圆环状PCB电路板的光学检测系统与检测方法与流程

本发明属于pcb检测领域。

背景技术：

环形led灯等产品内部的pcb板呈环形，在生产过程中通过光学工业相机代替人眼对环状的pcb裸板进行检测，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，本发明提供一种圆环状pcb电路板的光学检测系统与检测方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的圆环状pcb电路板的光学检测系统，包括轴线为水平的柱状的回转座，所述回转座能沿轴线回转，柱状的回转座的侧部固定连接有摇臂，所述摇臂的末端固定连接有活塞筒；

还包括弧形转运杆，所述弧形转运杆的截面直径小于被检测的环状pcb板的中心孔内径；所述弧形转运杆的中心线与阿基米德螺线上的一段重合，所述中心线所在的阿基米德螺线的螺线中心与所述回转座的轴线重合；

所述弧形转运杆的逆时针端与所述活塞筒的一端一体化连接；所述弧形转运杆的内部为弧形气压传递通道，所述弧形气压传递通道的逆时针端密封设置有弹性气囊膜，所述弧形气压传递通道内的气压增大后会使所述弹性气囊膜胀大成球状气囊，所述球状气囊的直径大于所述环状pcb板的中心孔内径。

进一步的，所述回转座的正前方通过支座固定安装有竖向的回转电机，所述转电机的输出端为朝上的竖向输出轴，所述输出轴上连接有水平回转摇臂，所述水平回转摇臂的末端固定连接有水平的pcb托盘，所述pcb托盘随所述水平回转摇臂沿输出轴的轴线回转；

所述pcb托盘能沿输出轴的轴线回转至与所述回转座等高的右侧和左侧；pcb托盘在回转座的右侧时记为a状态，pcb托盘在回转座的右侧时记为b状态；

在位置关系上，a状态时的pcb托盘与b状态时的pcb托盘相对于回转座作用对称；

所述pcb托盘上设置有pcb板放置槽，所述pcb板放置槽的一侧设置有滑出口.，在外力作用下pcb板放置槽内放置的环状pcb板能从滑出口.水平滑出；在a状态时，所述pcb板放置槽的滑出口.朝向回转座；

所述pcb板放置槽的底部镂空设置有用于弧形转运杆穿过的窗口，pcb板放置槽上放置的环状pcb板的中心孔与所述窗口竖向贯通；

所述弧形转运杆的逆时针端记为末端.，所述弧形转运杆的末端.沿回转座的轴线回转的路径记为回转轨迹，在a状态和b状态时，所述回转轨迹均穿过pcb板放置槽上放置的环状pcb板的中心孔。

进一步的，还包括机械手，所述机械手能将正面朝上的待检测的正面朝上的环状pcb板夹取并放置在a状态时的pcb板放置槽上；所述机械手还能将b状态时的pcb板放置槽上的反面朝上的环状pcb板取走。

进一步的，所述pcb板放置槽的正上方设置有工业摄像头，所述工业摄像头为ccd摄像头；所述工业摄像头支撑在摄像头支架上；所述摄像头支架通过支撑柱固定连接所述水平回转摇臂。

进一步的，所述弧形转运杆的逆时针端与螺线中心的距离记为r1，所述弧形转运杆的顺时针端与螺线中心的距离记为r2，满足r1＞r2。

进一步的，所述活塞筒的一端外缘一体化设置有挡环，所述挡环的外径大于被检测的环状pcb板的中心孔内径。

进一步的，包括竖向的第一步进电机支架，所述第一步进电机支架上固定安装有水平的步进电机，所述步进电机的水平输出轴末端同轴心固定连接所述回转座。

进一步的，所述活塞筒内为活塞压气通道，所述弧形气压传递通道的顺时针端连通所述活塞压气通道，所述活塞压气通道内活动设置有活塞；还包括直线伸缩器，所述直线伸缩器的伸缩杆末端固定连接所述活塞；所述直线伸缩器的机壳通过伸缩器支架固定在所述摇臂上。

进一步的，圆环状pcb电路板的光学检测系统的检测方法，包括如下步骤：

步骤一，初始状态下弧形转运杆位于回转座下方，控制回转电机，使pcb托盘沿输出轴的轴线回转，直至pcb托盘在回转座的右侧时的a状态；然后机械手将待检测的正面朝上的环状pcb板夹取并放置在a状态时的pcb板放置槽上；这时工业摄像头对a状态时的pcb板放置槽上放置的正面朝上的环状pcb板进行拍摄，从而使工业摄像头获得了环状pcb板的正面图像；然后将环状pcb板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环状pcb板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、元件形状是否错误从而实现了对环状pcb板正面的视觉检测；

步骤二，控制水平输出轴逆时针旋转，进而带动所述弧形转运杆整体跟着沿螺线中心旋转；直至弧形转运杆的逆时针端的末端向上依次穿过窗口和pcb板放置槽上放置的环状pcb板的中心孔；从而使环状pcb板的中心孔套于弧形转运杆逆时针端的末端；

步骤三，继续控制水平输出轴逆时针缓慢旋转，使弧形转运杆沿螺线中心进行逆时针旋转，由于弧形转运杆的中心线与阿基米德螺线上的一段重合且满足r＞r；弧形转运杆沿螺线中心继续逆时针旋转的过程中，pcb板放置槽上放置的正面朝上的环状pcb板会被弧形转运杆向靠近螺线中心的方向向左带动，从而使pcb板放置槽上的环状pcb板逐渐向靠近螺线中心的方向滑动，进而使环状pcb板槽滑出口方向滑动；

步骤四，随着弧形转运杆沿螺线中心继续顺时针旋转，pcb板放置槽上的环状pcb板最终会向靠近螺线中心的方向从滑出口水平向左滑出；

步骤五，pcb板放置槽上的正面朝上的环状pcb板水平向左完全滑出后，正面朝上的环状pcb板会在重力的作用以及弧形转运杆的约束下向下坠落至挡环处，此时环状pcb板仍然以正面朝上的状态套在弧形转运杆的顺时针端；

步骤六，控制水平输出轴顺时针缓慢旋转，使弧形转运杆沿螺线中心顺时针旋转，使弧形转运杆的顺时针端的末端重新回到pcb托盘下方位置；这时控制伸缩杆伸出，使活塞在活塞压气通道内向弧形气压传递通道方向推进，进而使弧形气压传递通道内的气压升高，从而使这时的弹性气囊膜胀大成球状气囊，这时球状气囊的直径大于pcb板的中心孔内径，从而使套在弧形转运杆上的环状pcb板无法从弧形转运杆的逆时针端滑出；

步骤七，继续控制水平输出轴顺时针旋转，使弧形转运杆整体逐渐沿顺时针方向回转至回转座的上方，这时弧形转运杆的逆时针端的末端是朝下的，而且这时的球状气囊高出了pcb板放置槽的高度；这时套在弧形转运杆上的环状pcb板也在重力作用下滑落至弧形转运杆的逆时针端，这时环状pcb板已经由正面朝上转变为反面朝上，且这时的环状pcb板受到球状气囊的阻挡无法继续向下滑落；

步骤八，控制回转电机，使pcb托盘沿输出轴的轴线回转，直至pcb托盘在回转座的左侧时的b状态；此时球状气囊在pcb托盘上方；

步骤九，控制水平输出轴逆时针缓慢旋转，使球状气囊沿水平输出轴轴线顺时针回转至接触到b状态时的pcb板放置槽内的上表面；

步骤十，这时控制伸缩杆缩回，使活塞在活塞压气通道内向远离弧形气压传递通道方向缩回，进而使弧形气压传递通道内的气压降低到初始状态，球状气囊自动缓慢缩小成初始状态的弹性气囊膜，从而使套在弧形转运杆的顺时针端的反面朝上环状pcb板因球状气囊的缩小而下降，最终反面朝上环状pcb板完全失去了球状气囊约束后最终向下滑落至b状态时的pcb板放置槽上；

步骤十一，控制控制水平输出轴顺时时针旋转，直至弧形转运杆避开这时工业摄像头的视线；工业摄像头对b状态时的pcb板放置槽上放置的反面朝上的环状pcb板进行拍摄，从而使工业摄像头获得了环状pcb板的反面图像；然后将环状pcb板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环状pcb板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、元件形状是否错误从而实现了对环状pcb板反面的视觉检测，至此，完成了一块pcb板的正反面视觉检测。

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为本发明的整体俯视图；

附图2为“步骤一”结束时的状态示意图；

附图3为“步骤二”结束时的状态示意图；

附图4为“步骤三”结束时的状态示意图；

附图5为“步骤四”结束时的状态示意图；

附图6为“步骤五”结束时的状态示意图；

附图7为“步骤六”结束时的状态示意图；

附图8为“步骤七”结束时的状态示意图；

附图9为“步骤八”结束时的状态示意图；

附图10为“步骤十”结束时的状态示意图；

附图11为pcb托盘结构示意图；

附图12为弧形转运杆第一结构示意图；

附图13为弧形转运杆第二结构示意图；

附图14为弧形转运杆第三结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1至14所示的圆环状pcb电路板的光学检测系统，(参见图12、13、14)包括轴线为水平的柱状的回转座24，所述回转座24能沿轴线回转，柱状的回转座24的侧部固定连接有摇臂25，所述摇臂25的末端固定连接有活塞筒26；

还包括弧形转运杆22，所述弧形转运杆22的截面直径小于被检测的环状pcb板3的中心孔9内径；所述弧形转运杆22的中心线1与阿基米德螺线上的一段重合，所述中心线1所在的阿基米德螺线的螺线中心90与所述回转座24的轴线重合；

所述弧形转运杆22的逆时针端与所述活塞筒26的一端一体化连接；所述弧形转运杆22的内部为弧形气压传递通道33，所述弧形气压传递通道33的逆时针端密封设置有弹性气囊膜35，所述弧形气压传递通道33内的气压增大后会使所述弹性气囊膜35胀大成球状气囊35，所述球状气囊35的直径大于所述环状pcb板3的中心孔9内径。

所述回转座24的正前方通过支座87固定安装有竖向的回转电机10，所述转电机10的输出端为朝上的竖向输出轴11，所述输出轴11上连接有水平回转摇臂7，所述水平回转摇臂7的末端固定连接有水平的pcb托盘8，所述pcb托盘8随所述水平回转摇臂7沿输出轴11的轴线回转；

所述pcb托盘8能沿输出轴11的轴线回转至与所述回转座24等高的右侧和左侧；pcb托盘8在回转座24的右侧时记为a状态，pcb托盘8在回转座24的右侧时记为b状态；

在位置关系上，a状态时的pcb托盘8与b状态时的pcb托盘8相对于回转座24作用对称；

所述pcb托盘8上设置有pcb板放置槽5，所述pcb板放置槽5的一侧设置有滑出口5.1，在外力作用下pcb板放置槽5内放置的环状pcb板3能从滑出口5.1水平滑出；在a状态时，所述pcb板放置槽5的滑出口5.1朝向回转座24；

所述pcb板放置槽5的底部镂空设置有用于弧形转运杆22穿过的窗口6，pcb板放置槽5上放置的环状pcb板3的中心孔9与所述窗口6竖向贯通；

所述弧形转运杆22的逆时针端记为末端22.1，所述弧形转运杆22的末端22.1沿回转座24的轴线回转的路径记为回转轨迹，在a状态和b状态时，所述回转轨迹均穿过pcb板放置槽5上放置的环状pcb板3的中心孔9。

还包括机械手，所述机械手能将正面朝上的待检测的正面朝上的环状pcb板3夹取并放置在a状态时的pcb板放置槽5上；所述机械手还能将b状态时的pcb板放置槽5上的反面朝上的环状pcb板3取走。

所述pcb板放置槽5的正上方设置有工业摄像头4，所述工业摄像头4为ccd摄像头；所述工业摄像头4支撑在摄像头支架11上；所述摄像头支架11通过支撑柱12固定连接所述水平回转摇臂7。

所述弧形转运杆22的逆时针端与螺线中心90的距离记为r1，所述弧形转运杆22的顺时针端与螺线中心90的距离记为r2，满足r1＞r2。

所述活塞筒26的一端外缘一体化设置有挡环29，所述挡环29的外径大于被检测的环状pcb板3的中心孔9内径。

包括竖向的第一步进电机支架10，所述第一步进电机支架10上固定安装有水平的步进电机2，所述步进电机2的水平输出轴23末端同轴心固定连接所述回转座24。

所述活塞筒26内为活塞压气通道32，所述弧形气压传递通道33的顺时针端连通所述活塞压气通道32，所述活塞压气通道32内活动设置有活塞30；还包括直线伸缩器28，所述直线伸缩器28的伸缩杆31末端固定连接所述活塞30；所述直线伸缩器28的机壳通过伸缩器支架27固定在所述摇臂25上。

本方案的工作方法和工作原理如下：

圆环状pcb电路板的光学检测系统的检测方法：

步骤一，初始状态下弧形转运杆22位于回转座24下方，控制回转电机，使pcb托盘8沿输出轴11的轴线回转，直至pcb托盘8在回转座24的右侧时的a状态；然后机械手将待检测的正面朝上的环状pcb板3夹取并放置在a状态时的pcb板放置槽5上；这时工业摄像头4对a状态时的pcb板放置槽5上放置的正面朝上的环状pcb板3进行拍摄，从而使工业摄像头4获得了环状pcb板3的正面图像；然后将环状pcb板3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环状pcb板3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、元件形状是否错误从而实现了对环状pcb板3正面的视觉检测；

步骤二，控制水平输出轴23逆时针旋转，进而带动所述弧形转运杆22整体跟着沿螺线中心90旋转；直至弧形转运杆22的逆时针端的末端22.1向上依次穿过窗口6和pcb板放置槽5上放置的环状pcb板3的中心孔9；从而使环状pcb板3的中心孔9套于弧形转运杆22逆时针端的末端22.1；

步骤三，继续控制水平输出轴23逆时针缓慢旋转，使弧形转运杆22沿螺线中心90进行逆时针旋转，由于弧形转运杆22的中心线1与阿基米德螺线上的一段重合且满足r1＞r2；弧形转运杆22沿螺线中心90继续逆时针旋转的过程中，pcb板放置槽5上放置的正面朝上的环状pcb板3会被弧形转运杆22向靠近螺线中心90的方向向左带动，从而使pcb板放置槽5上的环状pcb板3逐渐向靠近螺线中心90的方向滑动，进而使环状pcb板3槽滑出口5.1方向滑动；

步骤四，随着弧形转运杆22沿螺线中心90继续顺时针旋转，pcb板放置槽5上的环状pcb板3最终会向靠近螺线中心90的方向从滑出口5.1水平向左滑出；

步骤五，pcb板放置槽5上的正面朝上的环状pcb板3水平向左完全滑出后，正面朝上的环状pcb板3会在重力的作用以及弧形转运杆22的约束下向下坠落至挡环29处，此时环状pcb板3仍然以正面朝上的状态套在弧形转运杆22的顺时针端；

步骤六，控制水平输出轴23顺时针缓慢旋转，使弧形转运杆22沿螺线中心90顺时针旋转，使弧形转运杆22的顺时针端的末端22.1重新回到pcb托盘8下方位置；这时控制伸缩杆31伸出，使活塞30在活塞压气通道32内向弧形气压传递通道33方向推进，进而使弧形气压传递通道33内的气压升高，从而使这时的弹性气囊膜35胀大成球状气囊35，这时球状气囊35的直径大于pcb板3的中心孔9内径，从而使套在弧形转运杆22上的环状pcb板3无法从弧形转运杆22的逆时针端滑出；

步骤七，继续控制水平输出轴23顺时针旋转，使弧形转运杆22整体逐渐沿顺时针方向回转至回转座24的上方，这时弧形转运杆22的逆时针端的末端22.1是朝下的，而且这时的球状气囊35高出了pcb板放置槽5的高度；这时套在弧形转运杆22上的环状pcb板3也在重力作用下滑落至弧形转运杆22的逆时针端，这时环状pcb板3已经由正面朝上转变为反面朝上，且这时的环状pcb板3受到球状气囊35的阻挡无法继续向下滑落；

步骤八，控制回转电机，使pcb托盘8沿输出轴11的轴线回转，直至pcb托盘8在回转座24的左侧时的b状态；此时球状气囊35在pcb托盘8上方；

步骤九，控制水平输出轴23逆时针缓慢旋转，使球状气囊35沿水平输出轴23轴线顺时针回转至接触到b状态时的pcb板放置槽5内的上表面；

步骤十，这时控制伸缩杆31缩回，使活塞30在活塞压气通道32内向远离弧形气压传递通道33方向缩回，进而使弧形气压传递通道33内的气压降低到初始状态，球状气囊35自动缓慢缩小成初始状态的弹性气囊膜35，从而使套在弧形转运杆22的顺时针端的反面朝上环状pcb板3因球状气囊35的缩小而下降，最终反面朝上环状pcb板3完全失去了球状气囊35约束后最终向下滑落至b状态时的pcb板放置槽5上；

步骤十一，控制控制水平输出轴23顺时时针旋转，直至弧形转运杆22避开这时工业摄像头4的视线；工业摄像头4对b状态时的pcb板放置槽5上放置的反面朝上的环状pcb板3进行拍摄，从而使工业摄像头4获得了环状pcb板3的反面图像；然后将环状pcb板3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环状pcb板3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、元件形状是否错误从而实现了对环状pcb板3反面的视觉检测，至此，完成了一块pcb板3的正反面视觉检测。

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。