本发明涉及一种用于电路板综合参数的检测装置及方法。
背景技术
随着电子技术的发展和广泛应用，作为电子产品重要承载体的电路板，具有非常高的集成度、产量和规模。随着电子产品的性能、规格和使用要求的不断提高，电路板的综合参数检测，包括电路板的重量、外形尺寸、外观、电感值和绝缘电阻等参数的检测，已经成为电路板检测中非常重要的环节。传统电路板检测方法是检测人员利用不同的设备在不同工位上，分别检测各项参数，任务繁重，检测结果纸质记录，不仅效率低下，而且容易对电路板带来损伤，无法实现高效精准检测。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于电路板综合参数的检测装置及方法，集数字式电子称、图像传感器、结构光三维扫描仪、数字式电阻测量仪、数字式电感测量仪等检测设备于一体，实现电路板的重量、外形尺寸、外观拍照、编号识别、电感值、绝缘电阻的检测，具有高精度、高集成度、自动记录并测量等特点。
本发明目的通过以下技术方案予以实现：
一种用于电路板综合参数的检测装置，包括电动平移台、数字式电子称、图像传感器、结构光三维扫描仪、数字式电阻测量仪、数字式电感测量仪、计算机；
所述数字式电子称用于测量电路板的重量；所述电动平移台用于带着电路板移动；所述图像传感器用于对电路板成像，所述图像传感器能够识别电路板的编号和电路板上关键元器件的编号；所述结构光三维扫描仪用于对电路板扫描；所述数字式电阻测量仪用于测量电路板的元器件的电阻；所述数字式电感测量仪用于测量电路板的元器件的电感；所述计算机用于控制电动平移台、数字式电子称、图像传感器、结构光三维扫描仪；同时计算机采集并保存数字式电子称、图像传感器、结构光三维扫描仪、数字式电阻测量仪、数字式电感测量仪的测量结果。
上述用于电路板综合参数的检测装置，所述电动平移台具有水平移动、定位和锁紧功能。
上述用于电路板综合参数的检测装置，所述数字式电子称的电路板放置区域设置等高的圆形支撑柱来保持电路板水平，所述支撑柱的顶端与电路板的板面接触，所述支撑柱的数量不小于个。
一种用于电路板综合参数的检测装置，背板、底座、电动平移台、载物台、数字式电子称、测试台、安装柱a、安装柱b、图像传感器、结构光三维扫描仪、网口转换器、数字式电阻测量仪、数字式电感测量仪、交换机和计算机；
所述背板、电动平移台、测试台、安装柱a、安装柱b、数字式电阻测量仪、数字式电感测量仪、交换机和计算机均安装在底座上；所述载物台安装在电动平移台上；数字式电子称安装在载物台上；图像传感器安装在安装柱a上；结构光三维扫描仪安装在安装柱b上；网口转换器安装在背板上；
所述电动平移台、数字式电阻测量仪和数字式电感测量仪的接口均与网口转换器连接；所述数字式电子称、图像传感器、结构光三维扫描仪和网口转换器的接口均与交换机连接；交换机的接口与计算机连接。
上述用于电路板综合参数的检测装置，所述底座靠近电路板的表面与水平面保持平行，载物台靠近电路板的表面与水平面保持平行；所述电动平移台具有水平移动、定位和锁紧功能。
上述用于电路板综合参数的检测装置，所述数字式电子称的电路板放置区域设置等高的圆形支撑柱来保持电路板水平，所述支撑柱的顶端与电路板的板面接触，所述支撑柱的数量不小于6个。
上述用于电路板综合参数的检测装置，所述数字式电子称的量程为0～10千克，精度优于0.005g；所述图像传感器的像素数大于500万；所述结构光三维扫描仪的测量范围为0～400mm，精度小于0.1mm。
上述用于电路板综合参数的检测装置，所述数字式电阻测量仪的测量范围为0.2兆欧姆至250兆欧姆，测量精度为测量电阻值的±1％至±3％；所述数字式电感测量仪的测量范围分别为0-100μh和0.01h-5h，对应的测量精度分别是小于0.1μh和0.001h。
上述用于电路板综合参数的检测装置，所述图像传感器和结构光三维扫描仪的接口形式均为网口，交换机通过网口与计算机连接；所述电动平移台、数字式电子称、数字式电阻测量仪和数字式电感测量仪的接口为rs232或rs485串口，通过网口转换器将rs232或rs485串口均转换为网口。
一种用于电路板综合参数的检测方法，包括如下步骤：
步骤一、计算机控制数字式电子称采集电路板的重量，数字式电子称将测试结果发送给计算机，计算机对电路板的重量进行显示并保存；计算机控制图像传感器采集电路板的图像，图像传感器将电路板的图像发送给计算机；
步骤二、计算机载入电路板模板和图像传感器采集的电路板图像，然后计算机对采集的电路板图像进行直方图均衡化；计算机参考电路板模板中的编号位置，获取电路板的编号区域和电路板上关键元器件的编号区域；然后计算机对编号区域先后进行高斯滤波、阈值分割、连通区域分割、图像形态学处理、分割粘连字符、多层感知分类，最终得到电路板的编号和电路板上每个关键元器件的编号；根据电路板模板中电路板的编号和电路板上每个关键元器件的编号，计算机判断电路板的编号和电路板上每个关键元器件的编号是否均正确，如果判断均正确，则转入步骤三，否则电路板综合参数的检测结束；
步骤三、计算机控制结构光三维扫描仪扫描电路板，结构光三维扫描仪将扫描结果发送给计算机，计算机对电路板的扫描结果进行显示并保存；
步骤四、利用数字式电阻测量仪测量电路板上元器件的电阻；数字式电阻测量仪将电阻测量结果发送给计算机；利用数字式电感测量仪用于测量电路板上元器件的电感；数字式电感测量仪将电感测量结果发送给计算机；计算机能够保存并显示所有被测量的电阻和电感；电路板综合参数的检测结束。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
(1)本发明采用软硬件集成的方法，实现了电路板的综合参数测量，具有非接触、高精度、高效率等优点；
(2)本发明采用了模块化设计方法，具有便携、操作简单等特点；
(3)本发明的方法采用电路板模板，通过图像识别，能够对电路板及电路板上的关键元器件进行编号判断，大幅提高了电路板的检测效率，同时保证了电路板和电路板上关键元器件的正确性；
(4)本发明的装置采用了网口转换器，便于与现有测试仪器的连接，具有良好的扩展效果，同时还具备兼容扩展其他设备的能力；
(5)本发明的装置采用了针形接头或夹持接头的元器件电阻、元器件电感连接形式，能够适用的范围更广；同时结合不同的元器件电阻、电感量程，能够有效提高电阻、电感测量的精度；
(6)本发明的装置自动化程度高，能够大幅压缩人力成本，避免人为测量误差以及人为测量可能存在的误操作问题。
附图说明
图1为本发明测量装置结构示意图；
图2为本发明测量装置中硬件模块在底座的安装区域俯视图；
图3为本发明对电路板的图像进行处理及关键元器件编号识别流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。
一种用于电路板综合参数的检测装置，背板1、底座2、电动平移台3、载物台4、数字式电子称5、测试台6、安装柱a7、安装柱b8、图像传感器9、结构光三维扫描仪10、网口转换器11、数字式电阻测量仪12、数字式电感测量仪13、交换机14和计算机15；
所述背板1、电动平移台3、测试台6、安装柱a7、安装柱b8、数字式电阻测量仪12、数字式电感测量仪13、交换机14和计算机15均安装在底座2上；所述载物台4安装在电动平移台3上；数字式电子称5安装在载物台4上；图像传感器9安装在安装柱a7上；结构光三维扫描仪10安装在安装柱b8上；网口转换器11安装在背板1上；
电动平移台3、数字式电阻测量仪12和数字式电感测量仪13的接口均与网口转换器11连接；数字式电子称5、图像传感器9、结构光三维扫描仪10和网口转换器11的接口均与交换机14连接；交换机14的接口与计算机15连接。
所述数字式电子称5用于测量电路板的重量；所述电动平移台3用于带着电路板移动，电动平移台3具有水平移动、定位和锁紧功能；所述图像传感器9用于对电路板成像，所述图像传感器9能够识别电路板的编号和电路板上关键元器件的编号；所述结构光三维扫描仪10用于对电路板扫描；所述数字式电阻测量仪12用于测量电路板的元器件的电阻；所述数字式电感测量仪13用于测量电路板的元器件的电感；所述计算机15用于控制电动平移台3、数字式电子称5、图像传感器9、结构光三维扫描仪10；同时计算机15采集并保存数字式电子称5、图像传感器9、结构光三维扫描仪10、数字式电阻测量仪12、数字式电感测量仪13的测量结果。
数字式电子称5的量程为0～10千克，精度优于0.005g；数字式电子称5电路板放置区域的尺寸为400mm×400mm；数字式电子称5的电路板放置区域设置等高的圆形支撑柱来保持电路板水平，所述支撑柱的顶端与电路板的板面接触，所述支撑柱的数量不小于6个。底座2靠近电路板的表面与水平面保持平行，载物台4靠近电路板的表面与水平面保持平行。
所述安装柱a7上安装图像传感器9，用于识别电路板的编号和关键元器件的编号，通过对图像传感器9的上下平移、俯仰和偏摆调节，使得电路板在图像传感器9的视场范围内且清晰成像即可，图像传感器9的像素数大于500万；所述安装柱b8上安装结构光三维扫描仪10，通过对结构光三维扫描仪10的上下平移、俯仰和偏摆调节，使得电路板在结构光三维扫描仪10的测量范围之内，结构光三维扫描仪10的测量范围为0-400mm，精度小于0.1mm；在测量时，被测电路板放置在数字式电子称5上，首先数字式电子称5直接对电路板的重量进行测量，然后电动平移台3将电路板移动到视场内，完成拍照后对电路板及其关键元器件的编号进行识别，再将电路板平移到结构光三维扫描仪10的测量范围内，实现电路板的三维扫描测量。
数字式电阻测量仪12的测量范围为0.2兆欧姆至250兆欧姆，测量精度为测量电阻值的±1％至±3％；所述数字式电感测量仪13的测量范围分别为0-100μh和0.01h-5h，对应的测量精度分别是小于0.1μh和0.001h。
图像传感器9和结构光三维扫描仪10的接口形式均为网口，交换机14通过网口与计算机连接；电动平移台3、数字式电子称5、数字式电阻测量仪12和数字式电感测量仪13的接口为rs232或rs485串口，通过网口转换器11将rs232或rs485串口均转换为网口。
一种用于电路板综合参数的检测方法，包括如下步骤：
步骤一、计算机15控制数字式电子称5采集电路板的重量，数字式电子称5将测试结果发送给计算机15，计算机15对电路板的重量进行显示并保存；计算机15控制图像传感器9采集电路板的图像，图像传感器9将电路板的图像发送给计算机15；
步骤二、计算机15载入电路板模板和图像传感器9采集的电路板图像，然后计算机15对采集的电路板图像进行直方图均衡化；计算机15参考电路板模板中的编号位置，获取电路板的编号区域和电路板上关键元器件的编号区域；然后计算机15对编号区域先后进行高斯滤波、阈值分割、连通区域分割、图像形态学处理、分割粘连字符、多层感知分类，最终得到电路板的编号和电路板上每个关键元器件的编号；根据电路板模板中电路板的编号和电路板上每个关键元器件的编号，计算机15判断电路板的编号和电路板上每个关键元器件的编号是否均正确，如果判断均正确，则转入步骤三，否则电路板综合参数的检测结束；
步骤三、计算机15控制结构光三维扫描仪10扫描电路板，结构光三维扫描仪10将扫描结果发送给计算机15，计算机15对电路板的扫描结果进行显示并保存；
步骤四、利用数字式电阻测量仪12测量电路板上元器件的电阻；数字式电阻测量仪12将电阻测量结果发送给计算机15；利用数字式电感测量仪13用于测量电路板上元器件的电感；数字式电感测量仪13将电感测量结果发送给计算机15；计算机15能够保存并显示所有被测量的电阻和电感；电路板综合参数的检测结束。
实施例1：
一种用于电路板综合参数的检测装置，如图1所示，包括：背板1、底座2、电动平移台3、载物台4、数字式电子称5、测试台6、安装柱a7、安装柱b8、图像传感器9、结构光三维扫描仪10、网口转换器11、数字式电阻测量仪12、数字式电感测量仪13、交换机14和计算机15，上述组件的安装与位置关系如下：
如图2所示，所述背板1垂直安装在底座2的安装区域16，安装柱a7安装在底座2的安装柱a安装区域17，安装柱b8安装在底座2的安装柱b安装区域18，电动平移台3安装在底座2的电动平移台安装区域19，数字式电阻测量仪12安装在底座2的数字式电阻测量仪安装区域20，数字式电感测量仪13安装在底座2的数字式电感测量仪安装区域21，测试台6安装在底座2的测试台安装区域22，交换机14安装在底座2的交换机安装区域23，计算机15安装在底座2的计算机安装区域24。
图像传感器9安装在安装柱a7上，调节安装柱a7，使得图像传感器9垂直向下，并且图像传感器9的视场大于400mm×400mm，能够对电路板清晰成像。结构光三维扫描仪10安装在安装柱b上，调节安装柱b8，使得结构光三维扫描仪10垂直向下，并且结构光三维扫描仪的测量范围大于400mm×400mm，能够对电路板进行扫描测量。
载物台4安装在电动平移台3上，数字式电子称5安装在载物台4上，所述数字式电子称5的放置被测电路板区域设置等高的圆形支撑柱，用来保持电路板水平放置，网口转换器11安装在背板1上，图像传感器9和结构光三维扫描仪10为以太网输出，直接连接在交换机14上，交换机14直接与计算机15连接，电动平移台3、数字式电子称5、数字式电阻测量仪12和数字式电感测量仪13为串口rs232输出，连接在网口转换器11上，将串口通信转换为以太网通信，再与交换机14连接，硬件设备的连接线均固定在背板1上。
数字式电阻测量仪12和数字式电感测量仪13的测量为手动选择型操作，根据被测电路板不同元器件的测量要求进行操作，测量结果直接传输至计算机15进行显示和保存，数字式电阻测量仪12具有两种接头，分别是针形接头和夹持接头，方便测量不同形状的电路板元器件，数字式电感测量仪13也具有两种接头，分别是针形接头和夹持接头，方便测量不同形状的电路板元器件。
一种用于电路板综合参数的检测方法，具体测量流程按照以下步骤实施：
(1)测量前，在所述计算机15中启动测量程序软件，程序软件对所有的电设备进行初始化，同时显示电设备的连接状态，然后电动平移台3将载物台4和数字式电子称5移动到图像传感器9的视场范围之内，此时，计算机处于等待状态。
(2)测量时，将电路板被测面向上，放置在数字式电子称5的圆形支撑柱上并锁定，在计算机15的测量程序软件中点击开始测量按钮进入自动测量阶段，首先数字式电子称5采集电路板的重量，将测量结果传输至计算机进行显示和保存，图像传感器9采集电路板图像，将图像数据传输至计算机进行显示并保存，然后对电路板的图像进行处理以实现电路板及其关键元器件的编号识别，图像处理采用halcon机器视觉算法包，具体流程如图3所示，首先载入电路板的模板和采集的电路板图像，为了让感兴趣的编号图像更加突出，对采集的电路板图像进行直方图均衡化(equ_histo_image()函数)，参考电路板模板中的编号位置，使用gen_rectanglel()和reduce_domain()函数获取电路板和关键元器件中的编号区域，然后使用gauss_filter()函数对提取的编号区域进行高斯滤波以减少噪声，使用threshold()函数将编号与图像背景分割出来，再使用connection()函数将编号中的每个字符分割出来，使用opening_circle()和closing_circle()函数将分割出来的每个字符进行形态学开运算和形态学闭运算以消除字符的毛刺并填充内部孔洞，然后使用partition_dynamic()函数分割粘连在一起的字符，最后基于多层神经网络感知分类器原理，使用read_ocr_class_mlp()和do_ocr_mutli_class_mlp()函数识别出每个字符的实际号码，最终得到被测电路板和每个关键元器件的编号，如果编号与模板中的编号不一致，软件则给出不一致元器件的位置和实际编号，并中止本次测量，如果编号与模板中的编号一致，则继续下面的检测程序。
(3)电动平移台3将载物台4和数字式电子称5移动到结构光三维扫描仪10的起始测量位置，此时，结构光三维扫描仪10的扫描功能被触发，电动平移台3以10mm/s的速度通过结构光三维扫描仪10的测量区域，再将测量结果传输至计算机进行显示和保存，最后，电动平移台3将载物台4和数字式电子称5再次移动到图像传感器9的视场范围之内，程序软件自动将上述测量结果显示并保存，结束自动测量阶段。
(4)在自动测量阶段结束后，将被测电路板从数字式电子称5上取下来，放置在测试台6上，进入手动选择性测量阶段，首先根据电路板电阻的测量要求，将数字式电阻测量仪12的两个接头分别连接在特定的电子元器件上，接头的类型根据电子元器件的连接是否方便来选择针形接头或夹持接头，计算机15发出“滴”的声音，表明电子元器件的电阻值已经成功测量并保存，随后再将数字式电阻测量仪12的两个接头分别连接在其它电子元器件上进行电阻测量，然后根据电路板电感的测量要求，调节数字式电感测量仪的档位，将数字式电感测量仪13的两个接头分别连接在特定的电子元器件上，接头的类型根据电子元器件的连接是否方便来选择针形接头或夹持接头，计算机15发出“滴滴”的声音，表明电子元器件的电感值已经成功测量并保存，随后再将数字式电感测量仪13的两个接头分别连接在其它电子元器件上进行电感测量。
(5)在被测电路板的全部参数测量完成之后，在测量程序软件中点击全部保存按钮，计算机15以列表的方式显示出被测电路板的全部测量参数，同时保存所有的测量数据，至此结束测量。
综上所述，本发明装置能够用于电路板综合参数的检测，包括电路板的重量、外形尺寸、外观拍照、编号识别、电感值、绝缘电阻的测试，具有便携式、高精度、自动记录、多参数测量等优点。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。