环状PCB电路板的视觉检测系统的制作方法

本发明属于pcb检测领域。

背景技术：

无线充电器等产品内部的pcb板呈环形结构，通过工业相机代替人眼对环状的pcb裸板进行检测，检测板上的元件的位置和间距错误、线路和元件的尺寸错误、元件形状错误、线路的通段、板上污损等；现有的pcb板在检测时只能对其中一面检测，不能进行双面同时检测。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种能实现双面检测的环状pcb电路板的视觉检测系统与检测方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的环状pcb电路板的视觉检测系统，包括倾斜长条状的上料滚槽座；所述上料滚槽座的上侧沿长度方向设置有上料滚槽，所述上料滚槽内滚动设置有沿直线阵列的若干等待视觉检测的环状pcb板，各所述环状pcb板的中心处同轴心设置有中心孔，上料滚槽内的环状pcb板均有向下滚动的趋势，倾斜的所述上料滚槽座的矮端上侧固定连接有朝上的定位桩，上料滚槽内直线阵列的若干环状pcb板中的最下端位置的环状pcb板为待钳持的环状pcb板，所述定位桩能阻止所述待钳持的环状pcb板继续向下滚动；

还包括视觉检测机构，所述视觉检测机构能钳持所述待钳持的环状pcb板，且所述视觉检测机构能对所钳持的环状pcb板进行正反面视觉检测。

进一步的，所述上料滚槽座整体能在驱动装置的带动下做直线平移的运动，所述直线平移的运动方向与所述待钳持的环状pcb板的轴线方向垂直。

进一步的，所述上料滚槽座的下方设置有倾斜长条状的下料滚槽座，所述上料滚槽座的矮端的正下方对应所述下料滚槽座的高端；所述下料滚槽座的上侧沿长度方向设置有下料滚槽，所述环状pcb板能在所述下料滚槽内向下滚动；所述视觉检测机构能将所钳持的环状pcb板转移到下料滚槽座的高端，并释放所钳持的环状pcb板，从而使环状pcb板在所述下料滚槽内向下滚动。

进一步的，所述视觉检测机构包括同轴心左右对称于待钳持的环状pcb板两侧的一号圆锥体和二号圆锥体，所述一号圆锥体的一号锥体细端与二号圆锥体的二号锥体细端同轴心相对设置，一号锥体细端/二号锥体细端的轮廓直径小于所述环状pcb板的中心孔的内径，所述一号圆锥体/二号圆锥体的锥体粗端轮廓直径大于所述环状pcb板的中心孔的内径；

所述一号圆锥体和二号圆锥体能做相互靠近或相互远离的运动，一号圆锥体与二号圆锥体做相互靠近运动至相互接触时，一号圆锥体与二号圆锥体的组合构成中部细两端粗的“哑铃状结构”，一号圆锥体与二号圆锥体做相互靠近运动至相互接触时所述待钳持的环状pcb板的中心孔刚好套在所述“哑铃状结构”的中段。

进一步的，所述一号圆锥体的粗端和二号圆锥体的粗端分别同轴心固定安装有一号软铁柱和二号软铁柱；

所述视觉检测机构还包括左右对称的一号摇臂和二号摇臂；所述一号圆锥体的锥体粗端的轮廓边缘固定连接有若干根沿轴线平行的一号导柱，各所述一号导柱分别滑动穿过一号摇臂末端处的若干一号导柱孔；各所述一号导柱的末端均固定连接有一号限位圆盘；一号摇臂的末端与一号圆锥体的锥体粗端之间设置有一号张力弹簧，所述一号张力弹簧向右弹性顶压所述一号圆锥体的锥体粗端；所述二号圆锥体的锥体粗端的轮廓边缘固定连接有若干根沿轴线平行的二号导柱，各所述二号导柱分别滑动穿过二号摇臂末端处的若干二号导柱孔；各所述二号导柱的末端均固定连接有二号限位圆盘；二号摇臂的末端与二号圆锥体的锥体粗端之间设置有二号张力弹簧，所述二号张力弹簧向左弹性顶压所述二号圆锥体的锥体粗端；

自由状态下，在一号张力弹簧和二号张力弹簧的弹性顶压下，一号圆锥体与二号圆锥体做相互靠近运动至相互接触，一号圆锥体与二号圆锥体的组合构成中部细两端粗的所述“哑铃状结构”；

所述一号摇臂和二号摇臂的末端分别固定安装有一号电磁铁和二号电磁铁，所述一号电磁铁和二号电磁铁分别与一号软铁柱和二号软铁柱同轴心对应；一号电磁铁和二号电磁铁同时通电时，所述一号软铁柱和二号软铁柱分别克服一号弹簧和二号弹簧的弹力并同轴心磁吸在一号电磁铁和二号电磁铁上，一号软铁柱和二号软铁柱被分别同轴心磁吸在一号电磁铁和二号电磁铁上时，所述一号圆锥体与二号圆锥体处于相互远离的状态，相互远离状态的一号圆锥体与二号圆锥体之间相互分离形成大于环状pcb板厚度的间距。

进一步的，所述二号摇臂上固定连接有沿一号圆锥体/二号圆锥体轴线方向延伸的导线柱，所述导向柱滑动穿过所述一号摇臂上的导向孔；

所述一号摇臂的根部固定安装有电动伸缩器，所述电动伸缩器的伸缩推杆与所述一号圆锥体/二号圆锥体轴线平行，所述伸缩推杆的末端固定连接所述二号摇臂，电动伸缩器的伸缩推杆的伸出和缩回能带动所述二号摇臂做逐渐远离或逐渐靠近一号摇臂的运动；还包括摇臂驱动步进电机，所述摇臂驱动步进电机的第一输出轴的轴线与所述一号圆锥体/二号圆锥体轴线平行，且所述第一输出轴的末端与所述一号摇臂的根部固定连接；所述第一输出轴的旋转能使一号圆锥体/二号圆锥体沿所述第一输出轴的轴线旋转；

所述摇臂驱动步进电机固定安装在电机支撑臂的末端；还包括固定在基座上的回转步进电机，所述回转步进电机的回转轴的轴线水平设置，且所述回转轴的轴线与待钳持的环状pcb板的轴线垂直相交；所述回转步进电机的回转轴固定连接所述电机支撑臂的根部，所述回转轴旋转时能带动所述摇臂驱动步进电机整体沿所述回转轴的轴线旋转；所述一号圆锥体的内部的空腔中固定安装有一号视觉检测摄像机，所述一号视觉检测摄像机的一号镜头位于所述一号圆锥体的一号锥体细端；所述二号圆锥体内固定安装有二号视觉检测摄像机，所述二号视觉检测摄像机的二号镜头位于所述二号圆锥体的二号锥体细端；

一号圆锥体与二号圆锥体沿轴线方向相互远离至足够远时，所述二号视觉检测摄像机的二号镜头能拍摄到所述一号圆锥体所在位置的图像，一号视觉检测摄像机的一号镜头能拍摄到二号圆锥体所在位置的图像；

所述一号圆锥体的一号锥体细端竖向朝上时，所述一号圆锥体的一号锥壁能向上同轴心水平托起所述环状pcb板；

所述二号圆锥体的二号锥体细端竖向朝上时，所述二号圆锥体的二号锥壁也能向上同轴心水平托起所述环状pcb板。

进一步的，所述定位桩的顶端与所述待钳持的环状pcb板的环体圆心等高。

进一步的，一号视觉检测摄像机和二号视觉检测摄像机均为ccd相机。

有益效果：本发明的能实现针对环状pcb板的双面检测，具体详细的工作过程和有益效果参见具体实施方式的方法表述部分。

附图说明

附图1为本专利的整体结构示意图(参见具体实施方式的“步骤一”的状态)；

附图2为附图1的正视图；

附图3为上料滚槽座的正视图；

附图4为上料滚槽座的剖视图；

附图5为下料滚槽座的结构示意图；

附图6为视觉检测机构的剖开结构示意图；

附图7为本专利的整体第二结构示意图(参见具体实施方式的“步骤十一”的状态)；

附图8为一号软铁柱和二号软铁柱被分别同轴心磁吸在一号电磁铁和二号电磁铁上时，一号圆锥体与二号圆锥体之间相互分离时的状态示意图；

附图9为具体实施方式的“步骤一”的状态结构示意图；

附图10为具体实施方式的“步骤二”的状态结构示意图；

附图11为附图10的立体示意图；

附图12为具体实施方式的“步骤三”的状态结构示意图；

附图13为具体实施方式的“步骤四”的状态结构示意图；

附图14为具体实施方式的“步骤五”的状态结构示意图；

附图15为具体实施方式的“步骤七”的状态结构示意图；

附图16为具体实施方式的“步骤八”的状态结构示意图；

附图17为具体实施方式的“步骤十一”的状态结构示意图；

附图18为“步骤十一”中的旋转角度“b”示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本方案的结构介绍：

如附图1至18所示，环状pcb电路板的视觉检测系统，包括倾斜长条状的上料滚槽座20；所述上料滚槽座20的上侧沿长度方向设置有上料滚槽22，所述上料滚槽22内滚动设置有沿直线阵列的若干等待视觉检测的环状pcb板18，各所述环状pcb板18的中心处同轴心设置有中心孔17，上料滚槽22内的环状pcb板18均有向下滚动的趋势，倾斜的所述上料滚槽座20的矮端上侧固定连接有朝上的定位桩21，上料滚槽22内直线阵列的若干环状pcb板18中的最下端位置的环状pcb板18为待钳持的环状pcb板18.1，所述定位桩21能阻止所述待钳持的环状pcb板18.1继续向下滚动；本方案的定位桩21的顶端与所述待钳持的环状pcb板18.1的环体圆心等高8；

还包括视觉检测机构，所述视觉检测机构能钳持所述待钳持的环状pcb板18.1，且所述视觉检测机构能对所钳持的环状pcb板18进行正反面视觉检测。

所述上料滚槽座20整体能在驱动装置的带动下做直线平移的运动，所述直线平移的运动方向与所述待钳持的环状pcb板18.1的轴线方向垂直。

所述上料滚槽座20的下方设置有倾斜长条状的下料滚槽座23，所述上料滚槽座20的矮端的正下方对应所述下料滚槽座23的高端；所述下料滚槽座23的上侧沿长度方向设置有下料滚槽23，所述环状pcb板18能在所述下料滚槽23内向下滚动；所述视觉检测机构能将所钳持的环状pcb板18转移到下料滚槽座23的高端，并释放所钳持的环状pcb板18，从而使环状pcb板18在所述下料滚槽23内向下滚动。

所述视觉检测机构包括同轴心左右对称于待钳持的环状pcb板18.1两侧的一号圆锥体3和二号圆锥体3.1，所述一号圆锥体3的一号锥体细端31与二号圆锥体3.1的二号锥体细端31.1同轴心相对设置，一号锥体细端31/二号锥体细端31.1的轮廓直径小于所述环状pcb板18的中心孔17的内径，所述一号圆锥体3/二号圆锥体3.1的锥体粗端轮廓直径大于所述环状pcb板18.1的中心孔17的内径；

所述一号圆锥体3和二号圆锥体3.1能做相互靠近或相互远离的运动，一号圆锥体3与二号圆锥体3.1做相互靠近运动至相互接触时，一号圆锥体3与二号圆锥体3.1的组合构成中部细两端粗的“哑铃状结构”，一号圆锥体3与二号圆锥体3.1做相互靠近运动至相互接触时所述待钳持的环状pcb板18.1的中心孔17刚好套在所述“哑铃状结构”的中段。

所述一号圆锥体3的粗端和二号圆锥体3.1的粗端分别同轴心固定安装有一号软铁柱16和二号软铁柱16.1；

所述视觉检测机构还包括左右对称的一号摇臂12和二号摇臂12.1；所述一号圆锥体3的锥体粗端的轮廓边缘固定连接有若干根沿轴线平行的一号导柱8，各所述一号导柱8分别滑动穿过一号摇臂12末端处的若干一号导柱孔9；各所述一号导柱8的末端均固定连接有一号限位圆盘10；一号摇臂12的末端与一号圆锥体3的锥体粗端之间设置有一号张力弹簧7，所述一号张力弹簧7向右弹性顶压所述一号圆锥体3的锥体粗端；所述二号圆锥体3.1的锥体粗端的轮廓边缘固定连接有若干根沿轴线平行的二号导柱8.1，各所述二号导柱8.1分别滑动穿过二号摇臂12.1末端处的若干二号导柱孔9.1；各所述二号导柱8.1的末端均固定连接有二号限位圆盘10.1；二号摇臂12.1的末端与二号圆锥体3.1的锥体粗端之间设置有二号张力弹簧7.1，所述二号张力弹簧7.1向左弹性顶压所述二号圆锥体3.1的锥体粗端；

自由状态下，在一号张力弹簧7和二号张力弹簧7.1的弹性顶压下，一号圆锥体3与二号圆锥体3.1做相互靠近运动至相互接触，一号圆锥体3与二号圆锥体3.1的组合构成中部细两端粗的所述“哑铃状结构”；

所述一号摇臂12和二号摇臂12.1的末端分别固定安装有一号电磁铁11和二号电磁铁11.1，所述一号电磁铁11和二号电磁铁11.1分别与一号软铁柱16和二号软铁柱16.1同轴心对应；一号电磁铁11和二号电磁铁11.1同时通电时，所述一号软铁柱16和二号软铁柱16.1分别克服一号弹簧7和二号弹簧7.1的弹力并同轴心磁吸在一号电磁铁11和二号电磁铁11.1上，一号软铁柱16和二号软铁柱16.1被分别同轴心磁吸在一号电磁铁11和二号电磁铁11.1上时，所述一号圆锥体3与二号圆锥体3.1处于相互远离的状态，相互远离状态的一号圆锥体3与二号圆锥体3.1之间相互分离形成大于环状pcb板18厚度的间距30。

所述二号摇臂12.1上固定连接有沿一号圆锥体3/二号圆锥体3.1轴线方向延伸的导线柱14，所述导向柱14滑动穿过所述一号摇臂12上的导向孔13；

所述一号摇臂12的根部固定安装有电动伸缩器15，所述电动伸缩器15的伸缩推杆19与所述一号圆锥体3/二号圆锥体3.1轴线平行，所述伸缩推杆19的末端固定连接所述二号摇臂12.1，电动伸缩器15的伸缩推杆19的伸出和缩回能带动所述二号摇臂12.1做逐渐远离或逐渐靠近一号摇臂12的运动；还包括摇臂驱动步进电机1，所述摇臂驱动步进电机1的第一输出轴2的轴线与所述一号圆锥体3/二号圆锥体3.1轴线平行，且所述第一输出轴2的末端与所述一号摇臂12的根部固定连接；所述第一输出轴2的旋转能使一号圆锥体3/二号圆锥体3.1沿所述第一输出轴2的轴线旋转；

所述摇臂驱动步进电机1固定安装在电机支撑臂40的末端；还包括固定在基座29上的回转步进电机26，所述回转步进电机26的回转轴25的轴线水平设置，且所述回转轴25的轴线与待钳持的环状pcb板18.1的轴线垂直相交；所述回转步进电机26的回转轴25固定连接所述电机支撑臂40的根部，所述回转轴25旋转时能带动所述摇臂驱动步进电机1整体沿所述回转轴25的轴线旋转；所述一号圆锥体3的内部的空腔中固定安装有一号视觉检测摄像机5，所述一号视觉检测摄像机5的一号镜头6位于所述一号圆锥体3的一号锥体细端31；所述二号圆锥体3.1内固定安装有二号视觉检测摄像机5.1，所述二号视觉检测摄像机5.1的二号镜头6.1位于所述二号圆锥体3.1的二号锥体细端31.1；

一号圆锥体3与二号圆锥体3.1沿轴线方向相互远离至足够远时，所述二号视觉检测摄像机5.1的二号镜头6.1能拍摄到所述一号圆锥体3所在位置的图像，一号视觉检测摄像机5的一号镜头6能拍摄到二号圆锥体3.1所在位置的图像；

所述一号圆锥体3的一号锥体细端31竖向朝上时，所述一号圆锥体3的一号锥壁03能向上同轴心水平托起所述环状pcb板18；

所述二号圆锥体3.1的二号锥体细端31.1竖向朝上时，所述二号圆锥体3.1的二号锥壁03.1也能向上同轴心水平托起所述环状pcb板18。

本实施例的一号视觉检测摄像机5和二号视觉检测摄像机5.1均为ccd相机。

本方案的操作过程和技术效果如下：

先设回转轴25的轴线为l1，一号摇臂12/二号摇臂12.1长度方向的延伸线为l2；

如图9至18所示，本方案的工作过程如下：

步骤一，初始状态下l2处于水平状态，并且初始状态下控制一号电磁铁11和二号电磁铁11.1通电，进而一号软铁柱16和二号软铁柱16.1分别克服一号弹簧7和二号弹簧7.1的弹力并同轴心磁吸在一号电磁铁11和二号电磁铁11.1上，一号软铁柱16和二号软铁柱16.1被分别同轴心磁吸在一号电磁铁11和二号电磁铁11.1上时，一号圆锥体3与二号圆锥体3.1之间相互分离形成大于环状pcb板18厚度的间距30；然后将若干等待检测的环状pcb板18沿直线阵列分别竖向放置在上料滚槽22内，上料滚槽22内的环状pcb板18均有向下滚动的趋势，上料滚槽22内直线阵列的若干环状pcb板18中的最下端位置的环状pcb板18记为待钳持的环状pcb板18.1，这时所述待钳持的环状pcb板18.1被定位桩21阻止继续向下滚动；而初始状态下l2处于水平状态，而且l2与待钳持的环状pcb板18.1的圆心是相交的，这时一号圆锥体3和二号圆锥体3.1左右同轴心对称于待钳持的环状pcb板18.1两侧；

步骤二，控制一号电磁铁11和二号电磁铁11.1断电，从而解除了一号软铁柱16和二号软铁柱16.1所受到的磁吸力，此时一号圆锥体3与二号圆锥体3.1恢复到自由状态，这时在一号张力弹簧7和二号张力弹簧7.1的弹性顶压下，一号圆锥体3与二号圆锥体3.1做相互靠近运动至相互接触，这时一号圆锥体3与二号圆锥体3.1的组合构成中部细两端粗的“哑铃状结构”；此时待钳持的环状pcb板18.1的中心孔17刚好套在所述“哑铃状结构”的中段；至此实现了对环状pcb板18的钳持过程；

步骤三，控制摇臂驱动步进电机1，使第一输出轴2顺时针旋转90°，进而使一号摇臂12和二号摇臂12.1同步沿第一输出轴2的顺时针旋转90°，与此同时一号圆锥体3、二号圆锥体3.1和套在“哑铃状结构”中段的环状pcb板18跟着沿第一输出轴2的顺时针旋转90°，此时l2竖向朝上；

步骤四，启动回转步进电机26，使回转轴25顺时针旋转90°，这时在电机支撑臂40、摇臂驱动步进电机1、一号摇臂12、二号摇臂12.1、一号圆锥体3、二号圆锥体3.1和套在“哑铃状结构”中段的环状pcb板18跟着沿回转轴25的轴线顺时针旋转90°，这时一号圆锥体3和二号圆锥体3.1的轴线处于竖向状态，并且二号圆锥体3.1处于一号圆锥体3的下方，这时套在“哑铃状结构”中段的环状pcb板18会在重力作用下同轴心套在二号圆锥体3.1的第二锥壁03.1上，从而使二号圆锥体3.1的第二锥壁03.1向上水平托起环状pcb板18；此时被第二锥壁03.1向上水平托起的环状pcb板18的正面朝上；

步骤五，控制电动伸缩器15的伸缩推杆19的逐渐伸出，从而使二号摇臂12.1做逐渐远离一号摇臂12，从而使被第二锥壁03.1向上水平托起的环状pcb板18逐渐向下远离一号圆锥体3，当被第二锥壁03.1向上水平托起的环状pcb板18逐渐向下运动到离一号视觉检测摄像机5的一号镜头6足够距离时，被第二锥壁03.1向上水平托起的环状pcb板18的上表面完全进入一号镜头6的视线范围，这时启动一号视觉检测摄像机5拍摄，从而使一号视觉检测摄像机5得到了环状pcb板18的正面图像，然后将pcb板18的正面图像传送给图像处理系统，然后图像处理系统代替人眼判断pcb板18的正面图像上的元件的位置和间距是否错误、线路和元件的尺寸是否错误、元件形状是否错误、板上是否有污损，从而实现了对pcb板18正面的视觉检测；

步骤六，控制电动伸缩器15的伸缩推杆19的逐渐缩回，进而恢复到“步骤四”结束时的状态；

步骤七，启动回转步进电机26，使回转轴25逆时针旋转180°，这时在电机支撑臂40、摇臂驱动步进电机1、一号摇臂12、二号摇臂12.1、一号圆锥体3、二号圆锥体3.1和套在“哑铃状结构”中段的环状pcb板18跟着沿回转轴25的轴线逆时针旋转180°，这时一号圆锥体3和二号圆锥体3.1的轴线处于竖向状态，并且二号圆锥体3.1处于一号圆锥体3的上方，这时套在“哑铃状结构”中段的环状pcb板18会在重力作用下同轴心套在一号圆锥体3的第一锥壁03上，从而使一号圆锥体3的第一锥壁03向上水平托起环状pcb板18；此时被第一锥壁03向上水平托起的环状pcb板18的反面朝上；

步骤八，控制电动伸缩器15的伸缩推杆19的逐渐伸出，从而使二号摇臂12.1做逐渐远离一号摇臂12，从而使二号圆锥体3.1逐渐向上远离被第一锥壁03向上水平托起的环状pcb板18，当被第一锥壁03向上水平托起的环状pcb板18离二号视觉检测摄像机5.1的二号镜头6.1足够距离时，被第一锥壁03向上水平托起的环状pcb板18的上表面完全进入二号镜头6.1的视线范围，这时启动二号视觉检测摄像机5.1拍摄，从而使二号视觉检测摄像机5.1得到了环状pcb板18的反面图像，然后将pcb板18的反面图像传送给图像处理系统，然后图像处理系统代替人眼判断pcb板18的反面图像上的元件的位置和间距是否错误、线路和元件的尺寸是否错误、元件形状是否错误、板上是否有污损，从而实现了对pcb板18反面的视觉检测；至此已经完成了对环状pcb板18的正反两面的检测；

步骤九，控制电动伸缩器15的伸缩推杆19的逐渐缩回，进而恢复到“步骤七”结束时的状态；

步骤十，启动回转步进电机26，使回转轴25顺时针旋转90°，进而恢复到了“步骤三”结束时的状态；

步骤十一，为了避免运动干涉，向让上料滚槽座20整体逐渐远离回转步进电机26一段距离；然后如图7、17、18控制摇臂驱动步进电机1，使第一输出轴2逆时针旋转b°，b的取值范围是110至150；已经完成正反面检测的环状pcb板18跟着沿第一输出轴2的轴线逆时针旋转b°，这时l1与l2之间所成的夹角为a°，满足b-90＝a；这时已经完成正反面检测的pcb板18刚好到达了下料滚槽座23的高端，此时重新让一号电磁铁11和二号电磁铁11.1通电，进而一号软铁柱16和二号软铁柱16.1分别克服一号弹簧7和二号弹簧7.1的弹力并同轴心磁吸在一号电磁铁11和二号电磁铁11.1上，一号软铁柱16和二号软铁柱16.1被分别同轴心磁吸在一号电磁铁11和二号电磁铁11.1上时，一号圆锥体3与二号圆锥体3.1之间相互分离形成大于环状pcb板18厚度的间距30，这时原先套在所述“哑铃状结构”中段的环状pcb板18被释放，这时已经完成检测环状pcb板18在下料滚槽23内向下滚动下料；至此完成了一片环状pcb板18的检测周期。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。