CN115604643B - 一种手机充电器生产不良自动检测定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及信息技术领域,具体涉及一种手机充电器生产不良自动检测定位方法,包括以下步骤:控制器控制振动台振动,采集麦克风阵列收集到的声音信号;根据声音信号判断是否存在锡焊不良点,若不存在,则判定无不良点,待下一个手机充电器固定在振动台后重新执行本方法,反之,进入下一步骤;根据声音信号确定不良点在水平面的位置;控制器控制振动台升降,采集麦克风阵列收集到的声音信号,记为二次声音信号;根据二次声音信号确定不良点在Z轴的位置,输出不良点的位置。本发明的有益技术效果包括:提高焊锡遗留检测效率和准确度。
Description
技术领域
本发明涉及信息技术领域,具体涉及一种手机充电器生产不良自动检测定位方法。
背景技术
当今时代,手机是被广泛使用的电子设备,手机充电器则是必不可少的工具。现有的手机充电器是由人工焊接,在将两个半壳体压合过程中,会有多余的焊锡遗留在手机充电器壳体内,此类生产品往往质量不达标。
为了管控此质量问题,工厂一般采用人工手摇充电器的检测方式来对产品质量进行检验。但是不同工人之间的听觉灵敏度不同,对声音判定结果也自然不同。另外,工厂环境也有可能会影响声音判断,可能会导致不良品通过检测,流入市场,存在质量隐患。同时,人工手摇充电器需要产线工人参与,检测效率较低。
由于充电器体积较小,遗留焊锡位置也有可能不止一处,所以当人工发现充电器壳体内部遗留焊锡时,人耳也很难定位捕捉焊锡所在部位,需要拆开整体再进行维修。为此有必要研究能够准确识别手机充电器遗留焊锡位置的技术。
中国专利CN107976649A,公开日为2018年5月1日,公开了一种电能表内异物声音采集结构,它包括上盖组件和下盖组件;上盖组件与下盖组件的内腔均设置有吸音减震材料,上盖组件与下盖组件连接形成一个封闭空间;封闭空间内部设置有异物上托盘、异物下托盘和尾盖螺钉止动组件;异物上托盘与上盖组件连接固定;异物下托盘设置在异物上托盘下端,异物下托盘与下盖组件连接固定;待测电能表固定在异物上托盘与异物下托盘之间;尾盖螺钉止动组件固定在上盖组件上。其技术方案对电能表进行全封闭检测,隔绝了外部环境噪音,提高了电能表设备的利用率。但其技术方案不能解决手机充电器焊锡遗留检测的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题:目前缺乏高效准确的进行手机充电器焊锡遗留检测方案的技术问题。提出了一种手机充电器生产不良自动检测定位方法,能够通过异响声音进行焊锡遗留的检测。
解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:一种手机充电器生产不良自动检测定位方法,所述手机充电器固定在屏蔽箱内的可升降的振动台上,所述屏蔽箱内安装有麦克风阵列,所述振动台及麦克风阵列均与控制器连接,所述方法包括以下步骤:
控制器控制振动台振动,采集麦克风阵列收集到的声音信号;
根据声音信号判断是否存在锡焊不良点,若不存在,则判定无不良点,待下一个手机充电器固定在振动台后重新执行本方法,反之,进入下一步骤;
根据声音信号确定不良点在水平面的位置;
控制器控制振动台升降,采集麦克风阵列收集到的声音信号,记为二次声音信号;
根据二次声音信号确定不良点在Z轴的位置,输出不良点的位置。
作为优选,根据声音信号判断是否存在锡焊不良点的方法包括:
取无锡焊不良点的手机充电器,固定在振动台上;
控制器启动振动台振动,采集麦克风阵列收集到的声音信号,记为背景声音信号;
采集当前手机充电器在振动台带动振动时麦克风阵列收集到的声音信号;
将所述声音信号与背景声音信号对比,若差别超过预设阈值,则判定存在锡焊不良点,反之,则判定不存在锡焊不良点。
作为优选,将声音信号与背景声音信号对比的方法包括:
将声音信号及背景声音信号分别进行傅里叶变换,获得频率成分及频率幅值;
在每个频率成分上计算声音信号及背景声音信号频率幅值的差值的绝对值,记为差异值;
计算全部频率成分上差异值的和,记为总差异值,将总差异值作为所述声音信号与背景声音信号的差别,若总差异值超过预设的阈值,则判定存在锡焊不良点,若总差异值未超过预设的阈值,则判定不存在锡焊不良点。
作为优选,根据声音信号确定不良点在水平面位置的方法包括:
以预设位置为原点建立坐标系,获得每个麦克风的坐标位置;
建立声源到每个麦克风的相对传递函数,所述声源即为不良点;
建立麦克风收集的声音信号函数;
根据相对传递函数及声音信号函数,获得声源相对每个麦克风的距离;
根据声源相对每个麦克风的距离获得声源在水平面的位置,即为不良点在水平面的位置。
作为优选,建立声源到每个麦克风的相对传递函数的方法包括:
作为优选,建立麦克风收集的声音信号函数的方法包括:
麦克风阵列在t时刻接收到的声强为:
其中,L指不良点数量,n(t)表示环境噪声强度,进行FFT变换得:
作为优选,获得声源相对每个麦克风的距离的方法包括:
根据每个频率组成在N个麦克风处的幅值差值,获得频率对应声源与每个麦克风的距离差值,进而获得声源在XY平面的位置。
作为优选,根据二次声音信号确定不良点在Z轴位置的方法包括:
控制器控制振动台升降预设的距离;
依次遍历每个不良点,执行以下步骤:
根据不良点的水平位置,获得不良点相对原点的水平方位角;
生成权重矢量和波束输出,获得最优权重矢量;
根据最优权重矢量及二次声音信号获得不良点在Z轴的位置。
作为优选,获得最优权重矢量的方法包括:
t时刻麦克风i阵列收集到的信号为
作为优选,根据最优权重矢量及二次声音信号获得不良点在Z轴位置的方法包括:
本发明的有益技术效果包括:通过设置振动台和屏蔽箱,实现在生产线上进行手机充电器的焊锡遗留检测,振动台能够提供稳定可靠的振动频率和幅度,屏蔽箱能够屏蔽大部分的环境噪声,降低环境声音影响,提高焊锡遗留检测效率和准确度;通过麦克风阵列能够同时检测多个遗留焊锡,提高检测准确度和效率,保障手机充电器的质量。
本发明的其他特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明:
图1为本发明实施例生产不良自动检测定位方法流程示意图。
图2为本发明实施例判断是否存在锡焊不良点方法流程示意图。
图3为本发明实施例将声音信号与背景声音信号对比方法流程示意图。
图4为本发明实施例根据声音信号确定不良点在水平面位置方法流程示意图。
图5为本发明实施例根据二次声音信号确定不良点在Z轴位置方法流程示意图。
图6为本发明实施例二次声音信号波束增益示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明,但下述实施例仅为本发明的优选实施例,并非全部。基于实施方式中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例,都属于本发明的保护范围。
在下文描述中,出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系仅是为了方便描述实施例和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或者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。
在介绍本实施例技术方案前,对本实施例应用背景做相关介绍,以使本领域技术人员能够更好的理解本实施例技术方案意图。
手机充电器作为一种被消费者在生活中大量使用的设备,具有使用范围广、使用频率高及使用场景多的特点。而手机充电器作为电能转换器件,本身的质量直接影响用户的使用安全和使用体验。手机充电器存在质量缺陷,存在导致安全事故的风险。对手机充电器进行严格的质检,是产品出厂前的必要工序。然而流入市场的手机充电器,仍不能完全消除质量缺陷,尤其是锡焊不良和锡焊遗留问题难以有效解决。
手机充电器的生产过程为:对手机充电器内的电路板经贴片及锡焊,进行电路检验合格后,与外壳进行组装。外壳具有两个半壳,两个半壳压合后将电路板封闭固定在壳体中。对于在电路板贴片及锡焊过程中,出现的焊锡脱落或者焊接不良,能够及时发现并处理。而在外壳封闭过程中,由于存在机械冲击力,对于电路板上焊接不够牢固的焊点,存在脱落的情况。且在电路板贴片及锡焊进行检查时,也存在锡焊遗留未被检查到,最终被封闭在壳体内。
封闭壳体后,壳体内的空间处于不可见状态,难以进行快速有效的检查。目前对壳体封闭后对手机充电器进行检查的方法为人工手摇并耳听内部声音进行。若手机充电器内部存在锡焊遗留,在手摇时将会发出声音,通过耳听即可发现存在质量缺陷的情况。
但人工进行检查不仅存在效率低和成本高的问题,还存在无法将全部有缺陷产品检出的问题。其原因在于人工检查时,受环境噪声影响以及人耳听力极限问题。在环境噪声影响下,存在无法听清壳体内部撞击声的情况。而当手机充电器内的焊锡遗留或者不良焊点发出的声音较小时,人耳难以察觉。因而会导致部分存在质量问题的手机充电器流入到消费者手中,引起售后问题。
对于壳体内锡焊遗留及焊接不良问题,最佳的检测方式仍然是通过振动手机充电器后,从振动产生的声音信号上进行检测。壳体内存在一处锡焊遗留及焊接不良点,即会在振动时形成声源。壳体内存在的锡焊遗留及焊接不良点数量不定,因此产生的声源数量也不固定。且麦克风采集到的声音是多个声源混合重叠后的声音信号。如何对数量不固定的声源进行采集分析和定位,是本领域当前所面临的亟待解决的技术问题。
本实施例提供了一种技术方案,借助振动台带动手机充电器振动,而后使用麦克风阵列采集振动时的声音信号,借助专门设计的声音信号分析算法,分析出手机充电器内存在的声源数量以及声源位置,即代表了手机充电器内锡焊遗留及焊接不良点的数量以及位置。从而快速准确的识别手机充电器产品内存在的缺陷。本实施例采用的技术方案如下。
一种手机充电器生产不良自动检测定位方法,手机充电器固定在屏蔽箱内的可升降的振动台上,屏蔽箱内安装有麦克风阵列,振动台及麦克风阵列均与控制器连接,请参阅附图1,生产不良自动检测定位方法包括以下步骤:
步骤A01)控制器控制振动台振动,采集麦克风阵列收集到的声音信号。通过振动台提供振动,能够使手机充电器产生的振动具有严格的振动规律。即振动台的振动频率和振动幅度是能够维持一致性的,如此,手机充电器内锡焊遗留及焊接不良点产生噪声的频率和声强,仅受锡焊遗留及焊接不良点本身的情况变化而变化。当振动台往复振动时的加速度较大时,能够提高锡焊遗留及焊接不良点产生声音的振幅,即会增大声音的音量,从而能够提高检测的准确度。对那些焊接不良而脱落的焊接点能够进行检测。对遗留在手机充电器内的小颗粒焊锡也能够实现检测。
步骤A02)根据声音信号判断是否存在锡焊不良点,若不存在,则判定无不良点,待下一个手机充电器固定在振动台后重新执行本方法,反之,进入下一步骤。对不存在锡焊遗留及焊接不良点的手机充电器而言,在振动过程中应不产生任何的噪声,或者仅产生声强极小的噪声。对声音的强度进行判断,能够快速将合格的、不存在缺陷的手机充电器检出,并迅速进入下一个手机充电器的检测。
步骤A03)根据声音信号确定不良点在水平面的位置。麦克风阵列中麦克风的数量多于不良点产生的声源数量时,能够检出全部的声源的位置,本实施例中首先确定检测出的水平位置,而后借助振动台的升降功能,进一步准确的确定声源在Z轴的位置。
步骤A04)控制器控制振动台升降,采集麦克风阵列收集到的声音信号,记为二次声音信号。在振动台升降后,声源相对于麦克风的方位角即会发生变化。再次采集声音信号,记为二次声音信号,两次声音信号进行分析,即可获得准确的声源位置。
步骤A05)根据二次声音信号确定不良点在Z轴的位置,输出不良点的位置。本实施例采用了二次声音信号的采集和分析,更为准确的获得手机充电器内由锡焊遗留及焊接不良点产生的声源位置。
请参阅附图2,根据声音信号判断是否存在锡焊不良点的方法包括:
步骤B01)取无锡焊不良点的手机充电器,固定在振动台上;
步骤B02)控制器启动振动台振动,采集麦克风阵列收集到的声音信号,记为背景声音信号;
步骤B03)采集当前手机充电器在振动台带动振动时麦克风阵列收集到的声音信号;
步骤B04)将声音信号与背景声音信号对比,若差别超过预设阈值,则判定存在锡焊不良点,反之,则判定不存在锡焊不良点。
手机充电器在振动台上具有固定的位置,在振动台上预设一个点作为原点,原点最佳位置为落在固定后的手机充电器上具有明显参考的点。如手机充电器的中心位置或者手机充电器的某个顶点。取无锡焊不良点的手机充电器,固定在振动台上后,控制振动台振动并采集声音信号,作为背景声音信号,当待测试的手机充电器的振动声音与背景声音信号相符时,即表示待检测手机充电器无故障。反之,则首先判定待检测手机充电器具有故障,随后开启声音分析算法,分析出手机充电器内的锡焊遗留及焊接不良点产生的声源位置。
请参阅附图3,将声音信号与背景声音信号对比的方法包括:
步骤C01)将声音信号及背景声音信号分别进行傅里叶变换,获得频率成分及频率幅值;
步骤C02)在每个频率成分上计算声音信号及背景声音信号频率幅值的差值的绝对值,记为差异值;
步骤C03)计算全部频率成分上差异值的和,记为总差异值,将总差异值作为声音信号与背景声音信号的差别,若总差异值超过预设的阈值,则判定存在锡焊不良点,若总差异值未超过预设的阈值,则判定不存在锡焊不良点。
由于计算机中的数据是离散形式存储的,本实施例中的傅里叶变换实际为离散傅里叶变换。经过离散傅里叶变换后,获得每个麦克风采集到的声音信号的频率成分和频率幅值,同一个频率成分来自同一个声源。不同麦克风出现的相同频率成分的频率幅值,与麦克风距离声源的距离强相关。通过频率幅值结合声源声音在空气中的衰减与传输距离的关系,即可判断每个声源距离每个麦克风的距离。从而定位出每个声源的位置。
请参阅附图4,本实施例中,根据声音信号确定不良点在水平面位置的方法包括:
步骤D01)以预设位置为原点建立坐标系,获得每个麦克风的坐标位置;
步骤D02)建立声源到每个麦克风的相对传递函数,声源即为不良点;
步骤D03)建立麦克风收集的声音信号函数;
步骤D04)根据相对传递函数及声音信号函数,获得声源相对每个麦克风的距离;
步骤D05)根据声源相对每个麦克风的距离获得声源在水平面的位置,即为不良点在水平面的位置。
相应的,由于麦克风距离声源的距离不同,每个麦克风在同一时刻接收到的同一个声源声音的相位也不同。相位差与麦克风距离声源的距离及声音在空气中的传播速度有关。通过建立声源到每个麦克风的相对传递函数,获得每个声源到达麦克风声音信号的表达式。而后再建立N个假设的声源,设置假设声源的位置、振幅和频率,根据相对传递函数获得在假设声源下,每个麦克风检测到声音信号。使用蚁群搜索算法寻找使得麦克风检测到的声音信号与实际检测到的声音信号相符的假设声源的位置、振幅和频率即可获得每个声源的位置。由于本实施例中,在屏蔽箱内进行检测,屏蔽箱的空间有限。导致假设声源的方式准确度不高。因此本实施例首先认为所有的声源均在同一个水平面上,获得每个声源的水平位置后,结合二次声音数据,计算获得每个声源在Z轴上的位置。
本实施例中,建立声源到每个麦克风的相对传递函数的方法包括:
为了将相对传递函数与麦克风实际检测到的声音信号进行比对,本实施例还建立了麦克风收集的声音信号函数的方法包括:
麦克风阵列在t时刻接收到的声强为:
其中,L指不良点数量,n(t)表示环境噪声强度,进行FFT变换得:
其中,表示频率f的声强系数,β为预设常数系数。经过离散傅里叶变换后,获得
每个麦克风采集到的声音信号的频率成分和频率幅值,同一个频率成分来自同一个声源。
不同麦克风出现的相同频率成分的频率幅值,与麦克风距离声源的距离强相关。通过频率
幅值结合声源声音在空气中的衰减与传输距离的关系,即可判断每个声源距离每个麦克风
的距离。从而定位出每个声源的位置。但由于屏蔽箱内的在Z轴的空间有限,且麦克风阵列
排列在同一个水平面上,导致Z轴直接获得的准确度不高。因此本实施例还需要结合二次声
音数据判断出声音在Z轴的位置。
另一方面,本实施例还提供了另一种获得声源相对每个麦克风的距离的方法包括:根据每个频率组成在N个麦克风处的幅值差值,获得频率对应声源与每个麦克风的距离差值,进而获得声源在XY平面的位置。
通过声音在空气中传输时,声强损耗与传输距离的函数关系,能够更加直接的计算声源的位置。但由于不良点产生的声源声音在传播时,还受到手机充电器壳体的损耗,以及传播距离过短,声强损耗与传输距离的函数关系不能准确的进行计算,导致声源位置确定准确度不高。本实施例提供了通过声强差值的方式进行相对距离计算,根据声源与不同麦克风之间距离差的方式,获得声源的位置。虽然计算更为复杂,但准确度获得了提升。同样的,通过声强获得声源对不同麦克风之间距离差值是一种有效的方式,通过声音的相位差,也能够获得声源对不同麦克风之间的距离差值。对于通过相位差,获得声源对不同麦克风之间的距离差值本实施例已在前进行论述记载。
请参阅附图5,本实施例结合二次声音信号确定声源在Z轴的位置,根据二次声音信号确定不良点在Z轴位置的方法包括:
步骤E01)控制器控制振动台升降预设的距离;
步骤E02)依次遍历每个不良点,执行以下步骤:
步骤E03)根据不良点的水平位置,获得不良点相对原点的水平方位角;
步骤E04)生成权重矢量和波束输出,获得最优权重矢量;
步骤E05)根据最优权重矢量及二次声音信号获得不良点在Z轴的位置。
通过建立合适的权重矢量,获得麦克风阵列检测到的波束输出。合适的权重矢量抑制了XY平面方向的信号,增强了Z轴方向的信号,从而能够更为准确的体现声源在Z轴的特性,进而获得声源在Z轴的位置。
其中,获得最优权重矢量的方法包括:
t时刻麦克风i阵列收集到的信号为
建立目标函数,等式两边对w求偏导得:,其中R为相关矩阵,,令,得最优权重矢量。请参阅附图6,可见,经过最优权重矢量叠加计算后,在在期望方向
上,波束得到了增强,而在其他正常方向,波束得到了抑制,从而能够更好定位垂直面异响
声源。
根据最优权重矢量及二次声音信号获得不良点在Z轴位置的方法包括:
根据波束输出及麦克风i收集到的声强,得到声源与麦克风i的距离,进而获
得不良点在Z轴的位置。结合声源声音的声强与传播距离的关系,即可获得声源与麦克风i
的距离。声源声音的声强与传播距离的关系可以通过实验室条件下进行测量获得。
本实施例的有益技术效果包括:通过设置振动台和屏蔽箱,实现在生产线上进行手机充电器的焊锡遗留检测,振动台能够提供稳定可靠的振动频率和幅度,屏蔽箱能够屏蔽大部分的环境噪声,降低环境声音影响,提高焊锡遗留检测效率和准确度;通过麦克风阵列能够同时检测多个遗留焊锡,提高检测准确度和效率,保障手机充电器的质量。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
Claims (10)
1.一种手机充电器生产不良自动检测定位方法,所述手机充电器固定在屏蔽箱内的可升降的振动台上,所述屏蔽箱内安装有麦克风阵列,所述振动台及麦克风阵列均与控制器连接,其特征在于,
所述方法包括以下步骤:
控制器控制振动台振动,采集麦克风阵列收集到的声音信号;
根据声音信号判断是否存在锡焊不良点,若不存在,则判定无不良点,待下一个手机充电器固定在振动台后重新执行本方法,反之,进入下一步骤;
根据声音信号确定不良点在水平面的位置;
控制器控制振动台升降,采集麦克风阵列收集到的声音信号,记为二次声音信号;
根据二次声音信号确定不良点在Z轴的位置,输出不良点的位置。
2.根据权利要求1所述的一种手机充电器生产不良自动检测定位方法,其特征在于,
根据声音信号判断是否存在锡焊不良点的方法包括:
取无锡焊不良点的手机充电器,固定在振动台上;
控制器启动振动台振动,采集麦克风阵列收集到的声音信号,记为背景声音信号;
采集当前手机充电器在振动台带动振动时麦克风阵列收集到的声音信号;
将所述声音信号与背景声音信号对比,若差别超过预设阈值,则判定存在锡焊不良点,反之,则判定不存在锡焊不良点。
3.根据权利要求2所述的一种手机充电器生产不良自动检测定位方法,其特征在于,
将声音信号与背景声音信号对比的方法包括:
将声音信号及背景声音信号分别进行傅里叶变换,获得频率成分及频率幅值;
在每个频率成分上计算声音信号及背景声音信号频率幅值的差值的绝对值,记为差异值;
计算全部频率成分上差异值的和,记为总差异值,将总差异值作为所述声音信号与背景声音信号的差别,若总差异值超过预设的阈值,则判定存在锡焊不良点,若总差异值未超过预设的阈值,则判定不存在锡焊不良点。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种手机充电器生产不良自动检测定位方法,其特征在于,
根据声音信号确定不良点在水平面位置的方法包括:
以预设位置为原点建立坐标系,获得每个麦克风的坐标位置;
建立声源到每个麦克风的相对传递函数,所述声源即为不良点;
建立麦克风收集的声音信号函数;
根据相对传递函数及声音信号函数,获得声源相对每个麦克风的距离;
根据声源相对每个麦克风的距离获得声源在水平面的位置,即为不良点在水平面的位置。
7.根据权利要求6所述的一种手机充电器生产不良自动检测定位方法,其特征在于,
获得声源相对每个麦克风的距离的方法包括:
根据每个频率组成在N个麦克风处的幅值差值,获得频率对应声源与每个麦克风的距离差值,进而获得声源在XY平面的位置。
8.根据权利要求4所述的一种手机充电器生产不良自动检测定位方法,其特征在于,
根据二次声音信号确定不良点在Z轴位置的方法包括:
控制器控制振动台升降预设的距离;
依次遍历每个不良点,执行以下步骤:
根据不良点的水平位置,获得不良点相对原点的水平方位角;
生成权重矢量和波束输出,获得最优权重矢量;
根据最优权重矢量及二次声音信号获得不良点在Z轴的位置。
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