CN102501144A

CN102501144A - 测试pcb钻铣削温度的红外热像仪定位装置及定位方法

Info

Publication number: CN102501144A
Application number: CN2011102976575A
Authority: CN
Inventors: 郭强; 付连宇
Original assignee: Shenzhen Jinzhou Precision Technology Corp
Current assignee: Shenzhen Jinzhou Precision Technology Corp
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2012-06-20

Abstract

本发明公开一种测试PCB钻铣削温度的红外热像仪定位装置及定位方法，包括：固定架以及旋台；所述定位装置还包括：X向架、Y向架以及Z向架三种方向架，所述固定架与方向架中任一种相连接，所述旋台固定在所述方向架中的任一种，所述方向架之间及方向架与固定架之间是通过可将方向架在其方向上移动的调节装置连接；即是利用空间三维坐标定位以及平面角度定位的方式实现红外热像仪的精确定位。本发明由于通过三个可调的方向架来实现红外热像仪在空间上的定位，准确度高，并且定位结构简单，只需简单的方向架架构即可，并通过旋台使红外热像仪的镜头在平面能够调整角度，使红外热像仪的镜头能够准确的对准刀具，从而能够准确的测定刀具工作时的温度。

Description

测试PCB钻铣削温度的红外热像仪定位装置及定位方法

技术领域

本发明涉及机加工领域，更具体的说，涉及一种测试PCB板钻铣削温度的红外热像仪定位装置及定位方法。

背景技术

在PCB制造业中，虽然已发展出各种不同的孔径加工工艺，但目前仍有90％以上的PCB板是通过切削加工制成。在切削过程中，机床做功转换为切削热，这些切削热除少量逸散到周围介质中以外，其余热均传入刀具、切屑和PCB板中，刀具、PCB板和机床温升将加速刀具磨损，损坏PCB内部线路，严重时甚至引起刀具断裂报废加工的PCB板材。

测定切削加工的温度的方法有很多种，现有的方法中，以红外热像仪较为突出。红外热像仪通过光机扫描机构探测工件(或刀具)表面辐射单元的辐射能量，并将每个辐射单元的辐射能量转换为电子视频信号，通过对信号进行处理，以可见图像的形式进行显示，显示的热像图代表被测表面的二维辐射能量场，若辐射单元的表面辐射率已知，则可通过斯蒂芬-波尔兹曼定律求出辐射单元表面的温度分布场及动态变化。红外热像仪测温法具有直观、简便、可远距离非接触监测等优点，在恶劣环境下测量物体表面温度时具有较大优越性。但是，红外热像仪的镜头需要准确定位到检测刀具(或是工件)上才能得到更准确的温度值，若是在定位中存在误差，将影响测定温度值的精确度。

在PCB加工领域，加工PCB板的刀具多为硬质合金微型刀具，不同加工参数、不同加工板材、不同PCB盖板用硬质合金微型刀具加工时产生的热量不同，加工时温度过高容易对加工刀具和PCB板造成不利影响，因此对微型刀具的实时温度的监测将尤为重要，对于微型刀具，红外热像仪的定位难度也较高。目前，红外热像仪一般通过三脚架进行定位，如图1所示，红外热像仪的定位装置包括：三脚架15、与三脚架15通过铰链连接的支撑架16，以及与支撑架16通过铰链连接的吊架17，而红外热像仪9则固定在与吊架17相连的旋台7上。支撑架16及吊架17的延伸较长，通过调整支撑架16及吊架17的角度及高度来实现红外热像仪9的位置定位比较困难，测试过程中机床主轴会发生移动，红外热像仪不仅需移动调整位置，影响定位的精度，还很难调整高度和角度使两个参数相互配合达到准确重复定位。

发明内容

本发明一种所要解决的技术问题是提供一种可精确定位的测试PCB钻铣削温度的红外热像仪定位装置及定位方法。

本发明测试PCB钻铣削温度的红外热像仪定位装置的目的是通过以下技术方案来实现的：一种测试钻PCB铣削温度的红外热像仪定位装置，包括：固定架以及旋台；所述定位装置还包括：X向架、Y向架以及Z向架三种方向架，所述固定架与方向架中任一种相连接，所述旋台固定在所述方向架上，所述方向架之间及方向架与固定架之间通过可将方向架在其方向上移动的调节装置连接。

优选的，所述固定架固定在被测机床的主轴上。固定架固定在机床主轴固定板上，使得整个定位装置可随着机床主轴而动，以避免频繁的调整定位装置，减少工作量，提高工作效率和定位精度。

优选的，所述Y向架与固定架连接。所述Y方向仅为相对的坐标方向，文中所述方向仅作参考，Y向架与固定架相连，使Y向架与固定架可相对在Y方向上移动。

优选的，所述Z向架与Y向架连接，所述X向架与所述Z向架连接，所述旋台固定在X向架上。所述X、Y、Z方向仅为相对的坐标方向，文中所述方向仅作参考，Z向架与Y向架相连，使Z向架可相对于Y向架在Z方向上移动，同时X向架与Z向架相连，使得X向架能相对于Z向架在X方向上移动，并且，X向架受到Y向架及Z向架的牵制，从而达到三个相对方向互相牵制的移动，从而达到三点定位，而定位点即旋台则固定在X向架上，从而使旋台能够准确定位在机床上的刀具相对应位置。

优选的，所述定位装置包括两个所述固定架以及两个与之对应的同一种的方向架。两个固定架可以使整个定位装置更趋于结构稳定，避免出现摇晃等现象。

如权利要求1所述的一种测试钻铣削温度的红外热像仪定位装置，其特征在于，所述定位装置仅包括一个所述固定架、一个与所述固定架相连的Y向架、一个与所述Y向架相连的Z向架以及一个与所述Z向架相连的X向架，所述旋台固定在X向架上。在调节方向架时，一个方向上的方向架移动仅需要调节一个调节装置，从而使调节更加准确、同步。

优选的，所述调节装置的精度为微米级。微米级的调节装置使定位装置的调节更加精确。

优选的，所述旋台的精度为分级。分级的旋台使得红外热像仪的镜头调整更加精确。

本发明一种测试PCB钻铣削温度的红外热像仪定位方法的目的是通过以下技术方案来实现的：一种测试钻铣削温度的红外热像仪定位方法，包括以下步骤：

A：调节红外热像仪的三个三维空间坐标位置，

B：调节红外热像仪镜头在一个平面上的角度；

所述步骤A中，调节红外热像仪的三个坐标位置分别包括X、Y、Z三个坐标，所述步骤B中，红外热像仪镜头在平面上的角度通过在一个平面上旋转该摄像仪完成。

本发明由于通过三种可调的方向架来实现红外热像仪在空间上的定位，即分别通过X向架、Y向架以及Z向架分别在空间中三个方向的移动，使红外热像仪能够准确的在机床床头对应于刀具的位置准确定位，其定位方式为坐标式三点定位，准确度高，并且定位结构简单，只需简单的方向架架构即可，并通过旋台使红外热像仪的镜头在平面能够调整角度，使红外热像仪的镜头能够准确的对准刀具，从而能够准确的测定刀具工作时的温度。

附图说明

图1是现有定位装置的结构简图，

图2是本发明实施例一的结构视图，

图3是本发明实施例二的结构视图。

其中：1、固定架；2、Y向调节装置；3、Y向调节钮；4、Z向调节装置；5、Z向调节钮；6、X向架；7、旋台；8、旋钮；9、红外热像仪；10、Z向架；11、X向调节装置；12、X向调节钮；13、Y向架；15、三脚架；16、支撑架；17、吊架。

具体实施方式

下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。

本发明的思路在于通过三维空间坐标式定位，使红外热像仪处于其摄像位置，并通过平面上角度定位来实现调整红外热像仪镜头对准钻刀、铣刀等刀具的刀头，从而达到精确定位摄像的目的。通过此思路，本发明提供了一种红外热像仪的定位装置，该定位装置可包括：固定架、方向架以及旋台；固定架用于将该定位装置固定，如可以将固定架固定在机床的主轴固定板上，以使定位装置可随着机床的主轴而动，从而避免频繁的调整定位装置，当然，也可以固定在机床其它位置或机床外；而方向架包括：X向架、Y向架以及Z向架三种方向架，各类方向架的数量可根据需要而设定，方向架之间通过调节装置来进行连接和在该方向上的移动，进而可以使每一个方向架都能在其方向上移动，达到空间三点定位的效果，其中一类方向架与固定架通过调节装置连接，以使方向架能在其方向上可以移动和整个定位装置固定；而旋台则固定在剩余的两种方向架中其中一种上(即没有与固定架连接的方向架)，进而旋台可以随着这一方向架在其方向上移动。而红外热像仪则固定在旋台上，随着方向架在X、Y、Z三个方向上进行移动，实现红外热像仪在空间中的位置定位，同时，旋台的旋转使红外热像仪在一个平面上转动，进而达到调整摄像头位置即镜头方向的作用。

如图2所示为本发明的第一种实施例，该定位装置包括：固定架1、X向架6、Y向架13、Z向架10以及旋台7。在本实施例中，定位装置通过两个固定架1固定在机床的主轴上，以使定位装置能随着机床主轴而动进而避免多次调整定位装置，方向架中的两个Y向架13分别与固定架1通过Y向调节装置2连接，以使两个Y向架13能在Y方向上移动；Z向架10为一凹形结构架，其两端分别于两个Y向架13通Z向调节装置4连接，而且其两端通过凹形的架构使其连起来，则两端的调节都是同步的，从而使Z向架4能在Z方向上平稳无误差的移动；X向架6则通过X向调节装置11与凹形的Z向架连接，通过调节X项调节装置，可使X向架6在X方向上移动。最后，旋台固定在X向架上随着X向架一起移动，X向架提供一个折弯部分用于装载旋台7，红外热像仪9则固定在旋台的转轴末端。该定位装置的定位操作方式如下：首先，分别调节X向调节钮12、Y向调节钮3以及Z向调节钮5，使X向架、Y向架以及Z向架分别在其方向上移动，从而将红外热像仪定位在机床床头对应于刀具的一个点上；然后，调节旋钮8以使红外热像仪9的镜头对准刀具的刀头，从而达到精准定位的效果。

在该实施例一中，Y向架13呈垂直的折弯状，以便于提供一个与Z向架10相连接的位置并使Z向调节装置能在Z方向上布置。X向架提供了一个折弯部分用于装载旋台7，使得旋台固定在X向架上，并使得红外热像仪在ZY平面上具有足够的空间进行调整。

如图3所示为本发明的第二种实施例，与实施例一不同的是，本实施例仅需要一个固定架1、一个Y像架13以及一个Z向架。此种设计的好处在于，在调节Y向架13和Z向架10时，仅需要调节一个调节装置(Y向调节装置2和Z向调节装置4)，如图1所示，要调整Y向架的位置需调整两个Y向调节装置2，若在调节过程中产生不同步，很容易造成误差以及长时间不同步的调节会造成调节装置的磨损，以至于降低调节装置的精度。但是，图1所示的定位装置也因其具有两个固定架1、两个Y向架13以及一个凹形的Z向架10而使其整体结构上更趋于稳定，不易发生松动。

在以上两个实施例中，所使用的调节装置(即X向调节装置11、Y向调节装置2和Z向调节装置4)为微米级精度的调节装置，而旋台为分级精度的角度调节装置，通过高精度的调节装置，从而使定位装置的定位达到高精度的定位。所述的调节装置为丝杆和螺母的配合，丝杆上的间距为微米级，丝杆通过锥齿轮与调节钮相连接，通过转动调节钮使丝杆带动螺母移动，从而带动方向架移动。而所述旋台为两个调节齿轮及从动齿轮相互啮合形成的齿轮副。

需要说明的是，本发明中，所述X方向、Y方向、Z方向以及所述X向架、Y向架、Z向架中X、Y、Z均为相对坐标，并不限于附图中所示的坐标方向。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种测试PCB钻铣削温度的红外热像仪定位装置，包括：固定架以及旋台；其特征在于，所述定位装置还包括：X向架、Y向架以及Z向架三种方向架，所述固定架与方向架中任一种相连接，所述旋台固定在所述方向架上，所述方向架之间及方向架与固定架之间通过可将方向架在其方向上移动的调节装置连接。

2.如权利要求1所述的一种测试PCB钻铣削温度的红外热像仪定位装置，其特征在于，所述固定架固定在被测机床的主轴固定板上。

3.如权利要求1所述的一种测试PCB钻铣削温度的红外热像仪定位装置，其特征在于，所述Y向架与固定架连接。

4.如权利要求3所述的一种测试钻PCB铣削温度的红外热像仪定位装置，其特征在于，所述Z向架与Y向架连接，所述X向架与所述Z向架连接，所述旋台固定在X向架上。

5.如权利要求1所述的一种测试PCB钻铣削温度的红外热像仪定位装置，其特征在于，所述定位装置包括两个所述固定架以及两个与之对应的同一种的方向架。

6.如权利要求1所述的一种测试PCB钻铣削温度的红外热像仪定位装置，其特征在于，所述定位装置仅包括一个所述固定架、一个与所述固定架相连的Y向架、一个与所述Y向架相连的Z向架以及一个与所述Z向架相连的X向架，所述旋台固定在X向架上。

7.如权利要求1所述的一种测试PCB钻铣削温度的红外热像仪定位装置，其特征在于，所述调节装置的精度为微米级。

8.如权利要求7所述的一种测试PCB钻铣削温度的红外热像仪定位装置，其特征在于，所述调节装置包括一个丝杆以及与所述丝杆相互啮合的螺母。

9.如权利要求1所述的一种测试PCB钻铣削温度的红外热像仪定位装置，其特征在于，所述旋台的精度为分级。

10.如权利要求9所述的一种测试PCB钻铣削温度的红外热像仪定位装置，其特征在于，所述旋台包括调节齿轮、以及与所述调节齿轮相互啮合的从动齿轮。

11.一种测试PCB钻铣削温度的红外热像仪定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

A：调节红外热像仪的三个三维空间坐标位置，调节红外热像仪的三个坐标位置分别包括X、Y、Z三个坐标，

B：调节红外热像仪镜头在一个平面上的角度，红外热像仪镜头在平面上的角度通过在一个平面上旋转该摄像仪完成。