CN107543511A - 一种pcb设备工作台的平面度检测***及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及平面度检测技术领域，公开了一种PCB设备工作台的平面度检测***，该检测***包括Z轴底板、直线电机、CCD底板、CCD相机和光源；所述CCD底板设置在Z轴底板上，并能在Z轴底板上沿Z轴方向上下平移；所述直线电机的定子安装在Z轴底板上，直线电机的动子与CCD底板连接；所述CCD相机及光源同轴安装在CCD底板上，并与工作台位置相对应且垂直设置。本发明能够方便地检测工作时工作台的平面度，能够用于PCB设备运动补偿以及为工作台后续改进提供依据。

Description

一种PCB设备工作台的平面度检测***及其方法

技术领域

本发明涉及工作台平面度检测技术领域，更具体的说，特别涉及一种PCB设备工作台的平面度检测***及其方法。

背景技术

对于PCB加工或者检测设备来说均需要固定住PCB方能进行相应动作，真空负压吸附PCB进行定位是PCB设备中常采用的一种方式。此种方式一般都是PCB放在一个大的工作台，工作台表面有很多细小的孔，在孔下方形成真空负压回路即可起到吸附PCB的作用。正是这种方式定位PCB操作便利性及可靠性很高，所以常被PCB设备所采用。带有真空负压吸附的PCB设备工作台一般都是表面一层布置密集的气孔，下面布置气腔及筋用于支撑上一层及形成真空负压回路。筋布置密集度及位置对工作台表面的变形大小起到决定性作用，在正常使用时工作台表面由于真空负压的增大及筋布置的不合理常常会有所变形。

对于PCB激光加工设备，工作台的平面度关系到激光加工时聚焦的能量变化，特别是当工作台运动时，变形后的工作台会导致加工工件的区域可能出现离焦，使工件加工表面出现打不穿或者切割不断的现象。对于其他接触式的PCB加工或检测设备来说，变形导致运动距离不一致，也可能会带来各种问题。若能够在工作台工作时对其平面度进行测量，根据结果评判结构设计的好坏以指导改进，也可以将该数据保留下来用于动作时的运动补偿，减少变形所带来的影响。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种PCB设备工作台的平面度检测***及其方法，能够方便地检测工作时工作台的平面度，能够用于PCB设备运动补偿以及为工作台后续改进提供依据。

为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：

一种PCB设备工作台的平面度检测***，该检测***包括Z轴底板、直线电机、CCD底板、CCD相机和光源；

所述CCD底板设置在Z轴底板上，并能在Z轴底板上沿Z轴方向上下平移；所述直线电机的定子安装在Z轴底板上，直线电机的动子与CCD底板连接；所述CCD相机及光源同轴安装在CCD底板上，并与工作台位置相对应且垂直设置。

所述CCD底板与Z轴底板之间设置有导轨滑块组件，CCD底板安装在导轨滑块组件的滑块上。

所述导轨滑块组件采用双滑块的形式。

所述检测***还包括光栅尺，所述光栅尺粘附在CCD底板的侧面上。

还包括光栅尺读数头，所述光栅尺读数头通过安装板也安装在CCD底板上，并与光栅尺的位置相对应。

所述检测***通过Z轴底板安装到设备的XY轴上，工作台与Z轴垂直。

一种PCB设备工作台的平面度检测方法，该检测方法具体步骤包括如下：

步骤S1：在工作台上布置平面度测量点；

步骤S2：根据常用PCB及所述测量点布置的位置制作标靶片及其标靶点，制作完成后将标靶片放置于工作台上，工作台开始工作将标靶片吸附住；

步骤S3：将CCD相机移动至标靶片上任意标靶点上方，并获取所述标靶点的清晰图像作为基准图像；

步骤S4：设备的XY轴带动CCD相机移动到第一个测量点上方；

步骤S5：设备的Z轴回零后开始慢慢动作，即驱动CCD相机向下运动；

步骤S6：判断CCD相机获取的图像是否与基准图像一致时，若一致，则Z轴立刻停止运动，记录测量点在Z轴的运动距离，并执行下一步；若不一致则返回步骤S5，Z轴继续运动；

步骤S7：Z轴回零，设备XY轴将CCD相机移动到下一个测量点上方，重复步骤S5～S6，记录该测量点Z轴的运动距离；

步骤S8：根据得到所有测量点的测试数据，绘制出工作台的平面度线框趋势图；

步骤S9：根据所述平面度线框趋势图，能够得出工作台每个地方的变形情况。

所述步骤S1中，所述测量点均匀分布在筋上及两筋之间。

根据所述平面度线框趋势图，能够通过插值的方式计算得出工作台每个地方的变形情况。

所述直线电机采用伺服电机、步进电机替换，光栅尺采用丝杆、同步带替换。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明中的检测***及检测方法能够可靠、方便地测量PCB设备工作台工作时的平面度，其结构简单，并能够用于PCB设备运动补偿及为工作台改进提供依据，还可以提高整个设备的加工或测试精度，减少变形后的工作台导致加工工件的区域可能出现离焦，使工件加工表面出现打不穿或者切割不断的现象带来的影响。

附图说明

图1为本发明PCB设备工作台的平面度检测***的结构示意图。

图2为本发明PCB设备工作台的平面度检测方法的流程图。

附图标记说明：1-Z轴底板、2-直线电机、3-导轨滑块组件-4-光栅尺、5-光栅尺读数头、6-CCD底板、7-CCD相机、8-光源、10-工作台

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

参阅图1所示，本发明提供的一种PCB设备工作台的平面度检测***，该检测***包括Z轴底板1、直线电机2、CCD底板6、CCD相机7和光源8。

该检测***是通过Z轴底板1安装到设备的XY轴上进行测试，标靶片9位于工作台10上。所述CCD底板6设置在Z轴底板1上，并能在Z轴底板1上沿Z轴方向上下平移。所述直线电机2的定子安装在Z轴底板1上，直线电机2的动子与CCD底板6连接。

所述CCD相机7及光源8同轴安装在CCD底板6上，并与工作台10位置相对应且垂直设置，通过CCD相机7及光源8两者的配合能够获取工作台10上PCB的图像。

上述中，所述CCD底板6与Z轴底板1之间设置有导轨滑块组件3，CCD底板6安装在导轨滑块组件3的滑块上，通过导轨滑块组件3的导向使其其能上下运动。本实施例中，为了保证运动的可靠性和稳定性，所述导轨滑块组件3采用双滑块的形式。

上述中，还包括光栅尺4和光栅尺读数头5，光栅尺4粘附在CCD底板6的侧面上，光栅尺读数头5通过安装板也安装在CCD底板6上，并与光栅尺4的位置相对应。通过导轨滑块组件3导向及光栅尺4与光栅尺读数头5定位、直线电机2的定子及动子相互配合能驱动CCD底板6上下运动。

上述中，工作台10与Z轴垂直，通过设备XY轴的驱动，位于Z轴的CCD相机7能够获取工作台10上各个地方的图像数据。标靶片11用于模拟正常生产时所常采用PCB，其按照正常测试时放在工作台10上。标靶片11的平面度比较好，其整体结构刚度与常用PCB基本一致，但是标靶片11上根据事先需要测试的平面度测试点布置了标靶点，标靶点可以是圆，或者十字，或者标点。CCD相机7所获取图像的对比、记录Z轴运动距离、绘制平面度线框趋势图等都通过外部的软件***来实现。

如图2所示，本发明还提供一种PCB设备工作台的平面度检测方法，该检测方法具体步骤包括如下：

步骤S1：在工作台10上布置平面度测量点。

由于工作台10在工作时承受的正向向下的力，由此可知变形较大的应是工作台10表面气孔位于两筋之间，变形最小的应该是在筋上。因此，所述测量点应该均匀分布在筋上及两筋之间，两筋之间的测量点布置越多，工作台10的平面度测量越准确。

步骤S2：根据常用PCB及所述测量点布置的位置制作标靶片11及标靶片11的标靶点，制作完成后将标靶片11放置于工作台10上，此时工作台10开始工作将标靶片11吸附住。

步骤S3：将CCD相机7移动至标靶片11上任意标靶点上方，并获取所述标靶点的清晰图像作为基准图像，用于后续的图像对比。

步骤S4：设备的XY轴带动CCD相机7移动到第一个测量点上方。

步骤S5：设备的Z轴回零后开始慢慢动作，即驱动CCD相机7向下运动。

步骤S6：判断CCD相机7获取的图像是否与基准图像一致时，若一致，则Z轴立刻停止运动，记录测量点在Z轴的运动距离记为A1，并执行下一步；若不一致则返回步骤S5，Z轴继续运动。

步骤S7：Z轴回零，设备XY轴将CCD相机7移动到下一个测量点上方，重复步骤S5～S6，记录该测量点Z轴的运动距离A2。以此类推，直至所有测量点均测试完成。

步骤S8：根据得到所有测量点的测试数据即运动距离，绘制出工作台10的平面度线框趋势图，可以直观观察工作台10的平度情况。

步骤S9：利用平面度线框趋势图可以通过插值的方式计算得出工作台10各个地方的变形情况，用于后续加工时的坐标补偿，极大减小了工作台10工作时变形所带来的影响。同时，平面度线框趋势图可以直观看出工作台10的变形情况，由此可以评判工作结构设计的好坏，为其后续改进提供依据。

本发明中，所述直线电机2及光栅尺4可以替换成伺服电机、步进电机与丝杆、同步带等的组合。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种PCB设备工作台的平面度检测***，其特征在于：该检测***包括Z轴底板(1)、直线电机(2)、CCD底板(6)、CCD相机(7)和光源(8)；

所述CCD底板(6)设置在Z轴底板(1)上，并能在Z轴底板(1)上沿Z轴方向上下平移；所述直线电机(2)的定子安装在Z轴底板(1)上，直线电机(2)的动子与CCD底板(6)连接；所述CCD相机(7)及光源(8)同轴安装在CCD底板(6)上，并与工作台(10)位置相对应且垂直设置。

2.根据权利要求1所述的PCB设备工作台的平面度检测***，其特征在于：所述CCD底板(6)与Z轴底板(1)之间设置有导轨滑块组件(3)，CCD底板(6)安装在导轨滑块组件(3)的滑块上。

3.根据权利要求2所述的PCB设备工作台的平面度检测***，其特征在于：所述导轨滑块组件(3)采用双滑块的形式。

4.根据权利要求1所述的PCB设备工作台的平面度检测***，其特征在于：所述检测***还包括光栅尺(4)，所述光栅尺(4)粘附在CCD底板(6)的侧面上。

5.根据权利要求4所述的PCB设备工作台的平面度检测***，其特征在于：还包括光栅尺读数头(5)，所述光栅尺读数头(5)通过安装板也安装在CCD底板(6)上，并与光栅尺(4)的位置相对应。

6.根据权利要求1所述的PCB设备工作台的平面度检测***，其特征在于：所述检测***通过Z轴底板(1)安装到设备的XY轴上，工作台(10)与Z轴垂直。

7.一种基于权利要求1-6任意一项PCB设备工作台的平面度检测***的检测方法，其特征在于：该检测方法具体步骤包括如下：

步骤S1：在工作台(10)上布置平面度测量点；

步骤S2：根据常用PCB及所述测量点布置的位置制作标靶片(11)及其标靶点，制作完成后将标靶片(11)放置于工作台(10)上，工作台(10)开始工作将标靶片(11)吸附住；

步骤S3：将CCD相机(7)移动至标靶片(11)上任意标靶点上方，并获取所述标靶点的清晰图像作为基准图像；

步骤S4：设备的XY轴带动CCD相机(7)移动到第一个测量点上方；

步骤S5：设备的Z轴回零后开始慢慢动作，即驱动CCD相机(7)向下运动；

步骤S6：判断CCD相机(7)获取的图像是否与基准图像一致时，若一致，则Z轴立刻停止运动，记录测量点在Z轴的运动距离，并执行下一步；若不一致则返回步骤S5，Z轴继续运动；

步骤S7：Z轴回零，设备XY轴将CCD相机(7)移动到下一个测量点上方，重复步骤S5～S6，记录该测量点Z轴的运动距离；

步骤S8：根据得到所有测量点的测试数据，绘制出工作台(10)的平面度线框趋势图；

步骤S9：根据所述平面度线框趋势图，能够得出工作台(10)每个地方的变形情况。

8.根据权利要求7所述的PCB设备工作台的平面度检测方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述测量点均匀分布在筋上及两筋之间。

9.根据权利要求8所述的PCB设备工作台的平面度检测方法，其特征在于：根据所述平面度线框趋势图，能够通过插值的方式计算得出工作台(10)每个地方的变形情况。

10.根据权利要求1所述的PCB设备工作台的平面度检测***，其特征在于：所述直线电机(2)采用伺服电机、步进电机替换，光栅尺(4)采用丝杆、同步带替换。