一种工件正反面同时检测的装置

一种工件正反面同时检测的装置

廖怀宝

身份证号码：330126196710234059

摘要：为解决印制电路板或者表面贴装等生产中需要双面检测工件的问题，，本文研究和设计了一种能够实现工件正反面同时检测的装置，该装置通过两组独立的X、Y运动机构，两组独立的相机检测机构，结合AOI控制，实现了工件正、反面同时任意位置的检测，实现了生产的智能化，自动化，能够用于印制电路板工业、表面贴装技术生产中的光学检测仪中。

关键词：光学检测；双面检测；AOI控制

1.引言

在目前的印制电路板工业（简称PCB)、表面贴装技术（简称SMT)生产中的光学检测仪（简称AOI）中，大多数采用一组独立的X、Y向运动机构，一组独立的相机检测机构，结合AOI检测软件，进行工件的正面或反面的单面次检测。工件通过输送轨道输送到待检测位置，通过AOI检测软件控制传感器检测到工件到位后，夹具机构开始运动固定工件，一组X、Y运动机构带动相机检测机构到AOI检测软件编程定义的位置检测工件。检测完成后，AOI检测软件控制夹具机构松开工件，输送机构输送己完成检测工件到下一工序，同时输送下一待检测工件到当前检测位置。一组独立的X、Y运动机构，一组独立的相机检测机构，同一时间只能检测工件的正面或反面中的一面，不能同时检测工件的正、反面。但是PCB行业中，需检测工件的两面，一组独立的X、Y运动机构，一组独立的相机检测机构，只能进行先检测一面后，再进行另一面的检测，其效率低下，检测误差大，生产成本高，在一定成度上制约PCB行业的自动化，智能化的发展。

为解决印制电路板或者表面贴装等生产中需要双面检测工件的问题，本发明提供一种能够实现工件正反面同时检测的装置，该装置通过两组独立的X、Y运动机构，两组独立的相机检测机构，结合AOI控制，实现了工件正、反面同时任意位置的检测，实现了生产的智能化，自动化。

2.工件正反面同时检测装置的结构和原理

2.1工件正反面同时检测装置的结构

本正反面同时检测装置机构的机械结构参照图2。本正反面同时检测装置主要由轨道输送机构，上X、Y运动机构，下X、Y运动机构，上相机检测机构，下相机检测机构，支撑安装机构组成。具体如图1。

（1）主视图                         （2）侧视图

（3）相机检测机构放大图        （4）整体结构

10、工件；20、轨道输送机构；30、上X、Y运动机构；40、下X、Y运动机构；50、上相机检测机构；60、下相检测机构；70、支撑安装机构；31、上横梁；32、上横向驱动电机；33、上横向驱动丝杆机构；34、上横向滑轨机构；35、上纵向驱动电机；36、上纵向驱动丝杆机构；37、上纵梁；38、上纵向滑轨机构；41、下横梁；42、下横向驱动电机；43、下横向丝杆驱动机构；44、下横向滑轨机构；45、下纵向驱动机电机；46、下纵向驱动丝杆机构；47、下纵向滑轨机构；48、下纵梁；51、三色环型光源；52、相机支板；53、相机支架；54、工业相机；55、光学玻璃；56、散热风扇机构；57、清洁机构；71、安装底座；72、四条下安装立柱；73、四条上安装立柱

图1 本正反面同时检测装置机构的机械结构

支撑安装机构作为其他机构的支撑体，承载着所有机构的运行。它包括一安装底座、四条下安装立柱、四条上安装立柱。

轨道输送机构，是一套独立的运动机构，它同上、下X、Y运动机构分离，独立完成调宽，进板，出板，夹板动作。它包括活动夹板机构、固定轨道机构、活动轨道机构、轨道安装板几部分。

上X、Y运动机构，包括上横梁、上横向驱动电机、上横向驱动丝杆机构、上横向滑轨机构、上纵向驱动电机、上纵向驱动丝杆机构、上纵梁、上纵向滑轨机构。

下X、Y运动机构的结构形式与上X、Y运动机构基本一致，包括下横梁41，下横向驱动电机42，下横向丝杆驱动机构43，下横向滑轨机构44，下纵向驱动机电机45，下纵向驱动丝杆机构46，下纵向滑轨机构47，下纵梁48。

所述上相机检测机构包括三色环型光源，相机支板，相机支架，工业相机，光学玻璃，散热风扇机构，清洁机构。

2.2工件正反面同时检测装置的原理

根据图2，通过本装置进行正反面同时检测的时候，工件按图示通过轨道输送机构，输送到待检测位置，上X、Y运动机构，下X、Y运动机构分别带动上相机检测机构、下相机检测机构按照AOI检测软件事先编辑好的程序同步运动到指定位置，同时进行工件正反面检测。检测完成后，(所述检测包括定点检测，扫描面检测)输送机构输送己完成检测的工件到下一工序，同时输送下一待检测工件到当前检测位置进行下一次检测。或者，工件按图示通过轨道输送机构，输送到待检测位置，上X、Y运动机构，带动上相机检测机构，按照AOI检测软件检测工件正面，下X、Y运动机构带动下相检测机构，按照AOI检测软件,检测工件反面，分步完成检测后，输送机构输送己完成检测的工件到下一工序，同时输送下一个待检测工件到检测位置进行下一次检测。上述原理下，可以实现上下面同时或不同时，同步或分步的检测。

10、工件；20、轨道输送机构；30、上X、Y运动机构；40、下X、Y运动机构；50、上相机检测机构；60、下相检测机构；70、支撑安装机构

图2 装置的工作原理图

3.工件正反面同时检测装置的应用

当仅需要检测工件正面的某一个点位时，可以仅开启上横向驱动电机和上纵向驱动电机，通过调整上X、Y运动机构，使上相机检测机构50对准工件正表面的某一个检测点，然后两个电机就可以停止了。

当仅需要检测工件反面的某一个点位时，可以仅开启下横向驱动电机和下纵向驱动电机，通过调整下X、Y运动机构，使下相机检测机构对准工件反面的某一个检测点，然后两个电机就可以停止了。

当仅需要检测工件正面一整面或某一个区域时，先开启上横向驱动电机和上纵向驱动电机，通过调整上X、Y运动机构，使上相机检测机构对准工件正面待检区域，然后上纵向驱动电机停止，继续开启上横向驱动电机，相机横向扫描工件，即可完成。

当仅需要检测工件反面一整面或某一个区域时，先开启下横向驱动电机和下纵向驱动电机，通过调整下X、Y运动机构，使下相机检测机构对准工件正面待检区域，然后下纵向驱动电机停止，继续开启下横向驱动电机，相机横向扫描工件，即可完成。

当需要同时检测工件正、反面的某一个点或某一个区域时，分别按照上述对应的操作即可。

由此可见本发明设置两组独立的X、Y运动机构，两组独立的相机检测机构，可单独定点检测工件的正面或反面，或者同步定点检测工件的正面或反面；还可以单独运动扫描检测工件的正、反面，或者同步运动扫描检测工件的正、反面。使用操作更为灵活多变，适应范围更广，提高了光学检测仪器的检测效率，减少了多次检测误差，其检测结果更加准确，降低了生产成本。

4.结论

本文研究和设计了一种能够实现工件正反面同时检测的装置，包括轨道输送机构，上X、Y运动机构，下X、Y运动机构，上相机检测机构，下相机检测机构，支撑安装机构。装置可以实现工件的正反面同时检测，操作灵活多变，提高了光学检测仪器的检测效率，减少了多次检测误差。

参考文献：

[1]钱建强, 惠梅, 王东生. 锁相检测式二维小角度测量装置[J]. 光学技术, 2004, 30(2):3.

[2]吴剑伟, 吴士磊. 一种不规则薄壁件壁厚的测量装置[J]. 成都航空职业技术学院学报, 2021, 37(4):4.

[3]穆继群. 多功能复合式划线测量装置的设计[J]. 东西南北, 2019(14):1.