全自动进板光学检测装置

丘荣意

（ 广东省梅州市源兴通有限公司，广东 梅州 51400）

1 引言

目前国内对电路板（PCB）蚀刻后的检测主要由人工目视检测和采用自动光学检测设备（AOI）。这种检测设备主要是由图像采集系统（高清数字照相机或扫描采集）、光源系统、机械系统、控制系统、软件系统（图像处理对比）等组成。由于图像采集系统和取景面积存在一定的矛盾，不可能对电路板仅一次就完成图像采集，必须进行多位置连续视窗范围的图像采集，该设备在工作时每一块电路板多次往复运动，不能连续通过，须由人工进行进出放置，其产能一般标称为每小时150面，造成劳动强度大，生产效率低；同时由于机械的快速往复运动必然引起机械振动，为解决困扰，在设计中无形中要增加驱动电机的功率、配重，使用高精密导轨、丝杆驱动平台和图像采集系统的运动、定位，造成生产成本高、重量重等缺点，换而言之，普通工厂无法接受昂贵的投资和运作成本，根据上述情况，本人通过从结构上的改变并新增设计了一种电路板可自动连续通过的装置，形成了自动检测的新型电路板全自动光学检测机，可以有效解决原自动光学检测设备（AOI）的一些缺点。

2 结构

该电路板全自动进板光学检测装置由机架、间歇送板装置、对中定位装置、光源装置、图像采集装置等组成（附图1），本次仅针对本人在传统光学检测机基础上所增加间歇送板装置和对中定位装置进行较为详细的论述（附图2）。

该检测机的间歇送板装置主要包括左墙板、送板辊、右墙板、螺旋齿轮、传送轴承座、传动轴、步进电机、送板压辊、皮带、同步带轮、气缸等。左墙板和右墙板平行安装在机架中间，多组送板辊与轴承配合安装在左墙板和右墙板之间，并在轴端安装螺旋齿轮，送板压辊滑动安装在左墙板和右墙板的内部，通过气缸伸缩运动实现送板压辊上下压紧运动，传动轴上依次安装螺旋齿轮通过传送轴承座固定在右板墙板上，由安装在机架上的步进电机A通过皮带传递运动。

对中定位装置包括拍板缓冲器、方通连杆、直线轴承、气缸、前挡杆、对中导轨。其安装在间歇送板装置的左墙板和右墙板之间。

3 工作原理

（1）由一台全自动放板机（行业已有标准产品）将待检测电路板输送到间歇送板装置送板辊上面，由步进电机A驱动送板辊旋转带动电路板向前（Y轴方向）运动。

（2）光电开关识别到电路板进入设备后，对中定位装置控制信号动作，气缸推动前挡杆上升，阻拦电路板（Y轴方向）通过；拍板缓冲器向左直线移动（X轴方向）,将电路板推向对中导轨后停止，其运动精度由缓冲器和光电开关同步控制。

（3）间歇送板装置的步进电机A、B停止驱动，送板辊暂停旋转，等待指令准备作下次动作；送板压辊在气缸推动作用下向下运动，压紧电路板，限制电路板（Z轴方向）自由度；随后, 前挡杆气缸做下降动作，释放电路板（Y轴方向）的自由度

（4）拍板缓冲器返回初始位置，准备下一周期工作，完成将电路板精确定位在左上角位置（进板方向来确定），经测试其定位精度在0.1 mm以内；

（5）间歇送板装置步进电机A、B同时启动，同时第二个光电开关感应到电路板到达初始位置，即由电子计算机进行运算，给出步进参数，控制步进电机精确旋转，带动送板辊旋转，保证将放置在胶辊上面的电路板精确输送到拍照位置（拍摄范围），并作精确间歇运动将电路板往Y轴方向多次输送到设定位置，直至一块电路板完全通过，也就完成了一块电路板检测过程。当各动作完成后回到初始状态，接着下一个循环开始。

4 优点

（1）富有创意的胶辊输送装置，结构简单，运动精度高，实现全自动光学检测电路板，无需人工干预。

（2）模块化设计，可与市场上现有的多种电路板自动放板机和合格不合格收板机进行组合配套，即可完全代替人力。

（3）检测速度快，平均每小时可达360面以上。

（4）整机重量轻，仅约150 kg，而行业里的普遍都是1.5 t左右。

以上设计方案的样机已研制完成，申请专利中。