环状PCB板的上下面光学检测系统与工作方法与流程

本发明属于视觉检测领域。

背景技术：

要实现pcb板的双面视觉检测，往往需要设计一种结构复杂的翻板结构，环状led灯、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；因此有必要设计一种不用翻板也能实现双面检测的机构。

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两面检测的环状pcb板的上下面光学检测系统与工作方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的环状pcb板的上下面光学检测系统，包括中心步进电机，所述中心步进电机的回转输出轴竖向设置，所述回转输出轴的四周呈圆周阵列分布有若干圆形状的pcb板放置平台，所述pcb板放置平台能水平放置待检测的环形pcb板，各所述pcb板放置平台靠近回转输出轴的一端均通过回转臂固定连接所述回转输出轴，从而使各所述pcb板放置平台随所述回转输出轴同步回转；

还包括第一视觉检测摄像机，所述第一视觉检测摄像机的一号相机镜头方向竖向朝上；所述回转输出轴的回转能使若干所述pcb板放置平台逐次同轴心对应于第一视觉检测摄像机的一号相机镜头的正上方。

进一步的，所述pcb板放置平台包括内环圈，所述内环圈的围合范围内为上下贯通的相机穿过孔，所述相机穿过孔的内径大于待检测的环形pcb板的环体中心孔的内径；所述内环圈的外周呈圆周阵列分布有四条弧形约束条，各所述弧形约束条的中段内侧均通过连接梁固定连接所述内环圈，各所述连接梁均沿所述内环圈的径向方向延伸；四条弧形约束条的上端均高出内环圈和连接梁，从而使四条所述弧形约束条组合成一个与所述内环圈同轴心的圆环状围栏，内环圈和四根连接梁向上支撑水平的待检测的环形pcb板，且待检测的环形pcb板约束于四条所述弧形约束条组合成的一个与所述内环圈同轴心的圆环状围栏的围合范围内；相邻两弧形约束条之间的间距形成所述pcb板上升稳定臂通过口；所述回转臂的一端固定连接任意一个所述弧形约束条。

进一步的，所述第一视觉检测摄像机的下方同轴心固定安装有第一升降器，所述第一升降器的第一升降杆上端同轴心固定连接有第二升降器，所述第二升降器的第二升降杆的上端同轴心固定连接所述第一视觉检测摄像机；

所述第一视觉检测摄像机的四周呈圆周阵列分布有三根相机护杆，各所述相机护杆均为上端靠向一号相机镜头的斜杆结构，各所述相机护杆的下端固定连接有竖向的铰接臂，各所述铰接臂的下端通过第一铰接件铰接连接在固定臂上，各所述固定臂的下端均固定在所述第一升降杆顶端的轮廓上；所述第一视觉检测摄像机的外周通过支架臂固定设置有金属环圈，所述金属环圈与所述一号相机镜头同轴心，所述三根相机护杆靠近一号相机镜头轴线的一侧面在重力作用下均搭靠在所述金属环圈上，所述第二升降杆在向下缩回的状态下，三根相机护杆的上端遮挡了所述一号相机镜头的视线，第二升降杆在向上伸出的状态下，三根相机护杆的上端脱离了所述一号相机镜头的视线；

第二升降杆在向下缩回的状态下，相机穿过孔的内径能让向上位移的所述第一视觉检测摄像机以及三根相机护杆顺利向上通过；

待检测的环形pcb板的环体中心孔的内径无法让向上位移的第一视觉检测摄像机顺利向上通过；

第二升降杆在向下缩回的状态下，向上位移的三根相机护杆的上端向上插入待检测的环形pcb板的环体中心孔内，并且三根相机护杆共同向上推顶所述待检测的环形pcb板的环体中心孔的内轮廓。

进一步的，还包括视觉检测箱体，所述视觉检测箱体内为视觉检测暗室，所述视觉检测箱体的侧壁镂空有横向开口，所述横向开口与各所述pcb板放置平台等高，所述中心步进电机、回转输出轴、第一视觉检测摄像机和对应于第一视觉检测摄像机正上方的pcb板放置平台均在所述视觉检测暗室内，所述回转输出轴的回转能使视觉检测暗室内的各个pcb板放置平台逐次回转平移至穿过横向开口并到达视觉检测箱体的外部。

进一步的，视觉检测室的顶部固定安装水平的“十”字形支架，所述“十”字形支架的四个末端分别固定安装有四个斜向下的的直线伸缩器，四所述直线伸缩器沿所述一号相机镜头的轴线呈圆周阵列分布；各直线伸缩器的直线推杆的下端比上端更加靠近所述一号相机镜头的轴线，各直线伸缩器的直线推杆与所述一号相机镜头的轴线所成夹角的范围是15°至30°；每一根直线推杆的下端均对应连接有一条pcb板上升稳定臂，四所述pcb板上升稳定臂均与水平面呈8°至15°；各所述pcb板上升稳定臂靠近一号相机镜头轴线的一端为矮端，各所述pcb板上升稳定臂远离一号相机镜头轴线的一端通过第二铰接件铰接连接所对应的直线推杆的下端，所述pcb板上升稳定臂沿长度方向的上表面为斜向直线滑动面，所述pcb板上升稳定臂沿长度方向的下表面为斜向的限位面，还包括限位块，所述限位块限位接触所述限位面，所述限位块通过限位块支架固定连接所对应直线推杆下端；每一个pcb板上升稳定臂对应一个pcb板上升稳定臂通过口；各所述直线伸缩器的直线推杆为向下伸出状态时，各所述pcb板上升稳定臂均在所述pcb板放置平台的下方；直线伸缩器的直线推杆的逐渐斜向上缩回能带动所连接的所述pcb板上升稳定臂斜向上穿过所对应的pcb板上升稳定臂通过口，并使pcb板上升稳定臂的斜向直线滑动面向上滑动推顶所述待检测的环形pcb板外圈的下表面轮廓。

进一步的，所述视觉检测室内设置有用于视觉检测的光源。

进一步的，第一视觉检测摄像机和第二视觉检测摄像机均为ccd相机。

进一步的，所述“十”字形支架的中心处固定安装有向下延伸的相机支架，所述相机支架的下端固定连接第二视觉检测摄像机，所述第二视觉检测摄像机的二号相机镜头向下，且二号相机镜头与所述一号相机镜头同轴心。

有益效果：本发明的不翻面也能实现针对环状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为本装置的整体结构示意图；

附图2为本装置的剖视图；

附图3为本装置隐去外部的视觉检测箱体后的结构示意图；

附图4为“步骤八”结束时的仰视图结构；

附图5为pcb板放置平台结构示意图；

附图6为三根相机护杆的上端向上插入待检测的环形pcb板的环体中心孔，且三根相机护杆刚好全部接触到待检测的环形pcb板的环体中心孔的内轮廓的状态；

附图7为附图6的基础上环形pcb板向上分离的示意图；

附图8为第二升降杆在向上伸出，三根相机护杆的上端脱离一号相机镜头的视线的示意图(参考“步骤十”，参考标记11为三根相机护杆的上端遮挡了一号相机镜头的视线的)；

附图9为pcb板上升稳定臂结构示意图；

附图10为在附图9的基础上pcb板上升稳定臂向上摆动后的示意图；

附图11为“步骤七”结束状态时的剖视图结构；

附图12为“步骤三”结束时的结构示意图；

附图13为“步骤四”结束时的结构示意图；

附图14为“步骤五”过程中的结构示意图；

附图15为“步骤五”结束时的结构示意图；

附图16为“步骤六”结束时的结构示意图；

附图17为“步骤七”结束时的状态示意图；

附图18为“步骤八”结束时的状态示意图；

附图19为“步骤九”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19所示的环状pcb板的上下面光学检测系统，其特征在于：包括中心步进电机113，所述中心步进电机113的回转输出轴114竖向设置，所述回转输出轴114的四周呈圆周阵列分布有若干圆形状的pcb板放置平台1，所述pcb板放置平台1能水平放置待检测的环形pcb板2，各所述pcb板放置平台1靠近回转输出轴114的一端均通过回转臂105固定连接所述回转输出轴114，从而使各所述pcb板放置平台1随所述回转输出轴114同步回转；

还包括第一视觉检测摄像机32，所述第一视觉检测摄像机32的一号相机镜头29方向竖向朝上；所述回转输出轴114的回转能使若干所述pcb板放置平台1逐次同轴心对应于第一视觉检测摄像机32的一号相机镜头29的正上方。

所述pcb板放置平台1包括内环圈100，所述内环圈100的围合范围内为上下贯通的相机穿过孔18，所述相机穿过孔18的内径大于待检测的环形pcb板2的环体中心孔3的内径；所述内环圈100的外周呈圆周阵列分布有四条弧形约束条101，各所述弧形约束条101的中段内侧均通过连接梁102固定连接所述内环圈100，各所述连接梁102均沿所述内环圈100的径向方向延伸；四条弧形约束条101的上端均高出内环圈100和连接梁102，从而使四条所述弧形约束条101组合成一个与所述内环圈100同轴心的圆环状围栏，内环圈100和四根连接梁102向上支撑水平的待检测的环形pcb板2，且待检测的环形pcb板2约束于四条所述弧形约束条101组合成的一个与所述内环圈100同轴心的圆环状围栏的围合范围内；相邻两弧形约束条101之间的间距形成所述pcb板上升稳定臂通过口104；所述回转臂105的一端固定连接任意一个所述弧形约束条101。

所述第一视觉检测摄像机32的下方同轴心固定安装有第一升降器14，所述第一升降器14的第一升降杆13上端同轴心固定连接有第二升降器120，所述第二升降器120的第二升降杆121的上端同轴心固定连接所述第一视觉检测摄像机32；

所述第一视觉检测摄像机32的四周呈圆周阵列分布有三根相机护杆34，各所述相机护杆34均为上端靠向一号相机镜头29的斜杆结构，各所述相机护杆34的下端固定连接有竖向的铰接臂119，各所述铰接臂119的下端通过第一铰接件117铰接连接在固定臂118上，各所述固定臂118的下端均固定在所述第一升降杆13顶端的轮廓上；所述第一视觉检测摄像机32的外周通过支架臂123固定设置有金属环圈122，所述金属环圈122与所述一号相机镜头29同轴心，所述三根相机护杆34靠近一号相机镜头29轴线的一侧面在重力作用下均搭靠在所述金属环圈122上，所述第二升降杆121在向下缩回的状态下，三根相机护杆34的上端遮挡了所述一号相机镜头29的视线，第二升降杆121在向上伸出的状态下，三根相机护杆34的上端脱离了所述一号相机镜头29的视线；

第二升降杆121在向下缩回的状态下，相机穿过孔18的内径能让向上位移的所述第一视觉检测摄像机32以及三根相机护杆34顺利向上通过；

待检测的环形pcb板2的环体中心孔3的内径无法让向上位移的第一视觉检测摄像机32顺利向上通过；

第二升降杆121在向下缩回的状态下，向上位移的三根相机护杆34的上端向上插入待检测的环形pcb板2的环体中心孔3内，并且三根相机护杆34共同向上推顶所述待检测的环形pcb板2的环体中心孔3的内轮廓5。

还包括视觉检测箱体10，所述视觉检测箱体10内为视觉检测暗室9，所述视觉检测箱体10的侧壁镂空有横向开口6，所述横向开口6与各所述pcb板放置平台1等高，所述中心步进电机113、回转输出轴114、第一视觉检测摄像机32和对应于第一视觉检测摄像机32正上方的pcb板放置平台1均在所述视觉检测暗室9内，所述回转输出轴114的回转能使视觉检测暗室9内的各个pcb板放置平台1逐次回转平移至穿过横向开口6并到达视觉检测箱体10的外部。

视觉检测室9的顶部固定安装水平的“十”字形支架115，所述“十”字形支架115的四个末端分别固定安装有四个斜向下的的直线伸缩器24，四所述直线伸缩器24沿所述一号相机镜头29的轴线呈圆周阵列分布；各直线伸缩器24的直线推杆16的下端比上端更加靠近所述一号相机镜头29的轴线，各直线伸缩器24的直线推杆16与所述一号相机镜头29的轴线所成夹角的范围是15°至30°；每一根直线推杆16的下端均对应连接有一条pcb板上升稳定臂15，四所述pcb板上升稳定臂15均与水平面呈8°至15°；各所述pcb板上升稳定臂15靠近一号相机镜头29轴线的一端为矮端28，各所述pcb板上升稳定臂15远离一号相机镜头29轴线的一端通过第二铰接件107铰接连接所对应的直线推杆16的下端，所述pcb板上升稳定臂15沿长度方向的上表面为斜向直线滑动面15.1，所述pcb板上升稳定臂15沿长度方向的下表面为斜向的限位面15.2，还包括限位块106，所述限位块106限位接触所述限位面15.2，所述限位块106通过限位块支架108固定连接所对应直线推杆16下端；每一个pcb板上升稳定臂15对应一个pcb板上升稳定臂通过口104；各所述直线伸缩器24的直线推杆16为向下伸出状态时，各所述pcb板上升稳定臂15均在所述pcb板放置平台1的下方；直线伸缩器24的直线推杆16的逐渐斜向上缩回能带动所连接的所述pcb板上升稳定臂15斜向上穿过所对应的pcb板上升稳定臂通过口104，并使pcb板上升稳定臂15的斜向直线滑动面15.1向上滑动推顶所述待检测的环形pcb板2外圈的下表面轮廓2.1。

所述视觉检测室9内设置有用于视觉检测的光源。

第一视觉检测摄像机32和第二视觉检测摄像机11均为ccd相机。

所述“十”字形支架115的中心处固定安装有向下延伸的相机支架116，所述相机支架116的下端固定连接第二视觉检测摄像机11，所述第二视觉检测摄像机11的二号相机镜头12向下，且二号相机镜头12与所述一号相机镜头29同轴心。

本方案的工作步骤、工作方法以及工作原理如下，包括如下步骤：

步骤一，初始状态下所有的直线伸缩器24的直线推杆16均为向上缩回状态，这时所有的pcb板上升稳定臂15均在pcb板放置平台1所在高度的下方，与此同时第一升降器14的第一升降杆13和第二升降器120的第二升降杆121均为向下缩回的状态，从而使第一视觉检测摄像机32和第一视觉检测摄像机32四周的三根相机护杆34均在pcb板放置平台1所在高度的下方；实现避免pcb板放置平台1绕回转输出轴114回转时发生运动干涉；

步骤二，将待检测的环形pcb板2水平放置在暴露在视觉检测箱体10外部的pcb板放置平台1上，这时水平放置在pcb板放置平台1上的待检测的环形pcb板2由内环圈100和四根连接梁102支撑，且约束于四条弧形约束条101组合成的一个圆环状围栏的围合范围内；

步骤三，控制中心步进电机113，使各pcb板放置平台1随回转输出轴114同步回转，直至任意一个放置有待检测的环形pcb板2pcb板放置平台1沿回转输出轴114平移回转至视觉检测室9内且同轴心对应于第一视觉检测摄像机32的一号相机镜头29的正上方；

步骤四，同步控制所有的直线伸缩器24的直线推杆16延长度方向逐渐斜向下伸出，直至各个pcb板上升稳定臂15的矮端28接触到pcb板放置平台1上待检测的环形pcb板2的上表面；

步骤五，继续控制所有的直线伸缩器24的直线推杆16延长度方向逐渐继续斜向下伸出，这时在待检测的环形pcb板2的上表面的阻挡下各个pcb板上升稳定臂15沿第二铰接件107向上摆动，直至各个pcb板上升稳定臂15摆脱环形pcb板2的上表面的阻挡，最终随着直线推杆16进行延长度方向逐渐继续斜向下伸出，各个pcb板上升稳定臂15最终到达pcb板放置平台1的下方，这时各个pcb板上升稳定臂15在重力作用下自动沿第二铰接件107向下摆动，直至限位块106重新限位接触所述限位面15.2；

步骤六，同步控制所有的直线伸缩器24的直线推杆16的逐渐斜向向上缩回，从而带动所连接的pcb板上升稳定臂15斜向上穿过所对应的pcb板上升稳定臂通过口104，并使pcb板上升稳定臂15的斜向直线滑动面15.1向上滑动接触待检测的环形pcb板2外圈的下表面轮廓2.1；从而实现若干pcb板上升稳定臂15向上托起待检测的环形pcb板2的四周边缘，从而起到避免环形pcb板2后续上升过程发生倾斜的现象；

步骤七，控制第一升降器14的第一升降杆13上升，并让第二升降杆121维持在向下缩回的暂停状态，三根相机护杆34的上端遮挡了一号相机镜头29的视线；

第一升降杆13的上升使第一视觉检测摄像机32以及四周的三根相机护杆34同步上升并逐渐向上穿过pcb板放置平台1上的相机穿过孔18；随后向上位移的三根相机护杆34的上端向上插入待检测的环形pcb板2的环体中心孔3内，待检测的环形pcb板2在三根呈圆周阵列分布的相机护杆34的约束下沿水平方向适应性微调自身的水平位子，直至第一视觉检测摄像机32四周的三根相机护杆34刚好全部接触到待检测的环形pcb板2的环体中心孔3的内轮廓5时，说明这时的待检测的环形pcb板2的轴心已经与第一视觉检测摄像机32的一号镜头29的轴线重合，这时暂停第一升降器14；

步骤八，控制第一升降器14的第一升降杆13上升的同时还控制所有的直线伸缩器24的直线推杆16的继续沿长度方向斜向缩回，通过控制第一升降杆13的伸出速率和直线推杆16的缩回速率，使所有pcb板上升稳定臂15的上升速度与第一视觉检测摄像机32四周的三根相机护杆34的上升速率一致；进而使待检测的环形pcb板2向上脱离pcb板放置平台1；待检测的环形pcb板2上升的过程中在第一视觉检测摄像机32四周的三根相机护杆34的共同约束下，待检测的环形pcb板2的轴心始终与第一视觉检测摄像机32的一号镜头29的轴线重合，且待检测的环形pcb板2上升的过程中，三根pcb板上升稳定臂15始终向上托起待检测的环形pcb板2的四周边缘，从而避免环形pcb板2上升过程发生倾斜的现象；

与此同时由于直线伸缩器24的直线推杆16是倾斜的，因此各个pcb板上升稳定臂15在做上升的运动的过程中均会逐渐远离上升过程中的待检测的环形pcb板2的轴心，从而使各个pcb板上升稳定臂15逐渐避开后续步骤中的第一视觉检测摄像机32的视线，从而使各个pcb板上升稳定臂15在做上升的运动的过程中pcb板上升稳定臂15的斜向直线滑动面15.1与待检测的环形pcb板2外圈的下表面轮廓2.1在发生相对滑动，直至pcb板上升稳定臂15的矮端28到达待检测的环形pcb板2的下表面轮廓边缘时，暂停第一升降器14的第一升降杆13和所有直线伸缩器24的直线推杆16；这时pcb板上升稳定臂15的矮端28向上托起待检测的环形pcb板2的四周边缘；

步骤九，第一升降器14的第一升降杆13逐渐下降，从而使第一视觉检测摄像机32以及四周的三根相机护杆34同步开始下降；而这时已经上升的待检测的环形pcb板2仍然被各个pcb板上升稳定臂15向上托着不会跟着第一视觉检测摄像机32下降，直至第一视觉检测摄像机32下降到pcb板放置平台1所在高度；

步骤十，单独控制第二升降杆121在向上伸出一段距离，这时第一视觉检测摄像机32和金属环圈122会单独上升，而三根相机护杆34的高度不发生变化，三根相机护杆34在金属环圈122的向上运动的带动下适应性沿第一铰接件117转动，直至三根相机护杆34的上端脱离了所述一号相机镜头29的视线；

步骤十一，这时待检测的环形pcb板2的下表面完全暴露在第一视觉检测摄像机32的一号镜头29拍摄范围内，而且由于各个pcb板上升稳定臂15在做上升的运动的过程中均会逐渐远离上升过程中的待检测的环形pcb板2的轴心，因此最终使各个pcb板上升稳定臂15也避开了第一视觉检测摄像机32的视线；与此同时，这时的待检测的环形pcb板2的上表面也完全暴露在第二视觉检测摄像机11的二号相机镜头12的拍摄范围内；

步骤十二，启动第一视觉检测摄像机32拍摄，从而使第一视觉检测摄像机32得到待检测的环形pcb板2下表面图像，然后将待检测的环形pcb板2下表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待检测的环形pcb板2下表面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，从而实现了对待检测的环形pcb板2下表面的视觉检测；至此已经完成了对待检测的环形pcb板2的上下两面的检测；

启动第二视觉检测摄像机11拍摄，从而使第二视觉检测摄像机11得到待检测的环形pcb板2上表面图像，然后将待检测的环形pcb板2上表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待检测的环形pcb板2上表面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，从而实现了对待检测的环形pcb板2下表面的视觉检测；至此已经完成了对待检测的环形pcb板2的上下两面的检测。

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。