用于控制或识别板型工件的加工站及方法与流程

1.本发明关于一种用于通过多种工具来加工多个板型工件的加工站，例如一种用于加工多个电路板的钻孔或铣削站，以及一种用于控制或识别多个板型工件的方法。


背景技术：

2.x射线材料检测在许多应用中基本上为已知的。为此目的，x射线在一x射线管中产生，并被引导通过一工件。取决于所述被照射材料的厚度及密度，这种辐射减弱至不同的程度。相对较柔软的材料(例如用于加工电路板的由环氧树脂与玻璃纤维织物(fr4)制成的多种复合材料)吸收很少辐射，而相对较坚硬的材料(例如铜)吸收很多辐射。取决于被检查材料的密度及厚度，在x射线图像上可区分暗到亮的结构。
3.迄今为止，已经使用由铝制成的机器工作台的一接收板来控制电路板，所述接收板用于夹紧所述电路板。通过真空可将所述电路板支撑在所述接收板上。此种已知的接收板基本上由一框架(例如40毫米厚的铝框)、一量测区域及一真空区域组成。由于所述铝的厚度完全吸收所述x射线，因此在所述框架的区域无法产生x射线图像。x射线图像只能在设计为一自由空间(所述框架内的一开口)的一量测区域中产生，如此所述x射线可不受阻碍地穿过，并产生x射线图像。由于所述量测区域有限，因此无法完全分析所述电路板。真空场不会分布在整个板件上，而仅会位在所述框架中。因此，所述电路板仅局部被夹紧。这些已知的由铝制成的框型接收板通常也不用于一钻孔或铣削工站中的进一步的加工，因此必须将所述工件重新夹紧。


技术实现要素：

4.相比之下，本发明的目的在于提供一种加工站，例如一x射线钻孔机，在该加工站上，用于x射线检测的一电路板可完全被检查，且快速并安全地被固定在适当的位置上。本发明的另一目标在于提供一种可快速又可靠地控制并识别一电路板的方法。
5.根据本发明具有的一种加工站及一种方法可达成此目的。
6.举例而言，一种用于通过至少一工具来加工多个板型工件的加工站为一种用于加工至少一电路板的钻孔站，特别是一种x射线钻孔机，所述钻孔机另外具有一x射线机。换言之，所述加工站设有至少一x射线辐射源、至少一侦测器及一工作台，所述工作台可位在所述x射线辐射源与所述侦测器之间，欲加工的所述工件可被夹紧在所述工作台上。所述工作台优选地具有一接收板，所述接收板由x射线可穿过的一材料制成，例如一种塑料。因此，在所述接收板不会阻碍x射线辐射的情况下，可通过x射线辐射来控制或检查所述欲加工的工件。
7.另外，所述接收板设有至少一用于抽取空气的抽吸口。在此，所述抽吸口在流动方面与一分配网格相连接，所述分配网格由多个通道及/或多个通孔组成。例如，这些通道在所述接收板的一支撑表面上形成单侧开放的凹陷，例如面向所述x射线辐射源。例如，真空接受板可具有多个用于一真空泵的侧向口。真空分配网格使产生一全表面真空场成为可
能。可替代地或另外，多个通孔(例如，圆形通孔)可通过一网格对所述工件产生平坦的抽吸。
8.根据本发明，围住所述多个通道的所述边缘具有多个倾斜或圆弧的区域，因而不会产生任何尖锐的边缘。在此的目的为在评估期间，所述多个边缘处不会产生任何可见的过渡(transition)。所述多个通道基本上导致材料厚度的差异，从而导致位于所述多个通道之间的多个区域在影像转换器中产生多种对比的情况。由于所述倾斜或圆弧的区域，所述多个边缘不会被清晰地(sharply)成像，并且例如，假如侦测到一边缘时，也不会中断影像处理。
9.假如在接收所述工件的一支撑表面中的所述工作台中使用多个通孔，则所述多个通孔优选地向所述支撑表面倾斜延伸。这也避免材料厚度的差异，从而避免所述影像转换器中的对比。
10.换言之，因此，本发明的一重要方面为在所述x射线检查期间，作为用于所述工件的一支撑物的所述工作台不具有在材料厚度上的任何尖锐边缘的差异及材料上的差异，所述材料上的差异可能在所述工件放置的区域中于所述影像转换器中产生多个尖锐边缘的对比。这可通过多个线性通道中的倾斜或圆弧边缘及/或通过多个倾斜延伸的孔来达成。
11.与多种已知的铝框架相比，根据本发明构想的所述工作台使得即使所述框架、所述量测区域与所述真空区域彼此互相重迭，所有功能皆完全可用而不受限制。换言之，整个工作台可被使用作为一量测区域，并同时具有用于夹紧所述电路板的一全表面真空。
12.另外，这样就可以直接在此工作台上进行其他加工步骤，而不必将所述工件重新夹紧在另一个工作台上。为此，在所述x射线检查过程中，在所述工件与所述工作台之间提供一所谓的备用层(backup layer)已经为有利的。令人惊讶的是，发现所述备用层不妨碍进行所述x射线检查，甚至可改善所述工件在所述工作台上的固定。为此，所述备用层优选地是空气可渗透的，例如以一压制木材所组成的层体的形式。
13.举例而言，所述分配网格限定了多个立方体或立方体形状的支撑元件，所述多个支撑元件具有在所述多个通道之间的倾斜或圆弧边缘。多个倾斜边缘在此初步被理解为所有的非矩形边缘，意即，多个倾斜或断裂的边缘以及多个圆弧的边缘及其组合。特别地，所述多个通道可从所述单侧开放侧至凹槽基部(groove base)逐渐变细。在多个优选的实施例中，所述多个通道的深度可为约3毫米至约10毫米，特别是约5毫米。特别地，通过多个互相垂直或互相平行的通道可形成由所述多个通道所形成的所述真空分配网格。然而，产生一全表面真空场的所述通道的其他方向也为可能的。
14.对于几种应用而言，所述接收板具有一个承载框架为有利的，所述承载框架围绕设有所述分配网格的所述支撑表面。以此种方式，所述框架可有利于形成所述多个抽吸口。另外，可在所述框架的区域中提供密封物。所述承载框架与支撑表面优选地在设计设为一体的。可替代地，所述接收板也可为多部件的。
15.在一优选的实施例中，所述工作台由两个板件组成。在安装位置中，下板件为(真空)接收板，上板件为一盖板。为了防止所述x射线被所述多个板件吸收，例如，所述多个板件由塑料制成。假如在根据本发明的所述加工站中的所述工作台还具有可被固定至所述接收板的一盖板，则所述盖板有利地设有多个通孔(真空孔)，所述多个通孔在流动方面与所述分配网格相连接。这样就可以通过所述多个通孔将空气吸入所述多个通道中，并从此通
过所述多个抽吸口。因此，位在所述盖板上的一工件被紧密地抽真空，从而被固定住。
16.举例而言，利用多个塑胶螺丝将所述盖板固定在所述真空接收板上。这样密封了所述真空抽吸板。为了确保所述真空回路完全关闭，且无法吸入任何外界空气，优选地在所述真空分配网格周围放置一由橡胶制成的密封绳。
17.所述盖板也应当不会在所述x射线图像中产生任何将阻碍评估的尖锐边缘的对比。因此，所述多个真空孔不会被垂直引入所述盖板中，而是以大约45度来制造。所述多个通孔可相对于所述盖板在20度至70度之间倾斜地延伸。
18.一垂直孔会产生材料厚度的差异，进而在所述影像转换器中以一圆形的形式产生对比。相反地，所述多个倾斜固定的孔降低材料厚度的差异，并改变在所述影像转换器中出现的对比形式。因此，所得的x射线图像的形状不像圆形，而是像一长椭圆孔(oblong hole)。圆形基准标记时常用于分析一电路板。所述真空孔的所述长椭圆孔形状的x射线图像不会中断这类型的影像处理，例如在侦测到一圆形时。
19.假如在所述工作台上加工(例如钻孔)所述多个工件，则可在所述工作台提供给所述多个孔的多个位置处提供多个开口。因此，使所述工件退出的一工具不会损坏所述工作台。所述多个开口可为一通孔或盲孔。为了防止来自这类开口的对比，可通过多个可移动的衬套来关闭所述多个开口。
20.所述加工站可进一步具有一评估装置，所述评估装置具有一影像转换器及/或一影像处理装置，并与所述侦侧器相连接。可替代地或另外，所述加工站可具有一数据处理装置，所述用于根据所述侦侧器所接收到的多个信号对一工件进行配准(register)。
21.将根据本发明的一种方法用于控制或识别多个板型工件，例如电路板，特别是在上述类型的加工站中。换言之，所述方法可用于通过使用从外部看不见的一内部结构来对一电路板进行配准及识别，以便基于发现的多个铜垫及多个钻孔来进行识别，以及用于控制并验证先前的多个加工步骤或为之后的多个加工步骤进行校准。
22.所述方法优选地包括以下多个步骤：(a)将一工件放置在一工作台的一接收板上，所述接收板由x射线可穿过的一材料制成，其中所述接收板具有至少一抽吸口及一分配网格，所述分配网格在流动方面与所述至少一抽吸口相连接，并且由多个单侧开放的通道组成，所述多个单侧开放的通道具有倾斜或圆弧的边缘；(b)通过从所述抽吸口及所述分配网格吸出空气，将所述工件固定在所述工作台上；(c)将具有所述工件的所述工作台放置在至少一x射线辐射源与至少一侦测器之间；(d)通过所述至少一x射线辐射源产生x射线，并通过所述侦侧器侦测未被所述工作台及所述工件吸收的x射线；及(e)在一用于控制或识别所述工件的数据处理装置中评估所述侦侧器的多个信号。
23.所述方法的所述多个步骤优选地以上述的顺序按时间先后进行。然而，在一些例子中，在所述顺序中切换各个步骤，例如步骤(b)及(c)，及/或重复单独的或多个步骤是有意义的。例如，可在步骤(d)及(e)之后，通过至少一工具加工所述工件。在加工所述工件之后，可重复步骤(d)及(e)。
24.优选的是，将步骤(d)及(e)作为工件配准的基础，所述工件配准用于识别通过至少一种工具进行加工的所述工件。
附图说明
25.下面将基于多个示例性实施例及多个附图更详细地描述本发明。无论是单独采用或以任何组合采用，本文中的所有描述及/或通过图表描绘的特征均包含本发明的主题，而不管在权利要求书中如何概述或向后引用。
26.示意性地显示在：
27.图1为数字x射线的一基本表示的一侧视图；
28.图2为根据本发明的一接收板的一俯视图；
29.图3为来自图2的一放大细节图；
30.图4为根据一实施例的一工作台的多个组件的一立体图；
31.图5为来自图4的所述工作台的盖板的一放大截面图；及
32.图6为根据本发明的所述工作台的一x射线图像的一部分。
具体实施方式
33.图1示意性地描绘出通过数字x射线进行无损材料检测的基本原理。为此，将一工件1放置在位于一x射线辐射源3与一侦测器4之间的一工作台2上，如此x射线5可穿透所述工件1及所述工作台2。所述x射线5被所述工件1及所述工作台2部分吸收。所述工件1内部的差异(例如各种材料或空腔)导致对x射线5的吸收不同，因此可通过所述侦测器来被辨别为较亮或较暗的结构。
34.从图1中的图示明显看出，所述工作台应允许尽可能均匀地吸收x射线5，以精确地检查所述工件1。所述工作台2的材料密度及/或厚度的巨大差异会在所述x射线图像上将它们显示为暗到亮的结构，其中基于所述工件1内部的吸收，所述结构将与相应较亮或较暗的结构迭置。
35.在本发明的一实施例中，所述工作台2具有一种两件式结构，具体为具有一接收板6及一盖板7，其可紧密地连接在一起，如图4所示。图2显示所述接收板6的一俯视图。在此，所述接收板6具有一基本上封闭的外框8及一支撑表面9，所述支撑表面9被所述框架8包围。所述支撑表面9具有多个通道10，所述多个通道10在一真空分配网格中互相平行及垂直排列。所述多个通道10在流动方面与多个抽吸口11相连接，如此可通过所述多个通道10及抽吸口11吸出空气。
36.从图3中的放大图示明显看出，所述多个通道10被设计成多个凹槽状的凹陷，所述凹陷朝向所述支撑表面9为单侧开放的。因此，通过所述多个通道10减少了所述接收板6的材料厚度，其中在所显示的实施例中，所述多个通道10之间形成有多个立方体元件12(立方体)。然而，这些立方体元件12的边缘13不是矩形的，而是倾斜的或圆弧的或断裂的。因此，所述多个立方体元件12不具有尖锐的边缘，但有一斜角(bevel)，如此在所述多个边缘13处不会产生在所述x射线图像中可见的过渡(transition)。例如，所述多个立方体元件12的所述多个通道10的深度为大约5毫米，如此即使由于材料厚度的差异而在所述影像转换器中产生多种对比，但由于在各个边缘13处的所述斜角，它们不会被清晰地成像，并且也不会中断影像处理。这样能够对所述工件1进行无错误的边缘侦测。
37.图5以截面的方式显示所述盖板7的一部分。从视图3明显看出，所述盖板7具有多个通孔14，所述多个通孔14连接所述接收板6的所述多个通道10与环境(图5的顶部)。在此，
所述多个通孔14的截面明显小于所述多个通道10的宽度，因此所述多个通孔14用作为小型喷嘴或真空孔，所述小型喷嘴或真空孔吸出所述多个通道10中的空气。为了密封的目的，可在所述接收板6与所述盖板7之间设置多个密封绳15。
38.在所显示的实施例中，所述盖板7的特殊特征涉及到多个真空孔的对准。所述盖板的这些通孔14并非垂直的，而是以45度来制造。一垂直孔会产生材料厚度的差异，进而在所述影像转换器中以一圆形的形式产生对比。例如，鉴于一圆形侦测，这将是破坏性的，其中对一电路板的分析也经常是基于圆形基准标记来进行。相反地，所述多个倾斜孔14降低材料厚度的差异，并改变在所述影像转换器中出现的对比形式。
39.在图6中，所得的x射线图像的形状不像圆形，而是像一较亮的长椭圆孔16。所述真空孔的所述长椭圆孔形状的x射线图像不会中断影像处理。在图6中同样明显看出，由于所述多个倾斜边缘13，在一通道10与一立方体元件12之间的过渡17不会在所述x射线图像中锐利地突出。
40.因此，如示例性所示的根据本发明所设计的所述工作台2使通过x射线5来无损地检查一工件1(例如一电路板)，并在所述过程中精确地侦测多个铜垫或多个空腔成为可能。同时，所述工作台2的结构允许通过真空将所述工件1快速且牢固地固定在所述工作台上。这种固定很坚固，因此在通过真空，例如通过多个引入孔，将所述工件1固定在所述工作台2上时，也可对所述工件1进行加工。
41.在此，可通过x射线5检查所述工件1，这不仅在进行加工之前及/或之后控制所述工件1，也可用于识别及配准(register)工件1。基于先前已知的关于一工件1的内部组成的信息，例如空腔的数量与位置或材料差异，因此，可通过利用x射线5进行检查来识别及配准一工件，以便用于随后的多个加工步骤。
42.与图1中将欲加工的工件1直接布置在所述工作台2上的图示不同，可以在所述工作台2与所述工件1之间提供一所谓的备用元件(backup element)，其中在对所述工件1进行加工时，一钻具可穿入其中，而不会损坏所述工作台2。在此，已经证明特别有利的是，所述备用元件为可透气的，例如作为压制木材的一扩散层，从而使所述工作台2暴露于真空抽吸下将所述备用元件及所述工件固定在所述工作台2上。
43.附图标记列表
[0044]1ꢀꢀ
工件
[0045]2ꢀꢀ
工作台
[0046]3ꢀꢀ
x射线辐射源
[0047]4ꢀꢀ
侦测器
[0048]5ꢀꢀ
x射线
[0049]6ꢀꢀ
接收板
[0050]7ꢀꢀ
盖板
[0051]8ꢀꢀ
框架
[0052]9ꢀꢀ
支撑表面
[0053]
10 通道
[0054]
11 抽吸口
[0055]
12 立方体元件
[0056]
13 边缘
[0057]
14 通孔
[0058]
15 密封绳
[0059]
16 长椭圆孔
[0060]
17 过渡