一种避免送料过程中吸取较轻和较薄板料的方法与流程

本发明涉及pcb检测技术领域，具体为一种避免送料过程中吸取较轻和较薄板料的方法。

背景技术：

近十几年来，我国印制电路板制造行业发展迅速，总产值、总产量双双位居世界第一。由于电子产品日新月异，价格战改变了供应链的结构，中国兼具产业分布、成本和市场优势，已经成为全球最重要的印制电路板生产基地，印制电路板从单层发展到双面板、多层板和挠性板，并不断地向高精度、高密度和高可靠性方向发展。不断缩小体积、减少成本、提高性能，使得印制电路板在未来电子产品的发展过程中，仍然保持强大的生命力。

未来印制电路板生产制造技术发展趋势是在性能上向高密度、高精度、细孔径、细导线、小间距、高可靠、多层化、高速传输、轻量、薄型方向发展，可见市场上将会越来越多轻量、薄型pcb板，针对较轻和较薄板料在全自动送料过程中经常出现抓取失误的现象，必须采取相应措施减少甚至避免失误，从而提高机械手抓板效率，进而促进全自动飞针测试机生产效率。鉴于此，我们提出一种避免送料过程中吸取较轻和较薄板料的方法。

技术实现要素：

为了弥补以上不足，本发明提供了一种避免送料过程中吸取较轻和较薄板料的方法。

本发明的技术方案是：

一种避免送料过程中吸取较轻和较薄板料的方法，包括如下步骤：

步骤一、真空吸盘在机械手的带动下慢慢靠近pcb板，此时随着真空吸盘与pcb板的距离的改变，将触动电容式接近开关，使其发出信号，启动真空吸盘吸取pcb板；另一方面随着吸嘴与pcb板之间的气压的改变，也将触动真空压力传感器使其发出信号，传送上料储存架已有pcb板的信息，机械手将根据所获取的信息首先在pcb板中部位置实施轻压动作，但不启动真空发声器，使得一摞pcb板稍微摆放紧凑；

步骤二、机械手将根据pcb板实际外形尺寸信息，将真空吸盘稍微上移，并与pcb板成锐角，利用真空吸盘最上面一排吸嘴去吸取pcb板，排除多余位置的吸附作用，使得pcb板在吸嘴与其自身重力的双重作用下绕着pcb板底边而倾倒，此时真空吸盘顺势摆动并与pcb板全面结合，实现顺利抓取pcb板的过程；

步骤三、当pcb板边缘部分较为不规则，空孔位较多，不利于真空吸盘吸取，则真空吸盘将根据真空压力传感器测定值，再对真空吸盘沿着pcb板平面上下微调，直至能利用最上一排吸嘴吸取到pcb板为止；

步骤四、机械手抓取pcb板后，移动至激光检测区域；

步骤五、当激光检测区域检测到板厚b为设定值时，机械手将紧着下一步动作，当激光检测区域检测到板厚b大于设定值时，机械手将重新抓板，此时关闭真空发生器，利用真空吸盘中最上一排吸吸嘴去间隔开两片紧挨在一起pcb板，紧接着再次启动真空发生器，吸取分开的pcb板，从而顺利实现真空吸盘抓取一片pcb板的动作。

作为优选的技术方案，所述机械手通过螺丝安装于飞针测试机的机架上，所述机械手的一侧安装有上料储存架，所述pcb板放置于上料储存架上。

作为优选的技术方案，所述机械手包括固定安装于机架上的固定安装底板，所述固定安装底板上设有一级驱动电机，一级驱动电机的输出轴连接有小带轮，所述小带轮的一侧通过传送带连接有大带轮，所述大带轮上安装有二级传动立柱，所述二级传动立柱上安装有二级驱动电机，二级驱动电机的输出轴链接有二级旋转轮，所述二级旋转轮上安装有三级传动立柱，所述三级传动立柱上安装有三级驱动电机，三级驱动电机的输出轴连接有三级旋转轮，所述三级旋转轮上安装有四级传动立柱，所述四级传动立柱上安装有四级驱动电机，四级驱动电机的输出轴连接有四级旋转轮，所述四级旋转轮上安装有真空吸盘固定板。

作为优选的技术方案，所述真空吸盘固定安装于真空吸盘固定板末端。

作为优选的技术方案，所述上料储存架靠近机械手的末端的正下方设有激光位移传感器支架，所述激光位移传感器支架上安装有激光位移传感器，所述激光位移传感器上安装有激光发射器。

作为优选的技术方案，所述激光发射器斜向上发出激光束形成激光检测区域。

作为优选的技术方案，所述设定值为单块pcb板的板厚。

作为优选的技术方案，所述真空吸盘的背面设有两个相互对称的真空压力传感器，两个真空压力传感器之间设有真空发生器，所述真空吸盘的正面设有若干吸嘴，且真空吸盘的正面靠近顶面的位置设有电容式接近开关，真空吸盘的正面位于中心位置设有ccd摄像头。

作为优选的技术方案，所述真空吸盘是一个封闭的空心体，真空发生器通过真空管连接到真空吸盘，吸嘴安装固定在真空吸盘上，并按线性排列。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过改进型真空吸盘的设计，能够有效避免在pcb板检测过程中对于较轻和较薄板料抓取失误的现象出现，大大提高机械手抓板效率。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明机械手的整体结构示意图；

图3为本发明真空吸盘的结构示意图；

图4为本发明真空吸盘的正视图；

图5为本发明电容式接近开关的工作电路原理图；

图6为本发明真空发生器的工作原理示意图；

图7为本发明真空吸盘的控制模块图其一；

图8为本发明真空吸盘的控制模块图其二；

图9为本发明激光位移传感器检测过程中时间状态分布图。

图中：机架1、机械手2、固定安装底板20、小带轮21、大带轮22、二级传动立柱23、二级旋转轮24、三级传动立柱25、三级旋转轮26、四级传动立柱27、四级旋转轮28、真空吸盘固定板29、真空吸盘3、真空发生器30、真空压力传感器31、吸嘴32、电容式接近开关33、ccd摄像头34、上料储存架4、pcb板5、激光检测区域6、激光位移传感器支架7、激光位移传感器8、激光发射器9。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：

一种避免送料过程中吸取较轻和较薄板料的方法，包括如下步骤：

步骤一、真空吸盘3在机械手2的带动下慢慢靠近pcb板5，此时随着真空吸盘3与pcb板5的距离的改变，将触动电容式接近开关33，使其发出信号，启动真空吸盘3吸取pcb板5；另一方面随着吸嘴32与pcb板5之间的气压的改变，也将触动真空压力传感器31使其发出信号，传送上料储存架4已有pcb板5的信息，机械手2将根据所获取的信息首先在pcb板5中部位置实施轻压动作，但不启动真空发声器30，使得一摞pcb板5稍微摆放紧凑；

步骤二、机械手2将根据pcb板5实际外形尺寸信息，将真空吸盘3稍微上移，并与pcb板5成锐角，利用真空吸盘3最上面一排吸嘴32去吸取pcb板5，排除多余位置的吸附作用，使得pcb板5在吸嘴32与其自身重力的双重作用下绕着pcb板5底边而倾倒，此时真空吸盘3顺势摆动并与pcb板5全面结合，实现顺利抓取pcb板5的过程；

步骤三、当pcb板5边缘部分较为不规则，空孔位较多，不利于真空吸盘3吸取，则真空吸盘3将根据真空压力传感器31测定值，再对真空吸盘3沿着pcb板5平面上下微调，直至能利用最上一排吸嘴32吸取到pcb板5为止；

步骤四、机械手抓取pcb板后，移动至激光检测区域6；

步骤五、当激光检测区域6检测到板厚b为设定值时，机械手2将紧着下一步动作，当激光检测区域6检测到板厚b大于设定值时，机械手2将重新抓板，此时关闭真空发生器30，利用真空吸盘33中最上一排吸吸嘴32去间隔开两片紧挨在一起pcb板5，紧接着再次启动真空发生器30，吸取分开的pcb板5，从而顺利实现真空吸盘3抓取一片pcb板5的动作。

本实施例中，机械手2通过螺丝安装于飞针测试机的机架1上，机械手2的一侧安装有上料储存架4，pcb板5放置于上料储存架4上。

本实施例中，机械手2包括固定安装于机架1上的固定安装底板20，固定安装底板20上设有一级驱动电机，一级驱动电机的输出轴连接有小带轮21，小带轮21的一侧通过传送带连接有大带轮22，大带轮22上安装有二级传动立柱23，二级传动立柱23上安装有二级驱动电机，二级驱动电机的输出轴链接有二级旋转轮24，二级旋转轮24上安装有三级传动立柱25，三级传动立柱25上安装有三级驱动电机，三级驱动电机的输出轴连接有三级旋转轮26，三级旋转轮26上安装有四级传动立柱27，四级传动立柱27上安装有四级驱动电机，四级驱动电机的输出轴连接有四级旋转轮28，四级旋转轮28上安装有真空吸盘固定板29。

本实施例中，真空吸盘3固定安装于真空吸盘固定板29末端。

本实施例中，上料储存架4靠近机械手2的末端的正下方设有激光位移传感器支架7，激光位移传感器支架7上安装有激光位移传感器8，激光位移传感器8上安装有激光发射器9。

本实施例中，激光发射器9斜向上发出激光束形成激光检测区域6。

本实施例中，设定值为单块pcb板5的板厚。

本实施例中，真空吸盘3的背面设有两个相互对称的真空压力传感器31，两个真空压力传感器31之间设有真空发生器30，真空吸盘3的正面设有若干吸嘴32，且真空吸盘3的正面靠近顶面的位置设有电容式接近开关33，真空吸盘3的正面位于中心位置设有ccd摄像头34。

本实施例中，真空吸盘3是一个封闭的空心体，真空发生器30通过真空管连接到真空吸盘3，吸嘴32安装固定在真空吸盘3上，并按线性排列，真空发声器30为真空吸盘3提供真空，并通过吸嘴32吸取固定pcb板5，真空压力传感器31用于测量真空吸盘3内的真空度，真空压力传感器31具有模拟量输出，提供与所需真空值成比例的信号，该信号连接到模拟数字转化器上，并进一步连接到控制计算机中用于数据分析处理。

值得说明的是，真空发生器30的工作原理是利用了流体力学的理论，由流体力学可知，对于不可压缩空气气体(气体在低速进，可近似认为是不可压缩空气)的连续性方程为：

a1v1＝a2v2，

式中a1，a2为管道的截面面积，单位为m2，v1，v2为气流流速，单位为m/s，由上式可知，截面增大，流速减小；截面减小，流速增大。

对于水平管路，按不可压缩空气的伯努里理想能量方程为

p1+1/2ρv1²＝p2+1/2ρv2²，

式中p1，p2为截面a1，a2处相应的压力，单位为pa，v1，v2为截面a1，a2处相应的流速，单位为m/s，ρ为空气的密度，单位为kg/m2；

由上式可知，流速增大，压力降低，当v2＞＞v1时，p1＞＞p2，当v2增加到一定值，p2将小于一个大气压务，即产生负压，故可用增大流速来获得负压，产生吸力。

值得说明的是，真空压力传感器31的工作原理为介质的压力直接作用在真空压力传感器31的膜片上，使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使真空压力传感器31的电阻发生变化，用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这个压力的标准信号。

需要补充的是，真空发生器30启动后，第一种情况是如果此时真空吸盘3上的所有吸嘴32都与pcb板5接触，即相当于真空吸盘3处于闭合状态时，真空吸盘3将产生50％的真空度，此时可以通过真空压力传感器31进行测量；第二种情况是如果此时真空吸盘3上的所有吸嘴32均没有与pcb板5接触，即相当于真空吸盘3处于开放状态时，真空吸盘3内的真空值下降到10％的水平，此时同样可以通过真空压力传感器31进行测量。

值得说明的是，电容式接近开关33的工作原理为：当没有被测物体靠近电容式接近开关33时，c1与c2很小，lc振荡器停振，当被测物体朝着电容式接近开关33的两个同心圆电极靠近时，两个电极与被测物体构成串联等效电容c，当c增大到设定值时，lc振荡器起振(工作电流随之增大)，振荡器的高频输出电压u0经二极管vd检波和rc低通滤波器滤波，得到正半周信号的平均值，经直流电压放大电路放大后的输出电压u01与基准电压ur进行比较，若u01超过基准电压时，比较器翻转，产生动作信号，当被测物是导电金属物体时，即使两者的距离较远，但等效电容c仍较大，lc回路较容易起振，灵敏度较高；若被测物的面积小于电容式接近开关33直径的2倍时，灵敏度显著降低，因此，机械手2上的真空吸盘3能够借助电容式接近开关33就能准确判断前方是否pcb板5。

值得说明的是，激光位移传感器8具体的检测过程如下：

1)当运动开始时(t＝0)，pcb板5位于激光束之外，激光位移传感器8没有检测到任何物体，因为在有效距离区域内没有任何物体，所以距离值是最大限制；

2)当pcb板5进入激光束时(t＝t1)，激光位移传感器8检测到pcb板5的下边缘，并且有效区域内的距离值处于合理的值；

3)当pcb板5继续移动并离开激光束时t＝t2，激光束在也没有检测到任何物体，并且值返回到最大限制；

4)通过激光位移传感器8自身的处理器可以确定t1和t2值，令整个运行过程是匀速运动同时可以确定该速度v值，最终我们可以通过计算来确定pcb板5板厚s值，如下：

s＝v*t2-t1，

其中v是采集期间pcb板5的已知恒定移动速度；在上述过程中，t1值的确定是可以保证的，如上图所示当有物体进入激光束范围时，距离值将从max值变动为合理值，此时起始时间为t1；在上述过程中，t2值的确定是可以保证的，当有物体离开激光束范围时，距离值将从合理值变动为max值，此时终止时间为t2；在上述过程中，无需考虑传感器和pcb板5之间的绝对距离值，只需保证被测物体在传感器测量范围内，这就允许机械手2在抓取不同pcb板5时在整个检测的运动过程中与激光位移传感器8垂直方向上的距离不是一个固定值，而是一个范围值，此处凸显整个检测过程的灵活性；我们仅需求得增量值：δ＝t2-t1，而t1或t2的绝对位置不重要。这就允许整个检测运动过程中对移动的起点和终点具有一定高容差；

5)根据对比结果数字信号处理器再输出至控制计算机，由控制计算机对机械手2上的真空吸盘3发出控制指令。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。