一种圆环pcb电路板的光学检测系统与检测方法与流程

本发明属于电路板光学检测领域。

背景技术：

环形led灯等产品内部的pcb板呈环形，在生产过程中可以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，本发明提供一种能双面检测的圆环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，本发明的一种圆环pcb电路板的光学检测系统，包括回转检测机构和翻面机构；所述回转检测机构上能放置若干水平的圆环pcb板；所述翻面机构能对所述回转检测机构上放置的圆环pcb板进行翻面。

进一步的，所述回转检测机构包括升降器，所述升降器的升降杆上端固定安装有竖向回转电机，所述竖向回转电机的上端的回转输出轴的上端同轴心一体化连接有水平回转圆盘，所述回转圆盘的四周呈圆周阵列分布有若干水平支撑杆，各所述水平支撑杆的延伸方向均与所述水平回转圆盘的径向方向平行；各所述水平支撑杆的末端均固定连接有一个pcb放置座；各所述pcb放置座上均设置有pcb板放置槽，所述pcb板放置槽的一侧设置有滑出口，pcb板放置槽内放置的圆环pcb板能从滑出口水平滑出，各所述pcb板放置槽的滑出口均位于远离回转圆盘的一侧。

进一步的，还包括镜头朝下的第一光学摄像头和第二光学摄像头，所述水平回转圆盘的回转能使各所述pcb放置座逐次经过第一光学摄像头和第二光学摄像头的正下方；所述第一光学摄像头和第二光学摄像头的壳体分别通过第一支架和第二支架固定于所述竖向回转电机的机壳上，各所述pcb板放置槽的底部镂空设置有窗口，pcb板放置槽上放置的圆环pcb板的中心孔与所述窗口竖向贯通。

进一步的，在竖向回转电机的驱动下，若干pcb放置座能逐次对应到所述翻面机构，所述翻面机构能将所对应的pcb放置座上pcb板放置槽内水平放置的圆环pcb板翻面。

进一步的，所述翻面机构包括回转器，所述回转器上设置有竖向的回转轴，所述回转轴能沿自身轴线回转；所述回转轴上还固定安装有电机支架，还包括第一步进电机，所述第一步进电机的第一输出轴的轴线与水平面平行，所述第一步进电机的机壳固定安装在所述电机支架的上端；所述第一步进电机整体随所述回转轴同步回转；第一输出轴的末端同轴心固定有第一柱状座，还包括圆弧状的圆弧翻板管，圆弧翻板管的逆时针端通过连接杆固定连接第一柱状座；第一柱状座的轴心处的回转中心h与圆弧翻板管的圆弧圆心s形成间距；回转中心h与圆弧翻板管顺时针端的距离记为r1，回转中心h与圆弧翻板管9逆时针端的距离记为r2；满足r1＞r2。

进一步的，还包括第二步进电机，第二步进电机的第二输出轴的轴线与第一输出轴的轴线平行，且第二输出轴的轴线经过圆弧圆心s；第二步进电机的机壳通过固定杆与第一柱状座固定连接；第二步进电机的机壳随第一柱状座沿回转中心h回转；还包括圆心与圆弧圆心s重合的弧形气囊吹气管，弧形气囊吹气管的弧形圆心角大于圆弧翻板管的弧形圆心角；弧形气囊吹气管的逆时针端通过吹气管支撑固定连接第二输出轴；第二步进电机能驱动弧形气囊吹气管随吹气管支撑沿圆弧圆心s回转；弧形气囊吹气管的圆弧半径与圆弧翻板管的圆弧半径一致；圆弧翻板管的内部沿自身弧线方向贯通设置有吹气管穿过通道；弧形气囊吹气管的顺时针端沿圆弧圆心s的顺时针回转能穿过吹气管穿过通道；弧形气囊吹气管的内部为吹气通道，弧形气囊吹气管的顺时针端端部密封设置有弹性气囊膜，吹气通道内的气压增大后会使弹性气囊膜胀大成球形气囊，球形气囊的直径大于圆环pcb板的中心孔内径；吹气管支撑上安装有气泵，气泵的气压导出端通过导气管连通吹气通道，气泵不运行时导气管连通外界；圆环pcb板的中心孔内径大于圆弧翻板管的外径。

进一步的，一种圆环pcb电路板的光学检测系统：

所述圆弧翻板管的顺时针端部沿回转中心h顺时针回转的路径记为回转路径；

任意一个pcb放置座与所述翻面机构对应时，所述回转路径经过所对应pcb放置座的圆弧翻板管上放置的圆环pcb板的中心孔。

进一步的，一种圆环pcb电路板的光学检测系统的工作方法：

步骤一，将第一块正面朝上的圆环pcb板水平放置在任意一个pcb放置座上圆弧翻板管内，然后驱动竖向回转电机，使水平回转圆盘回转，水平回转圆盘的回转使放置有第一块圆环pcb板的pcb放置座先经过第一光学摄像头的正下方一次，放置有正面朝上的第一块圆环pcb板的pcb放置座经过第一光学摄像头的正下方时，第一光学摄像头对正下方pcb放置座上放置的正面朝上的第一块圆环pcb板进行拍摄，从而使第一光学摄像头获得了第一块圆环pcb板的正面图像；然后将第一块圆环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第一块圆环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第一块圆环pcb板正面的视觉检测；

然后继续控制水平回转圆盘回转，直至放置有第一块圆环pcb板的pcb放置座对应到翻面机构，放置有第一块圆环pcb板的pcb放置座对应到翻面机构时，圆弧翻板管的顺时针端部沿回转中心h的顺时针回转路径刚好穿过第一块所述圆环pcb板的中心孔；

步骤二，控制第一步进电机，使第一柱状座顺时针回转，进而使圆弧翻板管沿第一柱状座的回转中心h缓慢顺时针回转；直至圆弧翻板管的顺时针端部向上穿过所对应窗口和pcb板放置槽上放置的圆环pcb板的中心孔；从而使第一块圆环pcb板的中心孔套于圆弧翻板管的顺时针端部；

步骤三，使第一柱状座继续顺时针回转，进而使圆弧翻板管沿第一柱状座的回转中心h继续缓慢顺时针回转，由于回转中心h与所述圆弧翻板管的圆弧圆心s不重合；且满足r1＞r2；圆弧翻板管沿第一柱状座的回转中心h继续缓慢顺时针回转的过程中，pcb板放置槽上放置的第一块正面朝上的圆环pcb板会被圆弧翻板管向远离水平回转圆盘的方向带动，从而使pcb板放置槽上的圆环pcb板逐渐向远离水平回转圆盘的方向带动；

步骤四，随着圆弧翻板管继续沿回转中心h顺时针回转，pcb板放置槽上的圆环pcb板最终会向远离水平回转圆盘的方向从滑出口水平滑出；

步骤五，pcb板放置槽上的正面朝上的圆环pcb板水平向右完全滑出后，正面朝上的圆环pcb板会在重力的作用以及圆弧翻板管的约束下向下坠落至圆弧翻板管逆时针端部处并被连接杆阻挡，此时圆环pcb板仍然以正面朝上的状态套在圆弧翻板管的逆时针端部；

步骤六，控制第二步进电机，使第二输出轴顺时针旋转，进而使弧形气囊吹气管沿圆弧圆心s顺时针回转，弧形气囊吹气管的顺时针端逐渐沿顺时针方向穿过吹气管穿过通道，直至弧形气囊吹气管的顺时针端与圆弧翻板管的顺时针端重合，然后让第二步进电机进入刹车状态，进而使弧形气囊吹气管的顺时针端处的弹性气囊膜刚好处在圆弧翻板管的顺时针位置；

步骤七，控制气泵，使弧形气囊吹气管的内部的吹气通道中的气压增大，弧形气囊吹气管的内部的吹气通道内的气压增大后使弹性气囊膜胀大成球形气囊，这时球形气囊的直径大于圆环pcb板的中心孔内径，从而使后续过程中套在圆弧翻板管上的圆环pcb板无法从圆弧翻板管的顺时针端滑出；

与此同时，为了避免后一个步骤过程中的运动干涉；控制回转轴沿自身轴线回转10°至20°，从而使圆弧翻板管和弧形气囊吹气管跟着沿回转轴轴线回转10°至20°；

步骤八，控制第一步进电机，使第一柱状座逆时针回转，进而使圆弧翻板管以及弧形气囊吹气管共同沿第一柱状座的回转中心h缓慢逆时针回转；直至使圆弧翻板管整体逐渐沿逆时针方向回转至第一柱状座的上方位置，且圆弧翻板管的顺时针端部为朝下的状态，这时套在圆弧翻板管上的圆环pcb板也在重力作用下滑落至圆弧翻板管的顺时针端，这时圆环pcb板已经由正面朝上转变为反面朝上，且这时的圆环pcb板受到球形气囊的阻挡无法继续向下滑落；

步骤九，这时通过控制升降器来调节各pcb放置座的高度，使各pcb放置座的高度刚好低出这时球形气囊的高度；

步骤十，控制回转轴沿自身轴线回转，从而使球形气囊和被球形气囊托起的反面朝上的圆环pcb板跟着沿回转轴轴线回转；直至球形气囊到达与翻面机构对应的pcb放置座正上方；

步骤十一，关闭气泵，使弧形气囊吹气管的内部的吹气通道中的气压恢复到常压，球形气囊自动缓慢缩小成初始状态的弹性气囊膜从而使套在圆弧翻板管的顺时针端的反面朝上圆环pcb板因球形气囊的缩小而下降，最终反面朝上圆环pcb板完全失去了球形气囊约束后最终向下滑落至对应的pcb放置座的pcb板放置槽上；

步骤十二，驱动竖向回转电机，使水平回转圆盘回转，水平回转圆盘的回转使放置有反面朝上的圆环pcb板的pcb放置座经过第二光学摄像头的正下方一次，放置有反面朝上的第一块圆环pcb板的pcb放置座经过第二光学摄像头的正下方时，第二光学摄像头对正下方pcb放置座上放置的反面朝上的第一块圆环pcb板进行拍摄，从而使第二光学摄像头获得了第一块圆环pcb板的反面图像；然后将第一块圆环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第一块圆环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第一块圆环pcb板反面面的视觉检测；

至此已经实现了对第一块圆环pcb板的正反面检测；

步骤十三，取走pcb板放置槽上已经正反面检测的圆环pcb板。

有益效果：本发明的能实现针对环状pcb的正反面光学检测，具体的技术进步详见说明书的“步骤一”至“步骤十三”。

附图说明

附图1为本装置的整体正视图；

附图2为本装置的回转检测机构结构示意图；

附图3为pcb放置座的结构示意图；

附图4为翻面机构结构示意图；

附图5为翻面机构的剖视图；

附图6为弧形气囊吹气管的顺时针端沿圆弧圆心s的刚好顺时针回转穿过吹气管穿过通道时的示意图；

附图7为附图6的基础上弹性气囊膜胀大成球形气囊的示意图；

附图8为“步骤一”结束时的状态示意图；

附图9为“步骤二”结束时的状态示意图；

附图10为“步骤三”结束时的状态示意图；

附图11为“步骤四”结束时的状态示意图；

附图12为“步骤五”结束时的状态示意图；

附图13为“步骤六”结束时的状态示意图；

附图14为“步骤七”结束时的状态示意图；

附图15为“步骤八”结束时的状态示意图；

附图16为“步骤九”结束时的状态示意图；

附图17为“步骤十”结束时的状态示意图。

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17所示的一种圆环pcb电路板的光学检测系统，如图1，包括回转检测机构1和翻面机构2；所述回转检测机构1上能放置若干水平的圆环pcb板24；所述翻面机构2能对所述回转检测机构1上放置的圆环pcb板24进行翻面。

所述回转检测机构1包括升降器5，所述升降器5的升降杆4上端固定安装有竖向回转电机3，所述竖向回转电机3的上端的回转输出轴19的上端同轴心一体化连接有水平回转圆盘20，所述回转圆盘20的四周呈圆周阵列分布有若干水平支撑杆21，各所述水平支撑杆21的延伸方向均与所述水平回转圆盘20的径向方向平行；各所述水平支撑杆21的末端均固定连接有一个pcb放置座22；各所述pcb放置座22上均设置有pcb板放置槽23，所述pcb板放置槽23的一侧设置有滑出口23.1，pcb板放置槽23内放置的圆环pcb板24能从滑出口23.1水平滑出，各所述pcb板放置槽23的滑出口23.1均位于远离回转圆盘20的一侧。

还包括镜头朝下的第一光学摄像头17和第二光学摄像头17，所述水平回转圆盘20的回转能使各所述pcb放置座22逐次经过第一光学摄像头17和第二光学摄像头17的正下方；所述第一光学摄像头17和第二光学摄像头17的壳体分别通过第一支架15和第二支架16固定于所述竖向回转电机3的机壳上，各所述pcb板放置槽23的底部镂空设置有窗口26，pcb板放置槽23上放置的圆环pcb板24的中心孔25与所述窗口26竖向贯通。

在竖向回转电机3的驱动下，若干pcb放置座22能逐次对应到所述翻面机构2，所述翻面机构2能将所对应的pcb放置座22上pcb板放置槽23内水平放置的圆环pcb板24翻面。

所述翻面机构2包括回转器7，所述回转器7上设置有竖向的回转轴6，所述回转轴6能沿自身轴线回转；所述回转轴6上还固定安装有电机支架8，还包括第一步进电机37，所述第一步进电机37的第一输出轴50的轴线与水平面平行，所述第一步进电机37的机壳固定安装在所述电机支架8的上端；所述第一步进电机37整体随所述回转轴6同步回转；第一输出轴50的末端同轴心固定有第一柱状座34，还包括圆弧状的圆弧翻板管9，圆弧翻板管9的逆时针端通过连接杆36固定连接第一柱状座34；第一柱状座34的轴心处的回转中心h与圆弧翻板管9的圆弧圆心s形成间距；回转中心h与圆弧翻板管9顺时针端的距离记为r1，回转中心h与圆弧翻板管9逆时针端的距离记为r2；满足r1＞r2。

还包括第二步进电机32，第二步进电机32的第二输出轴12的轴线与第一输出轴50的轴线平行，且第二输出轴12的轴线经过圆弧圆心s；第二步进电机32的机壳通过固定杆33与第一柱状座34固定连接；第二步进电机32的机壳随第一柱状座34沿回转中心h回转；还包括圆心与圆弧圆心s重合的弧形气囊吹气管13，弧形气囊吹气管13的弧形圆心角大于圆弧翻板管9的弧形圆心角；弧形气囊吹气管13的逆时针端通过吹气管支撑29固定连接第二输出轴12；第二步进电机32能驱动弧形气囊吹气管13随吹气管支撑29沿圆弧圆心s回转；弧形气囊吹气管13的圆弧半径与圆弧翻板管9的圆弧半径一致；圆弧翻板管9的内部沿自身弧线方向贯通设置有吹气管穿过通道27；弧形气囊吹气管13的顺时针端沿圆弧圆心s的顺时针回转能穿过吹气管穿过通道27；弧形气囊吹气管13的内部为吹气通道28，弧形气囊吹气管13的顺时针端端部密封设置有弹性气囊膜35，吹气通道28内的气压增大后会使弹性气囊膜35胀大成球形气囊40，球形气囊40的直径大于圆环pcb板24的中心孔25内径；吹气管支撑29上安装有气泵31，气泵31的气压导出端通过导气管30连通吹气通道28，气泵31不运行时导气管30连通外界；圆环pcb板24的中心孔25内径大于圆弧翻板管9的外径。

所述圆弧翻板管9的顺时针端部9.1沿回转中心h顺时针回转的路径记为回转路径；

任意一个pcb放置座22与所述翻面机构2对应时，所述回转路径经过所对应pcb放置座22的圆弧翻板管9上放置的圆环pcb板24的中心孔25。

一种圆环pcb电路板的光学检测系统的工作方法(如图8至17)：

步骤一，将第一块正面朝上的圆环pcb板24水平放置在任意一个pcb放置座22上圆弧翻板管9内，然后驱动竖向回转电机3，使水平回转圆盘20回转，水平回转圆盘20的回转使放置有第一块圆环pcb板24的pcb放置座22先经过第一光学摄像头17的正下方一次，放置有正面朝上的第一块圆环pcb板24的pcb放置座22经过第一光学摄像头17的正下方时，第一光学摄像头17对正下方pcb放置座22上放置的正面朝上的第一块圆环pcb板24进行拍摄，从而使第一光学摄像头17获得了第一块圆环pcb板24的正面图像；然后将第一块圆环pcb板24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第一块圆环pcb板24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第一块圆环pcb板24正面的视觉检测；

然后继续控制水平回转圆盘20回转，直至放置有第一块圆环pcb板24的pcb放置座22对应到翻面机构2，放置有第一块圆环pcb板24的pcb放置座22对应到翻面机构2时，圆弧翻板管9的顺时针端部9.1沿回转中心h的顺时针回转路径刚好穿过第一块所述圆环pcb板24的中心孔25；

步骤二，控制第一步进电机37，使第一柱状座34顺时针回转，进而使圆弧翻板管9沿第一柱状座34的回转中心h缓慢顺时针回转；直至圆弧翻板管9的顺时针端部9.1向上穿过所对应窗口26和pcb板放置槽23上放置的圆环pcb板24的中心孔25；从而使第一块圆环pcb板24的中心孔25套于圆弧翻板管9的顺时针端部9.1；

步骤三，使第一柱状座34继续顺时针回转，进而使圆弧翻板管9沿第一柱状座34的回转中心h继续缓慢顺时针回转，由于回转中心h与所述圆弧翻板管9的圆弧圆心s不重合；且满足r1＞r2；圆弧翻板管9沿第一柱状座34的回转中心h继续缓慢顺时针回转的过程中，pcb板放置槽23上放置的第一块正面朝上的圆环pcb板24会被圆弧翻板管9向远离水平回转圆盘20的方向带动，从而使pcb板放置槽23上的圆环pcb板24逐渐向远离水平回转圆盘20的方向带动；

步骤四，随着圆弧翻板管9继续沿回转中心h顺时针回转，pcb板放置槽23上的圆环pcb板24最终会向远离水平回转圆盘20的方向从滑出口23.1水平滑出；

步骤五，pcb板放置槽23上的正面朝上的圆环pcb板24水平向右完全滑出后，正面朝上的圆环pcb板24会在重力的作用以及圆弧翻板管9的约束下向下坠落至圆弧翻板管9逆时针端部9.2处并被连接杆36阻挡，此时圆环pcb板24仍然以正面朝上的状态套在圆弧翻板管9的逆时针端部9.2；

步骤六，控制第二步进电机32，使第二输出轴12顺时针旋转，进而使弧形气囊吹气管13沿圆弧圆心s顺时针回转，弧形气囊吹气管13的顺时针端逐渐沿顺时针方向穿过吹气管穿过通道27，直至弧形气囊吹气管13的顺时针端与圆弧翻板管9的顺时针端重合，然后让第二步进电机32进入刹车状态，进而使弧形气囊吹气管13的顺时针端处的弹性气囊膜35刚好处在圆弧翻板管9的顺时针位置；

步骤七，控制气泵31，使弧形气囊吹气管13的内部的吹气通道中的气压增大，弧形气囊吹气管13的内部的吹气通道28内的气压增大后使弹性气囊膜35胀大成球形气囊40，这时球形气囊40的直径大于圆环pcb板24的中心孔25内径，从而使后续过程中套在圆弧翻板管9上的圆环pcb板24无法从圆弧翻板管9的顺时针端滑出；

与此同时，为了避免后一个步骤过程中的运动干涉；控制回转轴6沿自身轴线回转10°至20°，从而使圆弧翻板管9和弧形气囊吹气管13跟着沿回转轴6轴线回转10°至20°；

步骤八，控制第一步进电机37，使第一柱状座34逆时针回转，进而使圆弧翻板管9以及弧形气囊吹气管13共同沿第一柱状座34的回转中心h缓慢逆时针回转；直至使圆弧翻板管9整体逐渐沿逆时针方向回转至第一柱状座34的上方位置，且圆弧翻板管9的顺时针端部9.1为朝下的状态，这时套在圆弧翻板管9上的圆环pcb板24也在重力作用下滑落至圆弧翻板管9的顺时针端，这时圆环pcb板24已经由正面朝上转变为反面朝上，且这时的圆环pcb板24受到球形气囊40的阻挡无法继续向下滑落；

步骤九，这时通过控制升降器5来调节各pcb放置座22的高度，使各pcb放置座22的高度刚好低出这时球形气囊40的高度；

步骤十，控制回转轴6沿自身轴线回转，从而使球形气囊40和被球形气囊托起的反面朝上的圆环pcb板24跟着沿回转轴6轴线回转；直至球形气囊40到达与翻面机构2对应的pcb放置座22正上方；

步骤十一，关闭气泵31，使弧形气囊吹气管13的内部的吹气通道28中的气压恢复到常压，球形气囊40自动缓慢缩小成初始状态的弹性气囊膜35从而使套在圆弧翻板管9的顺时针端的反面朝上圆环pcb板24因球形气囊40的缩小而下降，最终反面朝上圆环pcb板24完全失去了球形气囊40约束后最终向下滑落至对应的pcb放置座22的pcb板放置槽23上；

步骤十二，驱动竖向回转电机3，使水平回转圆盘20回转，水平回转圆盘20的回转使放置有反面朝上的圆环pcb板24的pcb放置座22经过第二光学摄像头18的正下方一次，放置有反面朝上的第一块圆环pcb板24的pcb放置座22经过第二光学摄像头18的正下方时，第二光学摄像头18对正下方pcb放置座22上放置的反面朝上的第一块圆环pcb板24进行拍摄，从而使第二光学摄像头18获得了第一块圆环pcb板24的反面图像；然后将第一块圆环pcb板24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第一块圆环pcb板24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第一块圆环pcb板24反面面的视觉检测；

至此已经实现了对第一块圆环pcb板24的正反面检测；

步骤十三，取走pcb板放置槽23上已经正反面检测的圆环pcb板24。

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。