[发明专利]PCB元器件在线3D尺寸测量装置及方法

说明书

本发明涉及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。

技术领域

本发明涉及一种检测设备，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。

背景技术

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，本发明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。

发明内容

有鉴于此，本发明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。

本发明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。