個LINER伺服行走距離、控制LINER伺服原點回歸，多個磁性開關用於監測執行電器工作狀態，多個真空負壓傳感器用於檢測是否成功抓取電路板。

控制器，優選為可編程邏輯控制器(以下簡稱PLC 601)，用於接收所述傳感器模塊602之采集信號、控制所述第一驅動機構驅動抽屜進行供料和/或收料，以及控制所述第二驅動機構驅動取放定位裝置500(之末端執行器)移動至多個目標定位位置並控制所述末端執行器加載或卸載電路板，PLC 601用於對信號進行邏輯與算數運算，對相關坐標等進行數學運算，得出伺服電機和步進電機之運動脈沖，並發出控制指令。需要說明之是，本新型關於PLC 601對伺服電機、步進電機、氣動閥之控制技術並沒有改進，而是採用現有技術。

在本新型之一個實施例中，所述電路板多位置取放控制系統還包括與所述控制器(可通過以太網)通訊連接之人機交互模塊603，所述人機交互模塊603用於實時顯示產品進料計數、出料計數、第一階段(STAGE1)節拍、第二階段(STAGE2)節拍、設備當前狀態信息；還可以手動示教電路板取放位置並記錄當前位置信息。觸摸屏還可以實時監測設備狀態，控制各執行電器單獨運轉，讀取故障報警點和處理相應之報警，同時能控制設備一鍵復位及原點回歸。所述第一階段(STAGE1)、第二階段(STAGE2)在下文詳述。

進一步地，所述伺服電機供電線纜和編碼器線纜與伺服驅動器相聯，伺服驅動器通過光纖總線與所述定位模塊606相聯；所述控制器對供料數量、收料數據進行自動計數並存儲，並自動統計多位置取放工作臺面之狀態。

如圖2所示，所述取放控制系統還包括輸入模塊604(以下稱INPUT模塊604)、輸出模塊605(以下稱OUTPUT模塊605)和定位模塊606，INPUT模塊604用於收集外部傳感器之相關信號，比如實時采集氣缸位置狀態；供料、收料抽屜中物料情況；OUTPUT模塊605用於執行PLC 601之控制命令，控制氣缸、步進電機等執行機構；定位模塊606用於執行PLC 601控制伺服之定位指令，其中，伺服電機作為取放定位裝置500之執行器，可實現取放定位裝置500之末端執行器(即抓取電路板之夾爪或吸盤)之準確定位，可實現電路板之準確高速取放。步進電機作為供料/收料抽屜之執行器，可實現電路板之批量供料/收料(等待取放定位裝置500之末端執行器逐個地加載電路板)。所述INPUT模塊604、OUTPUT模塊605、定位模塊606均與PLC 601相聯。

所述控制器通過輸入模塊604接收所述傳感器模塊602 之采集信號；所述控制器通過輸出模塊605控制所述第一驅動機構驅動抽屜進行供料和/或收料以及控制所述末端執行器加載或卸載電路板；所述控制器通過定位模塊606控制所述第二驅動機構驅動取放定位裝置500移動至多個目標定位位置，所述控制器能夠設定不同之取放位置，系統之控制器內部輸入邏輯運算程序，所述控制器根據傳感器模塊602之檢測結果自動作出先取待檢測之電路板還是先取已完成檢測之電路板之決策。

在本新型之一個實施例中，本新型提供了一種電路板檢測系統，包括取料抽屜、第一檢測機構401、翻轉機構402、第二檢測機構403、收料抽屜302以及如上所述之電路板多位置取放控制系統。

具體地，所述第一檢測機構401、翻轉機構402、第二檢測機構403為AVI設備部分，所述取料抽屜301、收料抽屜302為AVI設備之外圍部分。具體地，所述電路板多位置取放控制系統之第一驅動機構之數量為多個，如圖1所示，所述第一驅動機構包括第一驅動機構I 101和第一驅動機構Ⅱ 102，所述第一驅動機構I 101與取料抽屜301對應，所述第一驅動機構Ⅱ 102與收料抽屜302配合工作；所述電路板多位置取放控制系統之第二驅動機構和取放定位裝置500之數量為兩個且一一對應，如圖1所示，所述第二驅動機構包括第二驅動機構I 201和第二驅動機構Ⅱ 202，其中一個取放定位裝置500在所述取料抽屜、第一檢測機構401、翻轉機構402之間移動，該取放定位裝置500与第二驅動機構I 201對應配合；另一個取放定位裝置500在所述翻轉機構402、第二檢測機構403、收料抽屜之間移動，該取放定位裝置500与第二驅動機構Ⅱ 202對應配合。

下面就上述之電路板檢測系統之工作過程進行詳細之說明：在取放控制系統之控制器控制下，其中第二驅動機構I 201驅動一個取放定位裝置500同步帶進相應之末端執行器在取料抽屜301、第一檢測機構401、翻轉機構402之間移動，這是上述第一階段(STAGE1)，即取出取料抽屜301中之電路板放到第一檢測機構401上進行電路板正面檢測，然後放到翻轉機構402上翻轉180°；所述第二階段(STAGE2)為第二驅動機構Ⅱ 202驅動另一個取放定位裝置500同步帶進相應之末端執行器在翻轉機構402、第二檢測機構403、收料抽屜之間移動，即將翻轉機構402上翻轉180°以後之電路板放到第二檢測機構403上進行電路板之反面檢測，然後根據兩次檢測之結果，分類放到相對應之收料抽屜中(具體下述)。在本實施例中，所述第一檢測機構401和第二檢測機構403均為AVI設備。

運轉方法如下：第一末端執行器被驅動在取料抽屜301處加載電路板、在第一檢測機構401處卸載待檢測之電路板及加載完成一次檢測之電路板、並在翻轉機構402處卸載電路板，使得電路板從取料抽屜301取出，並經過正面檢測後到達翻轉機構402；第二末端執行器被驅動在翻轉機構402處加載電路板、在第二檢測機構403處卸載待檢測之電路板及加載完成二次檢測之電路板、並在收料抽屜處卸載電路板，使得在翻轉機構402處被翻轉之電路板經過反面檢測後到達收料抽屜；所述第一末端執行器與第二末端執行器並行運行，其中，在第一檢測機構401對當前電路板檢測之過程中，所述第一末端執行器將已完成檢測之上一塊電路板運送至翻轉機構402，再從取料抽屜301處加載下一塊電路板至第一檢測機構401處；在第二檢測機構403對當前電路板檢測之過程中，所述第二末端執行器將已完成檢測之上一塊電路板運送至收料抽屜，再從翻轉機構402處加載下一塊電路板至第二檢測機構403處。

所述第一階段(STAGE1)與第二階段(STAGE2)以翻轉機構402為銜接，優選地是第一檢測機構401進行單片電路板檢測之時間小於或等於第一末端執行器將上一片由第一檢測機構401完成檢測之電路板移送至翻轉機構402後返回取料抽屜301之時間與從取料抽屜301取料後移送至第一檢測機構401之時間之和；同理，所述第二檢測機構403進行單片電路板檢測之時間優選小於或等於第二末端執行器將上一片由第二檢測機構403完成檢測之電路板移送至收料抽屜302後返回至翻轉機構402之時間與從翻轉機構402上加載電路板並移送至第二檢測機構403處之時間之和；優選地，每次第二末端執行器返回至翻轉機構402時，翻轉機構402上之電路板已經完成180°翻轉。

在本新型之一個優選實施例中，電路板1第二檢測機構403上檢測之同時，電路板2在翻轉機構402上翻轉，且電路板3在第一檢測機構401上檢測，所述第一末端執行器上設有第一吸盤和第二吸盤，所述第二末端執行器上設有第三吸盤和第四吸盤，第一吸盤從供料抽屜吸取電路板4移送至第一檢測機構401時，第二吸盤將電路板3吸取後，第一吸盤將電路板4放在第一檢測機構401上，這個過程中第三吸盤從翻轉機構402處吸取電路板2移送至第二檢測機構403，第四吸盤將電路板1吸取後，第三吸盤將電路板2放在第二檢測機構403上；接下來同步進行之是第二吸盤將電路板3移送至翻轉機構402，而第四吸盤將電路板1移送至收料抽屜302，等第四吸盤返回翻轉機構402時，電路板3已經完成翻轉，這樣兩個末端執行器之動作連續，提高作業效率。

具體之運轉操作流程如下：

步驟1.控制系統啟動後，根據人機界面對STAGE1 LINER INPUT取料位和STAGE2 LINER INPUT取料等待位置之設定，STAGE1 LINER到取料位待料，STAGE2 LINER到取料等待位，供料抽屜將物料送至取料位，並將檢測到物料之信號傳送至PLC 601。

步驟2.STAGE1 LINER INPUT末端執行器達到取料位進行電路板吸取，動作完成後發送信號給PLC 601，同時計數。末端執行器採用氣動方式實現。

步驟3.電路板吸取完成後，根據人機界面對檢測放置位置之設定，伺服電機運動到該位置，STAGE1 LINER INPUT末端執行器將電路板放置至檢測位置。動作完成後發送信號給PLC 601，末端執行器採用氣動方式實現。

步驟4.電路板放置完成後檢測平臺開始檢測，同時STAGE1 LINER INPUT末端執行器到取料位置進行電路板吸取，動作完成後發送信號給PLC 601，同時計數。末端執行器採用氣動方式實現。

步驟5.再次取料完成後，根據人機界面對STAGE1 LINER OUTPUT取料位置之設定，伺服電機運動到該位置，並由末端執行器將掃描完成之電路板取走，動作完成後發送信號給PLC 601。末端執行器採用氣動方式實現。

步驟6.STAGE1 LINER OUPUT取料完成後，根據人機界面對STAGE1 LINER OUTPUT翻轉放料位置之設定，伺服電機運動到該位置，並由末端執行器將電路板放置於反轉臺面，動作完成後發送信號給PLC 601，末端執行器由氣動方式實現。

步驟7.STAGE1 LINER OUTPUT翻轉放料完成後，根據人機界面對STAGE1 LINER INPUT取料位置之設定，伺服電機運動到該位置，由末端執行器進行取料。末端執行器採用氣動方式實現。

步驟8.翻轉臺面INPUT翻轉，翻轉到位後將翻轉INPUT之吸氣切換至翻轉OUTPUT吸氣，並將翻轉臺面INPUT反轉至原來位置。所有執行器採用氣動方式實現。

步驟9.STAGE2 LINER INPUT根據人機界面設置之翻轉OUTPUT取料位置，伺服電機運動到該位置，並由末端執行器將電路板取走，動作完成後發送信號給PLC 601，末端執行器由氣動方式實現。

步驟10.電路板吸取完成後，根據人機界面對檢測放置位置之設定，伺服電機運動到該位置，STAGE2 LINER INPUT末端執行器將電路板放置至檢測位置。動作完成後發送信號給PLC 601，末端執行器採用氣動方式實現。

步驟11.電路板放置完成後檢測平臺開始檢測，同時STAGE2 LINER OUTPUT末端執行器到取料位置等待掃描，動作完成後發送信號給PLC 601。末端執行器採用氣動方式實現。

步驟12.電路板掃描完成後，根據人機界面設置之位置，伺服電機運動到該位置，並由末端執行器將電路板放置收料抽屜302，並進行收料計數，同時收料抽屜302上下浮動完成收料。動作完成後發送信號給PLC 601。末端執行器採用氣動方式實現。

步驟12具體為：

步驟12.1當掃描結果為OK時，表示其為良品，根據人機界面設置之STAGE2 LINER OUTPUT OK放料位置，由伺服電機運動到該位置，並由末端執行器將電路板放置收料抽屜302，並計數，同時OK收料抽屜上下浮動完成收料，動作完成後發送信號給PLC 601。末端執行器採用氣動方式實現。

步驟12.2當掃描結果為NG時，NG代表不良品，根據人機界面設置之STAGE2 LINER OUTPUT NG放料位置，由伺服電機運動到該位置，並由末端執行器將電路板放置收料抽屜302，並計數，同時NG收料抽屜上下浮動完成收料，動作完成後發送信號給PLC 601。末端執行器採用氣動方式實現。

步驟12.3當掃描結果為Verification時，表示無法確定是良品還是不良品，根據人機界面設置之STAGE2 LINER OUTPUT VERIFY放料位置，由伺服電機運動到該位置，並由末端執行器將電路板放置收料抽屜302，並計數，同時VERIFY收料抽屜上下浮動完成收料，後續再對所述VERIFY收料抽屜中之電路板進行復檢操作，動作完成後發送信號給PLC 601。末端執行器採用氣動方式實現。

即在本發明之一個實施例中，設置一個供料抽屜和三個收料抽屜302，三個收料抽屜302分別用於收容掃描結果為OK、NG、Verification之電路板。在此實施例中，則所述第一驅動機構I 101之數量為一個(即第一步進電機)，第一驅動機構Ⅱ 102之數量為三個(即第二步進電機、第三步進電機和第四步進電機)，第一步進電機用於驅動取料抽屜301打開，第二步進電機用於驅動所述OK收料抽屜打開，第三步進電機用於驅動所述NG收料抽屜打開，第四步進電機用於驅動VERIFY收料抽屜打開。

步驟13.當供料抽屜全部電路板均被取走後，設備不停機，但能在人機界面提示添加電路板，同時設備能繼續將未掃描完成之電路板繼續掃描完成。當添加完成電路板後，按下啟動鍵設備仍將自動運轉。

本新型將各個模塊組合一起，可以完成電路板自動取放掃描，根據掃描是否完成自動判定該取料等待還是優先拾取已掃描完成之電路板。

傳感器模塊提供在運行過程中之檢測信號給PLC，PLC在運行過程中根據人機界面中示教之坐標按工藝流程，通過定位模塊驅動伺服電機到相應位置，同時伺服電機編碼器反饋實時位置到伺服驅驅動器進而反饋給定位模塊和PLC，用於比對當前坐標是否與人機界面設置之坐標一致。同時驅動各個電磁閥，進而帶動氣動元件工作，以完成電路板取放動作。各種運行狀態都存在著各自之安全檢測，實時報告安全動態至PLC和人機交互界面，PLC對各種故障情況做出判斷和相應之動作。

此外，本領域技術人員將意識到，上述操作之間的界限僅為示例性的。多個操作可以合並為單個操作，單個操作可以分布於額外操作中，且可在至少部分重疊的時間下執行操作。此外，可選實施例可包括特定操作的多個舉例說明，並且操作順序可在各種其他實施例中變化。

然而，其他修改、變化及替代也是可能的。因此，應在示例性意義上而非限制性意義上看待說明書及附圖。

在申請專利範圍中，置於圓括號之間之任何參考符號不應被視為限制請求項。詞語“包括”並不排除那些列在申請專利範圍中之其他組件或步驟之存在。此外，本文所使用之術語“一”或“一個”，被定義為一個或多於一個。而且，引言短語例如申請專利範圍中之“至少一個”及“一個或多個”之使用不應該解釋為暗示不定冠詞“一”或“一個”引入另一個申請專利範圍要素將包含這種引入之申請專利範圍之任何特定申請專利範圍限制於僅包含一個這樣之要素之新型，即使同一申請專利範圍包括引言短語“一個或多個”或“至少一個”和不定冠詞，如“一個”或“一個”。使用定冠詞也是如此。除非另有說明，否則諸如“第一”和“第二”之類之術語用於任意區分這些術語所描述之元素。因此，這些術語不一定旨在表示這些元素之時間或其他優先級。在彼此不同之申請專利範圍中敘述某些措施之僅有事實並不表示這些措施之組合不能加以利用。

雖然本文已經說明和描述了本新型之某些特徵，但是本領域普通技術人員現在將想到許多修改、替換、改變和等同物。因此，應該理解，所附申請專利範圍旨在覆蓋落入本新型之真正精神內之所有這些修改和變化。