[0001] 本发明涉及一种电路板缺陷焊点标识装置，尤其是一种电路板缺陷焊点自动标识装置，属于电路板的标识技术领域。

[0002] 科技的不断进步已逐渐改变人们的生活方式，各种电子产品已经融入人们的生活。随着改革开放，中国由于在劳动力资源、市场、投资等方面的优惠政策，吸引了欧美制造业的大规模转移，大量的电子产品制造商将工厂设立在中国。与此同时，中国的家电行业以及消费电子产业得到迅猛发展，电子工厂的流水线上每天都需要生产大量的电路板。而电路板的生产方式根据电子元件的不同，大致分为直插式和贴片式。由于这两种制造工艺不一样，对于电路板上直插式元件的安插，通常需要根据电子元件的类型选择人工安插或者机器安插。安插好电子元件的电路板经过波峰焊机后，电子元件便焊接在电路板上。由于技术上的瓶颈，这种电子元件焊接方式容易造成两种质量问题：(1)焊点可能出现虚焊、漏焊或者桥接；(2)由于电路板前进过程中的抖动，加上引脚与波峰焊机上的焊锡的相对作用力，容易造成元件偏移或元件底部与电路板之间的距离过大。从目前的研究情况来看，针对问题(1)，已经有产品利用机器视觉对电路板上的焊点进行检测。

[0003] 但目前大多数的解决办法仍然是采用人工检查的方式，然后对有问题的焊点或者电子元件进行修正。在通常情况下，是将一块电控板分成若干区域，工人们针对各自被分配到的区域进行检查并修补。

[0004] 在经过上述方法的研究和实践过程中，发现过于依赖人的经验，尤其对于焊点质量问题，需要有一定经验的技工来担当此职位，而普通工人上岗则需要经过专门的培训，而且在高强度的劳动下，人的眼睛容易产生疲劳，致使品控不能得到有效的保证。在目前劳动力成本不断上升以及近年来用工荒的大环境下，人工检查的方法不仅增加企业的成本，而且效率低下，增加管理难度，同时也不符合现代企业信息化管理的大趋势。

[0031] 实施例1：

[0032] 如图1-图5所示，本实施例的电路板缺陷焊点自动标识装置包括电路板传送导轨组件、电路板传送推架组件、XY坐标定位标识机构和控制系统；

[0033] 所述电路板传送导轨组件包括可调节底座1、固定底座2、第一电动推杆3、第二电动推杆4、第一导轨支撑板5、第二导轨支撑板6、第一导轨7以及第二导轨8，所述第一导轨支撑板5和第二导轨支撑板6分别位于左右两边，所述第一导轨支撑板5固定在可调节底座1上，所述第二导轨支撑板6固定在固定底座2上，所述第一导轨支撑板5与第二导轨支撑板6之间形成可容纳电路板的空间，所述第一导轨7和第二导轨8分别固定在第一导轨支撑板5和第二导轨支撑板6上，所述第一导轨支撑板5和第二导轨支撑板6的内侧分别固定有两个档杆支座9，所述每个档杆支座9上设有一个与档杆支座9的轴旋转连接的档杆10，所述第一导轨支撑板5上的每个档杆10与第一电动推杆3相连，所述第二导轨支撑板
6上的每个档杆10与第二电动推杆4相连，其中：

[0034] 所述第一导轨7和第二导轨8通过圆柱销分别固定在第一导轨支撑板5和第二导轨支撑板6上，通过圆柱销连接的部分既不凸起也不下凹，保证第一导轨7和第二导轨8侧面平整，使得电路板在推进过程中，不会发生电路板上的元器件与第一导轨7和第二导轨8侧面之间的摩擦碰撞的问题，以便能够通过第一导轨7和第二导轨8的侧面对电路板进行辅助固定，保持电路板在传送过程中始终平稳地沿着导轨前行；同时，所述第一导轨7的两端和第二导轨8的两端均采用倒圆角处理，使得本实施例的装置在与生产流水线对接时，能更加平滑地将经过处理的电路板推送至生产流水线的传送带上；

[0035] 所述第一导轨支撑板5和第二导轨支撑板6之间的距离可以采用单边调节方式，从而使第一导轨支撑板5和第二导轨支撑板6之间形成的空间增大或减少，以适应不同宽度的电路板，其中所述可调节底座1和固定底座2都设有两个，所述每个可调节底座1上设有滑块以及与滑块相匹配的螺栓，所述第一导轨支撑板5固定在滑块上，所述滑块可在可调节底座1上自由移动，在将第一导轨支撑板5移动后，可以通过上紧螺栓固定第一导轨支撑板5的当前位置，使得整个宽度调节过程简单快捷；

[0036] 所述第一导轨支撑板5和第二导轨支撑板6上端边沿除前端外向内凸起，所述第一导轨支撑板5和第二导轨支撑板6上端边沿向内凸起的部分分别与第一导轨7和第二导轨8形成槽状，使得电路板在传送过程中始终沿着第一导轨7和第二导轨8的承载面直线前进，不容易发生上下抖动，为后续步骤中的快速推板提供可实施的条件，同时由于第一导轨支撑板5和第二导轨支撑板6上端边沿的前端不做向内凸起处理，使得在波峰焊机后面的工人能将经过拆分的电路板直接放置在第一导轨7和第二导轨8上，几乎不需要做任何调整，调高生产效率；

[0037] 所述第一导轨支撑板5上的每个档杆10的一端为扁平状，另一端通过第一长条连接杆11与第一电动推杆3连接，所述第一长条连接杆11在第一电动推杆3的推拉下作前后运动，带动第一导轨支撑板5上的档杆10绕档杆支座9中的轴来回旋转；所述第二导轨支撑板6上的每个档杆10的一端为扁平状，另一端通过第二长条连接杆12与第二电动推杆4连接，所述第二长条连接杆12在第二电动推杆4的推拉下作前后运动，带动第二导轨支撑板6上的档杆10绕档杆支座9中的轴来回旋转。

[0038] 所述电路板传送推架组件安装在第一导轨支撑板5与第二导轨支撑板6之间形成的空间内，包括第三电动推杆13、推架14、推架电动滑台15、推架电动滑台导轨16以及推架电动滑台电机17，所述推架14与第三电动推杆13连接，且连接点为推架14的重心点；所述第三电动推杆13固定在推架电动滑台15上，带动推架14上升或下降；所述推架电动滑台15滑动连接在推架电动滑台导轨16上，所述推架电动滑台电机17通过联轴器与推架电动滑台导轨16相连，带动推架电动滑台15在推架电动滑台导轨16上移动；所述推架14上端安装有三段推板机构18，可根据电路板的具体尺寸，通过松开中间的螺栓进行宽度调节，采用三段推板机构18，在生产流水线中占用检测与标识这两个工位，使得在原生产节拍下，能够保证电路板的检测与标识工序的完成，在实际生产中，每次将有三块电路板同时向前移动一个工位。

[0039] 所述XY坐标定位标识机构包括X轴电动滑台电机19、X轴电动滑台导轨20、X轴电动滑台21、Y轴电动滑台电机22、Y轴电动滑台导轨23、Y轴电动滑台24、XY轴支架25、三块电磁铁26以及三个封闭式笔筒组件27；所述X轴电动滑台21滑动连接在X轴电动滑台导轨20上，所述X轴电动滑台电机19通过联轴器与X轴电动滑台导轨20相连，带动X轴电动滑台21在X轴电动滑台导轨20上移动；所述Y轴电动滑台24滑动连接在Y轴电动滑台导轨23上，所述Y轴电动滑台电机22通过联轴器与Y轴电动滑台导轨23相连，带动Y轴电动滑台24在Y轴电动滑台导轨23上移动；所述X轴电动滑台导轨20固定在XY轴支架25上，所述Y轴电动滑台导轨23固定在X轴电动滑台21上；所述每块电磁铁安装在Y轴电动滑台24上，所述每个封闭式笔筒组件27与一块电磁铁26对应，并安装在对应的电磁铁26上，所述每个封闭式笔筒组件27安装有一支PCB打点笔，三支PCB打点笔的笔头构成一个等边三角形；所述XY轴支架25的一边安装在第一导轨支撑板5后部的左方，另一边安装在第二导轨支撑板6后部的右方，XY轴支架25安装位置的确定是保证当所述X轴电动滑台21和Y轴电动滑台24回到坐标原点的位置处时，三支PCB打点笔的笔头构成的等边三角形的中心点与规定的电路板坐标原点重合；

[0040] 如图5-图7所示，所述每个封闭式笔筒组件27包括上盖28、上弹簧29、内套30、笔筒31、弹簧32、销33以及下盖34，所述每支PCB打点笔通过内套30安装在笔筒31的内部，所述每块电磁铁26的推杆嵌入上盖28中，所述上弹簧29下端焊接在内套30中，上弹簧29的上端焊接在上盖28中，当电磁铁26通电时，所述电磁铁26的推杆将迅速推动PCB打点笔下降做标记，由于此过程力度较大，若将笔头直接触碰在电路板上，极其容易损坏笔头，或者致使笔头退至PCB打点笔内部，不能继续做标记，所以在笔筒31中添加上弹簧29，当PCB打点笔触碰到电路板时，能够起到缓冲作用，保护PCB打点笔的笔头；所述下盖34通过销33和弹簧32安装在笔筒31底部，使笔筒31在自然状态下处于封闭状态，仅在PCB打点笔需要做标记时，由电磁铁26推动PCB打点笔，PCB打点笔进而推开下盖34，以此避免PCB打点笔长时间裸露在空气中，造成墨水的挥发，延长使用寿命，节约成本；

[0041] 针对要处理的缺陷焊点通常有四种情况：桥接、漏焊、焊点不饱满以及焊点上有针孔。其中，由于焊点不饱满和焊点上有针孔可以归为同一类缺陷，因此，采用三块电磁铁26和三个封闭式笔筒组件27，以等边三角形的形式，将各笔筒组件安装在等边三角形顶点处，组成标记装置，分别对这三类情况进行处理，所述笔筒31内部安装的PCB打点笔分别采用不同颜色，以此区别不同的焊点缺陷，起到标记与识别的作用。

[0042] 所述控制系统包括六个限位开关、三个光电传感器、三个直流电机驱动器、三个步进电机驱动器、串口通信模块、单片机以及上位机(如PC机、工控机等)；所述六个限位开关中，两个安装在推架电动滑台导轨16的两端，两个安装在X轴电动滑台导轨20的两端，两个安装在Y轴电动滑台导轨23的两端，主要作用是由于防止误操作或者程序出错引起推架电动滑台15越过推架电动滑台导轨16两侧的界限，或是X轴电动滑台21越过X轴电动滑台导轨20两侧的界限，或是Y轴电动滑台24越过Y轴电动滑台导轨23两侧的界限，造成推架电动滑台导轨16、X轴电动滑台导轨20或Y轴电动滑台导轨23的损坏；所述三个光电传感器分别安装在推架电动滑台导轨16、X轴电动滑台导轨20和Y轴电动滑台导轨23靠近各自坐标原点的位置处，所述光电传感器采用U型槽状光电传感器，并分别在推架电动滑台15、X轴电动滑台21和Y轴电动滑台24上安装有一定长度非透明卡片，当卡片经过U型槽状光电传感器时，U型槽状光电传感器则发送信号给单片机，说明此时的推板机构18和PCB打点笔已经到达各自坐标原点的位置；所述三块电磁铁26、三个直流电机驱动器和三个步进电机驱动器分别与单片机的I／O端口连接，使单片机可通过I／O端口控制三个直流电机驱动器和三个步进电机驱动器工作，所述三个步进电机驱动器分别与推架电动滑台电机17、X轴电动滑台电机19和Y轴电动滑台电机22连接，所述三个直流电机驱动器与第一电动推杆3、第二电动推杆4和第三电动推杆13连接；所述推架电动滑台电机17、X轴电动滑台电机19和Y轴电动滑台电机22均采用两相混合式步进电机，所述第一电动推杆3、第二电动推杆4和第三电动推杆13均采用由直流电机作为动力源，所述单片机通过串口通信模块与上位机连接，其中所述单片机作为下位机，采用的型号为STM32F103VET6，所述串口通信模块作为单片机与上位机的指令和数据传送设备，采用的芯片为MAX232，所述上位机的主要工作是对传送过来的电路板进行检测，并将检测结果，即缺陷焊点的坐标位置，通过串口通信模块传送至单片机，而单片机则通过串口通信模块发送指令给上位机，要求上位机开始对电路板进行检测或发送下个坐标位置。

[0043] 在实际应用中，本实施例的装置位于波峰焊机后面，由工人把上完焊锡的电路板在经过剪脚、折边以及分板的工序后，将电路板焊点面朝上地放置在电路板传送导轨上，本实施例装置的后端则与生产流水线的传送带相接，在整个生产流水线中占用两个工位，分别是电路板焊点检测工位和电路板焊点标识工位。因此，要实现本实施例装置的功能，还需要加装一个配套的电路板焊点检测装置，安装位置为第一导轨支撑板5和第二导轨支撑板6前端的档杆10所在处，而电路板焊点标识工位即XY坐标定位标识机构所在处。本实施例的装置运作时，每当换一次电路板型号，都需要进行调节及参数设定，主要调节电路板传送导轨组件的第一导轨7和第二导轨8之间的距离，通过松开可调节底座1上的螺栓，移动第一导轨支撑板5，使得第一导轨7和第二导轨8之间的距离为刚好能够放得下需要检测的电路板的宽度，再把螺栓上紧，第一导轨7和第二导轨8承载面用于承载电路板边沿，而侧面起辅助固定电路板作用。同时，通过分别松开推架14上的三段推板机构18中的螺栓，调节各段推板机构18的宽度，使适合在使用的电路板，并尽量保证三段推板机构18宽度一致；参数的设定工作在上位机上完成，上位机软件中保存有需要生产的各种电路板数据，包括电路板上每个焊点坐标值和电路板的尺寸大小，针对具体的电路板，选择相应的型号，由程序在运行时自动得出结果后传送给单片机。

[0044] 在完成上述调节和参数设定后，本实施例装置的工作流程主要包括以下步骤：

[0045] 1)推架电动滑台15、X轴电动滑台21和Y轴电动滑台24分别在推架电动滑台电机17、X轴电动滑台电机19和Y轴电动滑台电机22的驱动下低速移动，当推架电动滑台导轨16、X轴电动滑台导轨20和Y轴电动滑台导轨23到达各自坐标原点的位置处停止；同时，推架14、第一导轨支撑板5上的两个档杆10以及第二导轨支撑板6上的两个档杆10下降；其中，坐标原点位置处的信号分别由安装在推架电动滑台导轨16、X轴电动滑台导轨20和Y轴电动滑台导轨23上的U型槽状光电传感器提供；

[0046] 2)单片机开始计时，计时周期为生产流水线的生产节拍，每当计时周期开始，单片机马上启动第三电动推杆13，推架14上升，然后驱动推架电动滑台电机17，带动推架电动滑台15快速移动，推架14上的三段推板机构18将位于第一导轨7和第二导轨8之间的电路板推送至下一工位；其中，移动距离为焊点质量检测工位与焊点标识工位之间的距离减去电路板的长度；

[0047] 3)当推架电动滑台电机17走完设定的步数后，单片机启动第一电动推杆3和第二电动推杆4，使第一导轨支撑板5上的两个推杆10和第二导轨支撑板6上的两个档杆10同时上升，由档杆10和推架14上的推板机构18共同固定电路板，保证电路板上的坐标原点与上位机程序设定的坐标原点位置一致；

[0048] 4)此时，假设推送到焊点质量检测工位的电路板为第N块电路板，则同时推送到焊点标识工位的电路板为第N-1块板，原来在焊点标识工位的第N-2块板被推送至生产流水线传送带；单片机通过串口通信模块发送指令给上位机，上位机在接收到指令后，马上对第N块电路板进行焊点质量的检测，并把第N-1块电路板的检测结果通过串口通信模块发送到单片机；

[0049] 5)单片机接收到的检测结果已经过上位机的处理，转换成下位机可直接读取的数据；传送的数据包括XY方向上的步进电机(即X轴电动滑台电机19和Y轴电动滑台电机22)需要转动的方向、步数和缺陷焊点分类代码；此时，在单片机的控制下，X轴电动滑台
21、Y轴电动滑台24分别在X轴电动滑台电机19、Y轴电动滑台电机22的带动下，快速移动到相应的坐标位置；

[0050] 6)单片机导通三块电磁铁26的回路，每块电磁铁的推杆推动与其对应的封闭式笔筒组件27中的PCB打点笔下降，在电路板中留下点状标记，然后断开电磁铁26的回路，PCB打点笔复位；其中，采用的三个PCB打点笔有三种不同颜色，在进行标记时，便于识别焊点缺陷类别，单片机根据上位机发送的缺陷焊点代码，控制三块电磁铁中的一个动作；

[0051] 7)完成一个缺陷焊点标识后，上位机发送下一个坐标位置给单片机；单片机控制X轴电动滑台电机19和Y轴电动滑台电机22快速移动到下一坐标位置进行标识，直到完成当前第N-1块电路板的标识；

[0052] 8)第N-1块电路板标识完成后，推架14在单片机控制下，退回推架电动滑台导轨16的原点位置处，在退回的同时，推架14、第一导轨支撑板5上的两个档杆10以及第二导轨支撑板6上的两个档杆10下降到原来位置；

[0053] 9)所述步骤2)～步骤8)均在一个计时周期内完成；当计时下一个的周期开始，重复步骤2)～步骤8)。

[0054] 实施例2：

[0055] 本实施例的主要特点是：所述可调节底座1和固定底座2都设有三个或三个以上。其余同实施例1。

[0056] 实施例3：

[0057] 本实施例的主要特点是：所述XY坐标定位标识机构上的电磁铁为一块，封闭式笔筒组件27为一个，即在封闭式笔筒组件27上只安装有一支PCB打点笔，因此不能识别缺陷类别，该PCB打点笔的笔头与规定的电路板坐标原点重合。其余同实施例1。

[0058] 以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。