CN113567455A - 一种印刷线路板前端金手指检测装置与检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种印刷线路板前端金手指检测装置与检测方法，包括机架、底座、CCD本体、控制终端、显示屏和PLC控制器，底座上设有检测平台，检测平台的后侧设有定位板，定位板的右前方设有定位条，机架内相对于检测平台的上方设有CCD本体，CCD本体与控制终端和PLC控制器连接，CCD本体设有位移机构，位移机构上设有前极限光电开关、后极限光电开关和原点光电开关，前极限光电开关、后极限光电开关和原点光电开关均通过PLC控制器与相机连接，控制终端与电源连接。本发明具有精准、快速检测细长型印刷线路板中金手指不良缺陷的功能。
Description
技术领域
本发明涉及印刷线路板检测技术领域，特别是一种印刷线路板前端金手指检测装置与检测方法。
背景技术
未来印制板生产制造技术发展动向的论述基本是一致的，即向高密度，高精度，细孔径，细导线，细间距，高可靠，多层化，高速传输，轻量，薄型方向发展。带有金手指的印刷电路板越来越广泛，金手指是一种电气接口，通过金手指和卡槽内弹簧片接触导通，使外接的PCB和主板之间实现互联互通，而排针是一种连接器，广泛应用于电子、电器、仪表中的PCB电路板中，其作用是在电路内被阻断处或孤立不通的电路之间，起到桥梁的功能，担负起电流或信号传输的任务。
CCD是指电荷耦合器件，是一种用电荷量表示信号大小，用耦合方式传输信号的探测元件，带有金手指的PCB加工过程中需要检测PIN位是否存在刮伤、漏铜、漏镍、短路、氧化等情况，现有的CCD检测设备通常是固定CCD镜头，不能进行单PIN测量，效率不高，另外目前对于长细条的印刷线路板没有合适的CCD检测装置和检测方法。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的是提供一种印刷线路板前端金手指检测装置与检测方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种印刷线路板前端金手指检测装置，包括机架、底座、CCD本体、控制终端、显示屏和PLC控制器，所述底座的上部设有检测平台，所述检测平台的后侧设有定位板，所述定位板的右前方设有定位条，所述检测平台的右侧设有操作按钮，所述机架内相对于所述检测平台的上方设有CCD本体，所述CCD本体与所述控制终端和所述PLC控制器连接，所述CCD本体设有位移机构，所述位移机构上设有前极限光电开关、后极限光电开关和原点光电开关，所述前极限光电开关、所述后极限光电开关和所述原点光电开关均与所述PLC控制器连接，所述控制终端与电源连接。
作为本发明的进一步改进：所述检测平台为大理石台面，所述检测平台最大检测长度达600mm，所述定位板和所述定位条形成的区域适合细长型线路板的检测，所述检测平台的长度大于被检测细长型线路板的长度。
作为本发明的进一步改进：所述位移机构底部固定连接有支撑座，所述位移机构设有横向导轨、移动座、固定座、纵向导轨和固定架，所述移动座活动安装于所述横向导轨上，所述移动座与伺服马达连接，所述移动座与所述固定座和所述纵向导轨固定连接，所述纵向导轨底部连接有固定架。所述前极限光电开关、所述后极限光电开关和所述原点光电开关根据所述PLC控制器给出的停止信号控制所述移动座沿着横向导轨方向运动，实现相机能够左右往复移动运动拍摄图像。
作为本发明的进一步改进：所述固固定座固定连接有相机，所述相机与所述控制终端连接。所述相机包括相机本体和镜头本体，所述相机的解析度为30um。
作为本发明的进一步改进：所述固定架上连接有光源本体，所述光源本体设置于所述相机的下方，所述光源本体与所述镜头本体处于同一竖直平面。
作为本发明的进一步改进：所述相机上设有温度传感器，所述温度传感器与PLC控制器连接。
作为本发明的进一步改进：所述位移机构的右端设有连轴器、伺服马达和编码器，所述伺服马达分别与所述连轴器和所述编码器连接，所述编码器与所述PLC控制器连接。
作为本发明的进一步改进：所述控制终端与所述显示屏和所述PLC控制器连接。
作为本发明的进一步改进：所述底座前部设有键盘抽屉，所述键盘抽屉的右端设有CCD电源开关和蜂鸣器，所述底座内部设有电源模块，所述CCD本体与电源连接。
一种利用上述检测装置的印刷线路板前端金手指检测方法，包括以下步骤：
(1)开启CCD本体电源，然后开启控制终端，启动检测***；
(2)检测前执行1次原点定位：将操作按钮切换到示教模式，按下原点定位开关，等待显示屏上的状态示图标转为绿色，开始各项检测参数的设定；
所述状态示图标转为绿色显示包括：运行模式为不标定模式、原点定位状态完成和CCD连线成功；
(3)开始检测：运行模式和检测模式同时开启，将含有金手指的印刷线路板放置于所述检测平台上，按下操作按钮中的启动按钮开始检测；
(4)图像采集：CCD本体启动，光源本体和CCD相机同步向左运动进行拍摄扫描，扫描的图像发送至控制终端，控制终端的检测***按照预设参数进行检测判定并同时反馈结果于显示屏上；
(5)所述步骤(4)中检测***的检测步骤包括：
S1:建立标靶旋转图像：在获取的扫描图像上最左侧和最右侧各选择一个独立且与周边形状不同的点位作为靶点，完成标靶区域框选后并选择“旋转”；
S2：步骤S1中旋转后的图像再次建立靶点框选标靶区域，确认当前为“正向扫描”图像；
S3：金手指建模：在扫描图像区域内选择一根外观正常无破损、光泽度均匀且无瑕疵的金手指设定检测标准；
S4：框选扫描图像中金手指的检测区域：包括关键区域及非关键区域；
S5：完成检测区域的框选后建立掩抹区域：通过掩抹区域参数调整自动掩抹区域，再手动添加掩抹区域掩抹金手指头部区域，掩抹区域设置特定颜色；
S6：设定检测参数，完成配置，检测***根据步骤S3的检测标准判定扫描图像的缺陷情况并同步显示于显示屏上；
(6)所述步骤(4)中国的拍摄扫描包括以下步骤：CCD相机收到前极限光电开关的光反射信号开始启动拍摄，CCD相机向左运动收到后极限光电开关的光反射信号停止拍摄；
CCD拍摄完成，再次按下启动按钮，CCD相机向右移动复位，取下含有金手指的印刷线路板；其中CCD相机向右移动接收到原点光电开关的光反射信号停止移动。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过CCD本体、PLC控制器、控制终端上的检测***实现对细长型印刷线路板金手指的不良缺陷快速精准检测；
(2)检测平台最大检测长度可达600mm，能充分实现细长型线路板的检测，同时相机解析度为30um，编码器和PLC控制器配合下，能实现线路板快速、精准定位的拍摄检测；
(3)细长型线路板放上所述检测平台，PLC控制器通过控制编码器进一步伺服马达带动移动座使相机沿着横向导轨方向运动，检测图像传至显示屏上，对图像进行分析判断线路板上金手指的缺陷情况，将检测结果同步显示于显示屏上。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为CCD本体的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图说明与实施例对本发明进一步说明：
如图1至图2所示，本发明提供一种印刷线路板前端金手指检测装置，包括机架1、底座11、CCD本体2、控制终端、显示屏和PLC控制器，所述机架1底部安装有底座11，所述底座11四角处设有基脚12，所述底座11的上部设有检测平台17，所述机架1的下方设有检测区16，所述检测区16的内部相对于所述检测平台17的上方设有CCD本体2，所述检测平台17的后侧设有定位板171，所述定位板171的右前方相对于所述检测平台17的最右端设有定位条172，所述定位板171和所述定位条172形成的区域用于规整放置印刷线路板，便于拍摄下平整的线路板图像，所述检测平台17的右端设有操作按钮18，所述CCD本体2通过所述控制终端信号出线孔与所述控制终端连接，所述CCD本体2与所述PLC控制器连接，所述显示屏与所述控制终端连接，所述控制终端与外接电源连接，所述CCD本体2设有本体电源。
所述操作按钮18包括示教按钮181、标定按钮182、启动按钮183、原点定位开关184、标定位置开关185和飞梭旋钮186，所述操作按钮18用于启动和控制CCD本体2的检测工作。
所述底座11前部设有键盘抽屉13，所述键盘抽屉13中放置键盘和鼠标，所述底座11相对于键盘抽屉13的右端设有CCD电源开关14和蜂鸣器15，所述鼠标、键盘通过无线发射插口与所述控制终端连接，所述CCD电源开关与CCD本体电源连接，单独用于控制CCD本体电源的开或关。
所述CCD本体2设有支撑座201、位移机构202、相机203、连轴器204、伺服马达205、编码器206，所述支撑座201位于所述定位板171后方的两端处，所述支撑座201上固定安装有位移机构202，所述位移机构202的右端依次设有连轴器204、伺服马达205和编码器206，所述伺服马达205的外部和末端均套有塑料盖，所述伺服马达205末端塑料盖内为编码器206，所述伺服马达205连接分别与所述连轴器204和所述编码器206连接，所述编码器206与所述PLC控制器连接。所述相机203与所述位移机构202连接，所述相机203通过相机网线与所述控制终端连接，所述相机203包括相机本体2031和镜头本体2032，所述相机203解析度为30um。
所述位移机构202设有横向导轨2021、移动座2022、固定座2023、纵向导轨2024和固定架2025，所述支撑座201与横向导轨2021连接，所述移动座2022活动安装于所述横向导轨2021上，所述移动座2022分别与所述固定座2023和所述纵向导轨2024连接，所述纵向导轨2024底部固定连接有固定架2025，所述固定架2025固定连接有光源本体207，所述光源本体207设置于所述镜头本体2032的下方，所述光源本体207与所述镜头本体2032处于同一竖直平面，所述移动座2022与所述伺服马达204连接，所述固定座2023固定连接所述相机203；根据所述相机203拍摄图像的清晰度和完整度，通过调节螺栓调整所述纵向导轨2024的高度，使所述相机203实现合适的聚焦。
为了使CCD本体运行时间过长容易发热发烫，在所述横向导轨上设有隔热膜，所述隔热膜为气凝胶纳米隔热膜；另外在所述相机203上设置有温度传感器，所述温度传感器与所述PLC控制器连接，温度传感器检测到相机203温度过高并反馈信号给PLC控制器，PLC控制器控制相机203停止拍摄，并控制CCD本体停止运行，防止机器运行过热发生故障损坏。
为了实现相机203的来回往复运动和精准定位拍摄，设计编码器206和伺服马达205，其中，所述伺服马达205转子转速受输入信号控，并能快速反应和方便控制速度，位置精度准确，能实现相机203的精准、定位拍摄，通过编码器206反馈信号进而PLC控制器控制伺服马达205的速度和定点停止。
同时在所述位移结构202的后方上设置有前极限光电开关2026、后极限光电开关2027和原点光电开关2028，所述前极限光电开关2026、后极限光电开关2027和原点光电开关2028均通过PLC控制器与所述相机203连接，通过PLC控制器和编码器控制伺服马达205使所述移动座2022带动所述相机203在所述横向导轨2021X轴方向上运动。
所述光源本体207启动，所述后极限光电开关2027和所述原点光电开关2028感应到所述被检测线路板一端的反射光，通过PLC控制相机203启动拍照并开始移动，所述前极限光电开关2026感应到被检测线路板另一端的光发射，通过PLC控制相机203停止拍摄和移动，此时，取下已经拍照完的线路板，换上新的线路板，按下启动按钮，所述前极限光电开关2026感应到新的线路板反射光发送信号至PLC控制器，PLC控制器控制相机203往复移动并拍照，实现双向循环连续检测。
为了检测细长型线路板，设计所述检测平台最大检测长度为600mm。
为了印刷线路板不易被刮伤，设计所述检测平台17为大理石台面。
所述CCD本体2与所述控制终端配合检测线路板中金手指PIN位的不良情况，即是否存在刮伤、绿油、扎伤、白油、漏铜、渗镀(发胖)、漏镍、结瘤、短路、氧化等缺项，并将相应地检测结果和次数显示于所述显示屏上。
基于上述的检测装置的一种印刷线路板前端金手指检测方法，包括以下步骤：(1)将控制终端与设备连接的各种信号线及电源线插接稳妥；(2)开启CCD本体电源，然后开启控制终端，启动检测***；
(3)检测前执行1次原点定位：将操作按钮切换到示教模式，按下原点定位开关，等待显示屏上的状态示图标转为绿色，开始各项检测参数的设定；
所述状态示图标转为绿色显示包括：运行模式为不标定模式、原点定位状态完成和CCD连线成功；
(4)开始检测：运行模式和检测模式同时开启，将含有金手指的印刷线路板放置于所述检测平台上，按下操作按钮中的启动按钮开始检测；
(5)图像采集：CCD本体启动，光源本体和CCD相机同步向左运动进行拍摄扫描，扫描的图像发送至控制终端，控制终端的检测***按照预设参数进行检测判定并同时反馈结果于显示屏上；
(6)所述步骤(4)中检测***的检测步骤包括：
S1:建立标靶旋转图像：在获取的扫描图像上最左侧和最右侧各选择一个独立且与周边形状不同的点位作为靶点，完成标靶区域框选后并选择“旋转”；
S2：步骤S1中旋转后的图像再次建立靶点框选标靶区域，确认当前为“正向扫描”图像；
S3：金手指建模：在扫描图像区域内选择一根外观正常无破损、光泽度均匀且无瑕疵的金手指设定检测标准；
S4：框选扫描图像中金手指的检测区域：包括关键区域及非关键区域；
S5：完成检测区域的框选后建立掩抹区域：通过掩抹区域参数调整自动掩抹区域，再手动添加掩抹区域掩抹金手指头部区域，掩抹区域设置特定颜色；
S6：设定检测参数，完成配置，检测***根据步骤S3的检测标准判定扫描图像的缺陷情况并同步显示于显示屏上；
(7)所述步骤(4)中国的拍摄扫描包括以下步骤：CCD相机收到前极限光电开关的光反射信号开始启动拍摄，CCD相机向左运动收到后极限光电开关的光反射信号停止拍摄；
CCD拍摄完成，再次按下启动按钮，CCD相机向右移动复位，取下含有金手指的印刷线路板；其中CCD相机向右移动接收到原点光电开关的光反射信号停止移动；
(8)关机时，先关闭控制终端再关闭机器电源。
本发明的工作原理：通过CCD本体拍摄含有金手指的印刷线路板图像传至所述控制终端和显示屏，根据控制终端上的检测***设定各项参数，判断金手指是否存在漏电、短路、漏镍等不良情况，将缺陷的种类和标记次数显示于显示屏。即细长型线路板放上所述检测平台，CCD本体启动，PLC控制器通过控制编码器进一步控制伺服马达带动移动座运动，使相机沿着横向导轨方向运动，拍摄线路板的图像传至所述显示屏上，控制终端上的检测***按照预先设定的参数，分析判断图像，检测线路板上金手指的缺陷情况，将检测结果同步显示于显示屏上，再按下启动按钮，伺服马达带动相机运动复位，完成检测。
本发明的主要功能：本发明能快速、精准定位细长型线路板中金手指的缺陷情况，自动化检测，检测效率高。
综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。
Claims (9)
1.一种印刷线路板前端金手指检测装置，包括机架、底座、CCD本体、控制终端、显示屏和PLC控制器，其特征在于：所述底座的上部设有检测平台，所述检测平台的后侧设有定位板，所述定位板的右前方设有定位条，所述检测平台的右侧设有操作按钮，所述机架内相对于所述检测平台的上方设有CCD本体，所述CCD本体与所述控制终端和所述PLC控制器连接，所述CCD本体设有位移机构，所述位移机构上设有前极限光电开关、后极限光电开关和原点光电开关，所述前极限光电开关、所述后极限光电开关和所述原点光电开关均与所述PLC控制器连接，所述控制终端与电源连接。
2.根据权利要求1所述的一种印刷线路板前端金手指检测装置，其特征在于：所述位移机构底部固定连接有支撑座，所述位移机构设有横向导轨、移动座、固定座、纵向导轨和固定架，所述移动座活动安装于所述横向导轨上，所述移动座与伺服马达连接，所述移动座分别与所述固定座和所述纵向导轨固定连接，所述纵向导轨底部连接有固定架。
3.根据权利要求2所述的一种印刷线路板前端金手指检测装置，其特征在于：所述横向导轨上设有隔热膜，所述隔热膜为气凝胶纳米隔热膜。
4.根据权利要求2所述的一种印刷线路板前端金手指检测装置，其特征在于：所述固定座固定连接有相机，所述相机与所述控制终端连接。
5.根据权利要求2所述的一种印刷线路板前端金手指检测装置，其特征在于：所述固定架上连接有光源本体，所述光源本体设置于所述相机的下方。
6.根据权利要求4或5所述的一种印刷线路板前端金手指检测装置，其特征在于：所述相机上设有温度传感器，所述温度传感器与PLC控制器连接。
7.根据权利要求1所述的一种印刷线路板前端金手指检测装置，其特征在于：所述位移机构的右端设有连轴器、伺服马达和编码器，所述伺服马达分别与所述连轴器和所述编码器连接，所述编码器与所述PLC控制器连接。
8.根据权利要求1所述的一种印刷线路板前端金手指检测装置，其特征在于：所述控制终端与所述显示屏和所述PLC控制器连接。
9.根据权利要求1-8任一项检测装置的一种印刷线路板前端金手指检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)开启CCD本体电源，然后开启控制终端，启动检测***；
(2)检测前执行1次原点定位：将操作按钮切换到示教模式，按下原点定位开关，等待显示屏上的状态示图标转为绿色，开始各项检测参数的设定；
所述状态示图标转为绿色显示包括：运行模式为不标定模式、原点定位状态完成和CCD连线成功；
(3)开始检测：运行模式和检测模式同时开启，将含有金手指的印刷线路板放置于所述检测平台上，按下操作按钮中的启动按钮开始检测；
(4)图像采集：CCD本体启动，光源本体和CCD相机同步向左运动进行拍摄扫描，扫描的图像发送至控制终端，控制终端的检测***按照预设参数进行检测判定并同时反馈结果于显示屏上；
(5)所述步骤(4)中检测***的检测步骤包括：
S1:建立标靶旋转图像：在获取的扫描图像上最左侧和最右侧各选择一个独立且与周边形状不同的点位作为靶点，完成标靶区域框选后并选择“旋转”；
S2：步骤S1中旋转后的图像再次建立靶点框选标靶区域，确认当前为“正向扫描”图像；
S3：金手指建模：在扫描图像区域内选择一根外观正常无破损、光泽度均匀且无瑕疵的金手指设定检测标准；
S4：框选扫描图像中金手指的检测区域：包括关键区域及非关键区域；
S5：完成检测区域的框选后建立掩抹区域：通过掩抹区域参数调整自动掩抹区域，再手动添加掩抹区域掩抹金手指头部区域，掩抹区域设置特定颜色；
S6：设定检测参数，完成配置，检测***根据步骤S3的检测标准判定扫描图像的缺陷情况并同步显示于显示屏上；
(6)所述步骤(4)中国的拍摄扫描包括以下步骤：CCD相机收到前极限光电开关的光反射信号开始启动拍摄，CCD相机向左运动收到后极限光电开关的光反射信号停止拍摄；
(7)CCD拍摄完成，再次按下启动按钮，CCD相机向右移动复位，取下含有金手指的印刷线路板；其中CCD相机向右移动接收到原点光电开关的光反射信号停止移动。
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