Inner离线AOI自动化上、下板记录方法、自动手臂机及应用与流程

inner离线aoi自动化上、下板记录方法、自动手臂机及应用
技术领域
1.本发明属于pcb(printed circuit board，印制电路板)制造技术领域，公开了一种inner离线aoi自动化上、下板记录方法、inner离线aoi自动手臂机、pcb板打码生产线。


背景技术：

2.目前，行业内inner离线aoi解决pcb(printed circuit board，印制电路板)上、下板检测方式时，采用人工手动放板和记录方式。
3.原方法无法实现自动上下板和记录生产原因：(1)离线aoi单一面检测时，人工放板检测，单面检测完成，人工再将板翻面检测，完成pcb两面检测后再人工将板取出放置指定区域；(2)检测完成每一块pcb后人工在板边用标识笔记录检测序列号；(3)不能实现自动打码追溯。
4.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：inner离线aoi采用人工上、下板检测方式，不能自动连线生产。1台aoi主机1个人工固定操作生产，人工成本高；人工操作上下板，生产效率低；aoi扫描人工操作记录序号，记录出错风险高。
5.解决以上问题及缺陷的难度为：(1)人工上、下板检测方式，不能自动连线生产，人工成本高；(2)人工操作上下板，生产效率低；(3)人工操作记录序号，记录出错风险高。
6.解决以上问题及缺陷的意义为：(1)降低人工成本，1人可实现4台设备同时操作生产，节约3人/组；(2)实现自动连线生产，生产效率高，平均生产效率提升28％/台；(3)实现自动打码记录，避免记录出错风险。


技术实现要素：

7.为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种inner离线aoi自动化上、下板记录方法、inner离线aoi自动手臂机、pcb板打码生产线、信息处理终端及接收用户输入程序存储介质。
8.所述技术方案如下：一种inner离线aoi自动化上、下板记录方法，包括：
9.采用胶框为上、下板载体装载pcb，通过设备硬件设置装载胶框和自动吸气手臂机，自动吸气手臂机利用plc程序将pcb自动送入aoi台面检测，检测完成后自动在aoi台面上取板放置在指定载体胶框内，进行自动上、下板aoi检测替代人工上、下板方式检测。
10.本发明上、下板胶框架载体设置agv进出空间，可完成agv自动进板和出板，无需人员搬运，减少人员搬运过程产生板面刮伤风险，实现上板、放板、抓板、检测、取板、喷码、下板、取板流程智能一体化生产过程，由原来离线aoi机1人操作1台设备到1人可同时操作3～4台设备智能化生产转变。
11.在一实施例中，所述自动吸气手臂机利用地plc程序将pcb自动送入aoi台面的方法包括：
12.所述plc包括：自动吸气手臂机电路控制模块，外环为电压控制器，内环为电流控制器，采用电压电流双环控制进行电路电流电压的控制；
13.通过在传统h桥电路基础上，分裂交流侧和直流侧的支撑电容与滤波电容，并通过连接两组电容中点各并联构成共模回路，通过共模电压控制进行功率解耦；
14.所述单相逆变器功率解耦电路通过差模模式进行直流侧与交流侧功率传递；
15.还通过共模模式控制电容电压共模分量进行二倍频功率补偿，实现解耦；
16.所述共模电压控制进行功率解耦的方法包括：
17.在没有附加开关下，通过小容值的电容向共模回路注入基频电压，使得交流侧得到二倍频功率补偿，消除单相逆变器直流侧二次纹波脉动，去电解电容化；
18.所述单相逆变器功率解耦电路主电路部分为传统h桥；所述单相逆变器功率解耦电路由h桥逆变器的开关管g1、g2、g3和g4四个开关管组成；
19.所述开关管g1和g2构成桥臂a，开关管g3和g4构成桥臂b；
20.电感l1和电感l2分别接在两桥臂的a点和b点，解耦电容c1和c2一端分别接在负载两侧，另一端直接相连于直流侧分裂电容点o1处；
21.在未加入共模状态下，采用单极性调制，同一桥臂上下导通占空比互补；加入共模电压后使得交流侧电容电压为
[0022][0023][0024]
上式中b为所需要的共模分量幅值，θ为最佳补偿的共模分量相位，电感储存的功率忽略不计，得到如下所示的功率关系
[0025]
p
vc1
p
vc2
p
vc3
p
vc4
＝p
ad
[0026]
其中p
vc1
为交流侧电容c1瞬时功率，p
vc2
为交流侧电容c2瞬时功率，p
vc3
为直流侧电容c3瞬时功率，p
vc4
为直流侧电容c4瞬时功率，p
vg
为输出功率，p
ad
为直流侧功率，得到
[0027][0028][0029]
所述进行自动上、下板aoi检测包括：
[0030]
进行上、下板图像数据采集以及多打码点分配模块对采集的上、下板图像进行多打码点分配，控制自动打码器实现自动按序打码；所述多打码点分配包括：
[0031]
1)初始化已选打码点集合为空集，候选打码点集合为打码点全集，随着调度过程的进行，已选打码点集合和候选打码点集合的元素不断更新，an和sn分别为在第n次迭代结束时候选和已选打码点集合，n＝1,
…
,n
t
为迭代的次数，初始化n＝1；
[0032]
2)图像数据采集和多打码点分配模块对打码点k反馈的信道信息矩阵hk进行奇异值分解其中，λ
k,1
表示第k个打码点的信道矩阵的奇异值，表示维度1
×
(n
t-1)的零向量，和分别由与非零奇异值λ
k,1
和零奇
异值对应的右奇异值向量构成，因为rank(hk)＝1，所以v
i,1
为vi的第一个列向量，其中，rank(
·
)表示求矩阵的秩；
[0033]
3)图像数据采集和多打码点分配模块根据分解后的矩阵构造中间矩阵和以及其中，diag(
·
)表示对角化操作；
[0034]
4)图像数据采集和多打码点分配模块构造相关矩阵r，r为l
×
l方阵，第i行第j列的元素为其中，|
·
|表示求模运算；
[0035]
5)从r中选择出与已经调度的n-1个打码点对应的n-1列，构成矩阵将剩余的部分分别对行元素进行升序排列，得到矩阵即
[0036]
6)计算打码点的相关因子即对rn中每一行的前ξ个元素分别求和并取倒数，等效于简化得到列向量ψn＝[ψ
1,n
ꢀ…ꢀ
ψ
l,n
]
η
；
[0037]
7)按照公式选择第n个打码点；
[0038]
8)若n＜n
t
，返回5)；否则调度完成，根据被调度的打码点受到的实际干扰计算相关因子ψk；若打码点未被调度ψk＝0，并按照公式更新打码点k，k∈{1,
…
,l}平均相关因子，用于计算下一个传输周期中的打码点调度权重，调度完成后，图像数据采集和多打码点分配模块通知激活打码点并进行下行数据通信，在下一个传输周期(t 1)的开销时隙阶段，重复执行1)～8)；
[0039]
在6)中综合考虑候选打码点受到已选打码点以及潜在的可能被调度的打码点的影响根据式(1)计算打码点的相关因子即对rn中每一行的前ξ个元素分别求和并取倒数，等效于简化式(2)；
[0040][0041][0042]
得到列向量ψn＝[ψ
1,n
ꢀ…ꢀ
ψ
l,n
]
η
，其中，a
l
表示潜在的、后续可能被选择的打码点集合，card(
·
)表示集合中的元素的个数；
[0043]
在7)中按照公式选择第n个打码点；
[0044]
sn表示被选择的打码点的标号，是打码点k的调度权重，是上一传输周期结束时打码点k的平均相关因子，更新sn＝s
n-1
∪{sn}，an＝a
n-1-{sn}，n＝n 1；
[0045]
对打码点进行调度，随着时间的推移，平均相关因子增大，权值μk随之减小，调度优先级降低；
[0046]
在8)中更新打码点k的平均相关因子的公式为
[0047][0048]
其中，δc＝0.99。
[0049]
在一实施例中，所述inner离线aoi自动化上、下板记录方法具体包括：
[0050]
步骤一：上板胶框架载体设置agv进出空间，完成agv自动进板，无需人员搬运，减少人员搬运过程产生板面刮伤风险，实现智能化进板；
[0051]
步骤二：采用自动机械手臂机连线离线aoi主机，硬件搭配aoi台面空间连接自动上、下板机械手臂设备，上、下手臂机软件连接aoi软件，实现操作性一体化；
[0052]
步骤三：搭载胶框装板载具，自动上、下板机左右进出板区域设置放置胶框区域，装载待检板胶框和已检板胶框，方便上、下取板；
[0053]
步骤四：采用自动手臂取板与放板，在取/放板区域安装有自动旋转机械手，测板时，取板机械手自动取放，扫描测试完成，放板机械手自动取板放置胶框内，完成自动取、放板功能；
[0054]
步骤五：自动手臂机装载自动按序打码；
[0055]
步骤六：当完成检测下板后，下板胶框架载体设置agv进出空间，可完成agv自动出板，无需人员搬运，减少人员搬运过程产生板面刮伤风险，实现智能化出板。
[0056]
在一实施例中，所述步骤五自动手臂机装载自动按序打码包括：在测试完成后取板机械手上安装自动打码器，打码器上装载水溶性墨水，依据软件编码程序依次对以扫描检测完成的pcb进行打码，以分辨测试顺序。
[0057]
本发明的另一目的在于提供一种实施所述inner离线aoi自动化上、下板记录方法的inner离线aoi自动手臂机，所述inner离线aoi自动手臂机包括：
[0058]
胶框辅助载具，用于放置pcb板；
[0059]
自动手臂，用于自动取放pcb板；
[0060]
自动打码设备，用于自动喷码。
[0061]
agv车，用于自动智能化进出取、放板。
[0062]
在一实施例中，所述inner离线aoi自动手臂机进一步包括：
[0063]
aoi主机，用于执行自动机械手臂机、配备胶框辅助载具放板以及自动打码的运行程序。
[0064]
在一实施例中，所述inner离线aoi自动手臂机进一步包括：下板设备，用于输出自动喷码的pcb板。
[0065]
在一实施例中，所述自动手臂还用于自动翻转pcb板。
[0066]
本发明的另一目的在于提供一种pcb板打码生产线，所述pcb板打码生产线实施所述inner离线aoi自动化上、下板记录方法。
[0067]
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
[0068]
本发明创新的解决了pcb(printed circuit board，印制电路板)inner离线aoi人工手动上下板和记录方式。
[0069]
本发明利用自动机械手臂机 配备胶框辅助载具放板 自动打码记录，实现离线aoi自动上下板和自动打码记录。
[0070]
实现离线aoi自动化生产，有效降低人工操作成本。自动打码记录，数据同步出错率为零。
[0071]
本发明在一优选实施例中，plc包括：自动吸气手臂机电路控制模块，外环为电压控制器，内环为电流控制器，采用电压电流双环控制进行电路电流电压的控制；通过在传统h桥电路基础上，分裂交流侧和直流侧的支撑电容与滤波电容，并通过连接两组电容中点各并联构成共模回路，通过共模电压控制进行功率解耦；实现了自动控制输送动作指令。
[0072]
本发明进行上、下板图像数据采集以及多打码点分配模块对采集的上、下板图像进行多打码点分配，控制自动打码器实现自动按序打码。
[0073]
当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明的公开。
附图说明
[0074]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
[0075]
图1是本发明实施例提供的inner离线aoi自动化上、下板记录方法流程图。
[0076]
图2是本发明实施例提供的plc电路原理图。
[0077]
图3是本发明实施例提供的未加入共模二倍纹波电流回路示意图。
[0078]
图4是本发明实施例提供的加入共模二倍纹波电流回路示意图。
[0079]
图5是本发明实施例提供的连线aoi主机自动上、下板一体设备(inner离线aoi自动手臂机)效果图。
具体实施方式
[0080]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0081]
本发明实施例提供的inner离线aoi自动化上、下板记录方法包括：采用胶框为上、下板载体装载pcb，通过设备硬件设置装载胶框和自动吸气手臂机，自动吸气手臂机利用plc程序将pcb自动送入aoi台面检测，检测完成后自动在aoi台面上取板放置在指定载体胶框内，进行自动上、下板aoi检测。
[0082]
具体地，如图1所示，inner离线aoi自动化上、下板记录方法包括以下步骤：
[0083]
s101：上板胶框架载体设置agv进出空间，完成agv自动进板，无需人员搬运，减少人员搬运过程产生板面刮伤风险，实现智能化进板；
[0084]
s102：采用自动机械手臂机连线离线aoi主机，硬件搭配aoi台面空间连接自动上、下板机械手臂设备，上、下手臂机软件连接aoi软件，实现操作性一体化；
[0085]
s103：搭载800
×
730
×
104.4胶框装板载具，自动上、下板机左右进出板区域设置放置胶框区域，装载待检板胶框和已检板胶框，方便上、下取板；
[0086]
s104：采用自动手臂取板与放板，在取/放板区域安装有自动旋转机械手，测板时，取板机械手自动取放，扫描测试完成，放板机械手自动取板放置胶框内，完成自动取、放板
功能；
[0087]
s105：自动手臂机装载自动按序打码；
[0088]
s106：当完成检测下板后，下板胶框架载体设置agv进出空间，可完成agv自动出板，无需人员搬运，减少人员搬运过程产生板面刮伤风险，实现智能化出板。
[0089]
步骤s101中硬件搭配aoi台面空间连接自动上、下板机械手臂设备，上、下手臂机软件连接aoi软件，实现操作性一体化；
[0090]
步骤s103中自动上、下板机左右进出板区域设置专用放置胶框区域，装载待检板胶框和已检板胶框，方便上、下取板；
[0091]
步骤s104在取/放板区域安装有自动旋转机械手，测板时，取板机械手自动取放，扫描测试完成，放板机械手自动取板放置胶框内，完成自动取、放板功能。
[0092]
在本发明一优选实施例中，所述步骤s105自动手臂机装载自动按序打码包括：在测试完成后取板机械手上安装自动打码器，打码器上装载水溶性墨水，依据软件编码程序依次对以扫描检测完成的pcb进行打码，以分辨测试顺序。
[0093]
在一优选实施例中，所述自动吸气手臂机利用地plc程序将pcb自动送入aoi台面的方法包括：
[0094]
所述plc包括：自动吸气手臂机电路控制模块，外环为电压控制器，内环为电流控制器，采用电压电流双环控制进行电路电流电压的控制；
[0095]
通过在传统h桥电路基础上，分裂交流侧和直流侧的支撑电容与滤波电容，并通过连接两组电容中点各并联构成共模回路，通过共模电压控制进行功率解耦；
[0096]
所述单相逆变器功率解耦电路通过差模模式进行直流侧与交流侧功率传递；
[0097]
还通过共模模式控制电容电压共模分量进行二倍频功率补偿，实现解耦；如图2-图4所示。
[0098]
所述共模电压控制进行功率解耦的方法包括：
[0099]
在没有附加开关下，通过小容值的电容向共模回路注入基频电压，使得交流侧得到二倍频功率补偿，消除单相逆变器直流侧二次纹波脉动，去电解电容化；
[0100]
所述单相逆变器功率解耦电路主电路部分为传统h桥；所述单相逆变器功率解耦电路由h桥逆变器的开关管g1、g2、g3和g4四个开关管组成；
[0101]
所述开关管g1和g2构成桥臂a，开关管g3和g4构成桥臂b；
[0102]
电感l1和电感l2分别接在两桥臂的a点和b点，解耦电容c1和c2一端分别接在负载两侧，另一端直接相连于直流侧分裂电容点o1处；
[0103]
在未加入共模状态下，采用单极性调制，同一桥臂上下导通占空比互补；加入共模电压后使得交流侧电容电压为
[0104][0105][0106]
上式中b为所需要的共模分量幅值，θ为最佳补偿的共模分量相位，电感储存的功率忽略不计，得到如下所示的功率关系
[0107]
p
vc1
p
vc2
p
vc3
p
vc4
＝p
ad
[0108]
其中p
vc1
为交流侧电容c1瞬时功率，p
vc2
为交流侧电容c2瞬时功率，p
vc3
为直流侧电容c3瞬时功率，p
vc4
为直流侧电容c4瞬时功率，p
vg
为输出功率，p
ad
为直流侧功率，得到
[0109][0110][0111]
所述进行自动上、下板aoi检测包括：
[0112]
进行上、下板图像数据采集以及多打码点分配模块对采集的上、下板图像进行多打码点分配，控制自动打码器实现自动按序打码；所述多打码点分配包括：
[0113]
1)初始化已选打码点集合为空集，候选打码点集合为打码点全集，随着调度过程的进行，已选打码点集合和候选打码点集合的元素不断更新，an和sn分别为在第n次迭代结束时候选和已选打码点集合，n＝1,
…
,n
t
为迭代的次数，初始化n＝1；
[0114]
2)图像数据采集和多打码点分配模块对打码点k反馈的信道信息矩阵hk进行奇异值分解其中，λ
k,1
表示第k个打码点的信道矩阵的奇异值，表示维度1
×
(n
t-1)的零向量，和分别由与非零奇异值λ
k,1
和零奇异值对应的右奇异值向量构成，因为rank(hk)＝1，所以vi,1为vi的第一个列向量，其中，rank(
·
)表示求矩阵的秩；
[0115]
3)图像数据采集和多打码点分配模块根据分解后的矩阵构造中间矩阵和以及其中，diag(
·
)表示对角化操作；
[0116]
4)图像数据采集和多打码点分配模块构造相关矩阵r，r为l
×
l方阵，第i行第j列的元素为其中，|
·
|表示求模运算；
[0117]
5)从r中选择出与已经调度的n-1个打码点对应的n-1列，构成矩阵将剩余的部分分别对行元素进行升序排列，得到矩阵即
[0118]
6)计算打码点的相关因子即对rn中每一行的前ξ个元素分别求和并取倒数，等效于简化得到列向量ψn＝[ψ
1,n
ꢀ…ꢀ
ψ
l,n
]
η
；
[0119]
7)按照公式选择第n个打码点；
[0120]
8)若n＜n
t
，返回5)；否则调度完成，根据被调度的打码点受到的实际干扰计算相关因子ψk；若打码点未被调度ψk＝0，并按照公式更新打码点k，k∈{1,
…
,l}平均相关因子，用于计算下一个传输周期中的打码点调度权重，调度完成后，图像数据采集和多打码点分配模块通知激活打码点并进行下行数据通信，在下一个传输周期(t 1)的开销时隙阶段，重复执行1)～8)；
[0121]
在6)中综合考虑候选打码点受到已选打码点以及潜在的可能被调度的打码点的
影响根据式(1)计算打码点的相关因子即对rn中每一行的前ξ个元素分别求和并取倒数，等效于简化式(2)；
[0122][0123][0124]
得到列向量ψn＝[ψ
1,n
ꢀ…ꢀ
ψ
l,n
]
η
，其中，a
l
表示潜在的、后续可能被选择的打码点集合，card(
·
)表示集合中的元素的个数；
[0125]
在7)中按照公式选择第n个打码点；
[0126]
sn表示被选择的打码点的标号，是打码点k的调度权重，是上一传输周期结束时打码点k的平均相关因子，更新sn＝s
n-1
∪{sn}，an＝a
n-1-{sn}，n＝n 1；
[0127]
对打码点进行调度，随着时间的推移，平均相关因子增大，权值μk随之减小，调度优先级降低；
[0128]
在8)中更新打码点k的平均相关因子的公式为
[0129][0130]
其中，δc＝0.99。
[0131]
inner离线aoi自动手臂机(如图5inner离线aoi自动手臂机(胶框)效果图)：采用胶框为载具装板，平均每完成每pnl pcb从上板、检测、出板时间为36sec，具备自动抓取板，自动翻面检测，自动喷码记录，自动下板模式等功能，任意切换，是一款多功能，高效率的智能自动高端设备。
[0132]
具体地，在一优选实施例中，本发明还提供一种inner离线aoi自动手臂机，包括：
[0133]
胶框辅助载具，用于放置pcb板；
[0134]
自动手臂，用于自动取放pcb板；
[0135]
自动打码设备，用于自动喷码。
[0136]
agv车，用于自动智能化进出取、放板。
[0137]
aoi主机，用于执行自动机械手臂机、配备胶框辅助载具放板以及自动打码的运行程序。
[0138]
下板设备，用于输出自动喷码的pcb板。
[0139]
所述自动手臂还用于自动翻转pcb板。
[0140]
下面结合具体实验数据对本发明的积极效果作进一步描述。
[0141]
产能验证数据比较
[0142][0143]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
[0144]
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。