本发明专利技术涉及3D尺寸检测领域，特别是一种能够在线检测且检测精度高的PCB元器件在线3D尺寸测量装置及方法。在方形的壳体的内部的后面上设置有安装板，在所述的安装板上设置有机器视觉检测机构；在所述的壳体内部的左侧面上安装有点激光距离测量装置，该点激光距离测量装置与机器视觉检测机构的检测端的位置适配。本发明专利技术的PCB元器件在线3D尺寸测量装置及方法，通过方形的壳体、安装板、机器视觉检测机构以及点激光距离测量装置的配合，创造性地将机器视觉检测技术、点激光距离测量、绝对距离测量转换相对高度方向的特别处理方法三者巧妙结合，针对PCB生产线的实际工艺特点，完成了对PCB板上选定的电子元器件三维尺寸数据的在线测量，且保证了检测精度。
【技术实现步骤摘要】
PCB元器件在线3D尺寸测量装置及方法
本专利技术涉及一种检测设备，特别是一种结构简单、使用方便的PCB元器件在线3D尺寸测量装置及方法。
技术介绍
目前，实现PCB元器件3D尺寸检测可以采用三坐标仪，虽然精度高，但对运行环境要求苛刻，且速度慢，无法在线使用。只能用于对生产的部分PCB板进行临时抽检。另外的方案是使用线激光扫描3D成像仪，它可以用于在线测量。虽然有些标称精度等级达到10-6米，但受干扰噪点影响大，测量值错误率高，且对测量范围内的高度差有限制，只能在较小的高度差范围内实现测量。另外，该方法只能实现对产品z轴及y轴方向(垂直运动方向)二维进行测量，x轴这一维的尺寸只能通过其他方式修补(通常是靠伺服电机等机械形式保证)。现有三坐标仪对产品的三维数据测量是精度最高的设备，但检测速度慢，工作环境要求严格，通常配置在振动很小的空调房，只能离线使用，不能在生产线上使用。对产品也无法实现全检。现有线性激光扫描3D成像系统可以用于在线检测，但扫描精度不高，干扰项大，且对检测元件高度差有限制，对于产品外形缺陷，判断失误率高。机器视觉检测技术在目前的PCB测量上已得到了广泛应用，在使用远心镜头及合适的相机配置情况下，测量的x、y二维平面位置度精度可达10-6米级别，同时机器视觉技术可以在算法合理情况下实现对工件外形及表面缺陷的自动检查。点激光测距传感器目前在测量距离上，在30mm测量范围内，精度可达2微米甚至更高。但需要解决两个问题：一是点激光测量高度是否太过离散，数据量不足而无实际价值，二是点激光测距得到的数据不是直接的元件高度值，要确定转换方法，并保证精度。前者，经实际调研，发现，绝大多数PCB板上元器件高度方向上的测量只是针对少量元件，有现实的应用前景。后者，本专利技术在检测方法上确定了对多平面(基准面、元件上表面等)离散点距离测量后，准确向元器件高度值的合理转换的方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的一个目的在于克服现有技术的不足，提供一种PCB元器件在线3D尺寸测量装置，不仅能够在线检测，占用空间小，而且具有失误率低、检测精度高的优点。本专利技术解决其技术问题所采用技术方案是：PCB元器件在线3D尺寸测量装置，包括方形的壳体，在该壳体的内部的后面上设置有安装板，在所述的安装板上设置有机器视觉检测机构；在所述的壳体内部的左侧面上安装有点激光距离测量装置，该点激光距离测量装置与机器视觉检测机构的检测端的位置适配。进一步的，所述的机器视觉检测机构包括相机和远心镜头，所述的相机安装在安装板上，该相机下端的进光位置与远心镜头配合。进一步的，所述的远心镜头的下端配合有补光源。进一步的，所述的补光源为LED灯。进一步的，所述的补光源为圆环形。进一步的，所述的点激光距离测量装置通过固定板安装在左侧面上，该固定板与所述的安装板固定连接。进一步的，所述的壳体上喷涂有防静电漆。本专利技术的另一个目的在于克服现有技术的不足，提供一种PCB元器件在线3D尺寸测量方法，采用上述的PCB元器件在线3D尺寸测量装置，不仅能够在线检测，提高检测精度，而且具有方法简单实用的特点。本专利技术解决其技术问题所采用技术方案是：一种PCB元器件在线3D尺寸测量方法，采用上述的PCB元器件在线3D尺寸测量装置，包括以下步骤：a、将PCB元器件在线3D尺寸测量装置嵌入PCB生产线，通过自动输送机将PCB板送入待捡位置并停止固定；b、根据事先确定的PCB产品参数，将PCB元器件在线3D尺寸测量装置移至PCB上选定数个位置进行拍照，对整个PCB板x、y二维位置进行确定；c、在确定PCB二维位置基础上，将PCB元器件在线3D尺寸测量装置精确移动到PCB上选定的若干基准点位置，进行基准点距离测量；d、运动机构将PCB元器件在线3D尺寸测量装置移动到PCB板各个待捡元器件位置上方，由相机在各个位置点拍照后，得到待捡各元器件的x、y二维数据，同时对元器件外部轮廓及表面进行缺陷检测；e、如果有待捡元器件外部轮廓及表面缺陷检测结果是元器件不合格，则不再进行高度方向测量，PCB板的检测工作结束；如果所有待捡元器件外部轮廓及表面缺陷检测结果是合格的，则通过运动机构调节节PCB元器件在线3D尺寸测量装置的高度，对各个元器件上表面进行距离测量，得到元器件z方向的数据。进一步的，步骤e中，待捡元器件外部轮廓及表面缺陷检测结果是合格的，机器视觉检测机构的机器视觉算法给出各个待捡元器件上表面的各个待测点坐标数据并发送给运动机构，运动机构调节PCB元器件在线3D尺寸测量装置高度后，按所得到的坐标数据在x轴和y轴方向，依次对各个元器件上表面进行距离测量，与步骤c获得的基准点距离值组合在一起，结合运动机构调节整的高度，算出元器件高度，由此得到元器件z方向的数据。进一步的，所述的元器件z轴方向的数据，满足z＝m+h-n，其中，m为在该元器件周边选取几个基准点测量后，取的平均值，即PCB元器件在线3D尺寸测量装置至PCB板的距离值；h为运动机构向上移动，使得PCB元器件在线3D尺寸测量装置向上移动的距离；此时测得元器件的顶部距离值为n后，元器件高度则为z＝m+h-n。本专利技术的有益效果是：本专利技术的PCB元器件在线3D尺寸测量装置及方法，通过方形的壳体、安装板、机器视觉检测机构以及点激光距离测量装置的配合，创造性地将机器视觉检测技术、点激光距离测量、绝对距离测量转换相对高度方向的特别处理方法三者巧妙结合，针对PCB生产线的实际工艺特点，完成了对PCB板上选定的电子元器件三维尺寸数据的在线测量，且保证了检测精度。PCB板的现代化生产线速度快，其上贴片或直插的元器件尺寸多样，从质量管控方面，需要对部分元器件的指定尺寸进行测量以实现质量控制，这些尺寸既有x、y两维数据，即测量元件长宽数据，也有高度数据，即z轴数据，这些数据的测量通常要求精度非常高，而整个测量如果能在生产线的生产周期内完成，那么即可实现对这些要求的尺寸测量内容的产品实现高精度全检。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的PCB元器件在线3D尺寸测量装置的整体结构示意图；图2是本专利技术的PCB元器件在线3D尺寸测量装置的内部结构示意图；图中，1—壳体；2—螺纹连接口；3—后面；4—安装板；5—相机；6—远心镜头；7—补光源；8—点激光距离测量装置。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一面分实施例，而不是全面的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。如图1、图2所示，本专利技术的PCB元器件在线3D尺寸测量装置，包括方形的壳体1，在该壳体1的内部的后面3上设置有安装板4，在所述的安装板4上设置有机器视觉检测机构；在所述的壳体1内部的左侧面上安装有点激光距离测量装置8，该点激光距离测量装置8与机器视觉检测机构的检测端的位置适配。本专利技术的PC本文档来自技高网...
【技术保护点】
PCB元器件在线3D尺寸测量装置，其特征在于：包括方形的壳体(1)，在该壳体(1)的内部的后面(3)上设置有安装板(4)，在所述的安装板(4)上设置有机器视觉检测机构；在所述的壳体(1)内部的左侧面上安装有点激光距离测量装置(8)，该点激光距离测量装置(8)与机器视觉检测机构的检测端的位置适配。
【技术特征摘要】
1.PCB元器件在线3D尺寸测量装置，其特征在于：包括方形的壳体(1)，在该壳体(1)的内部的后面(3)上设置有安装板(4)，在所述的安装板(4)上设置有机器视觉检测机构；在所述的壳体(1)内部的左侧面上安装有点激光距离测量装置(8)，该点激光距离测量装置(8)与机器视觉检测机构的检测端的位置适配。2.根据权利要求1所述的PCB元器件在线3D尺寸测量装置，其特征在于：所述的机器视觉检测机构包括相机(5)和远心镜头(6)，所述的相机(5)安装在安装板(4)上，该相机(5)下端的进光位置与远心镜头(6)配合。3.根据权利要求2所述的PCB元器件在线3D尺寸测量装置，其特征在于：所述的远心镜头(6)的下端配合有补光源(7)。4.根据权利要求3所述的PCB元器件在线3D尺寸测量装置，其特征在于：所述的补光源(7)为LED灯。5.根据权利要求4所述的PCB元器件在线3D尺寸测量装置，其特征在于：所述的补光源(7)为圆环形。6.根据权利要求1所述的PCB元器件在线3D尺寸测量装置，其特征在于：所述的点激光距离测量装置(8)通过固定板安装在左侧面上，该固定板与所述的安装板(4)固定连接。7.根据权利要求1所述的PCB元器件在线3D尺寸测量装置，其特征在于：所述的壳体(1)上喷涂有防静电漆。8.一种PCB元器件在线3D尺寸测量方法，其特征在于，采用上述的PCB元器件在线3D尺寸测量装置，包括以下步骤：a、将PCB元器件在线3D尺寸测量装置嵌入PCB生产线，通过自动输送机将PCB板送入待捡位置并停止固定；b、根据事先确定的PCB产品参数，将PCB元器件在线3D尺寸测量装置移至PCB上选定数个位置进行拍照，对整个PCB板x、y二...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭明，
申请(专利权)人：上海权纳智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31
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