一种焊线机视觉系统及焊线机的制作方法

1.本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种焊线机视觉系统及焊线机。


背景技术：

2.焊线机主要用于半导体元器件的内部引线焊接，由于需要焊接金属引线的焊件尺寸非常小，难于在肉眼的条件下进行焊接，需要专门的焊线机视觉系统采集焊件的图像，对焊件的图像进行放大，进行位置校正，才能焊接；放置在夹具的载物台上的焊件有高有低，如焦距不变，会导致有时成像不清晰，因此，调焦是必要的。
3.在现有的焊线机视觉模块中，存在两种调焦模式，包括手动调焦和自动调焦。手动调焦只能这个固定在一个焦距状态下进行图像识别，其应用范围只能在同一水平面上进行焊线制成工艺。而自动调焦使用的大多是丝杆电机调节，电机调节一般产生圆周运动，而现实往往需要的是直线运动，且由于丝杆精度和电机影响，调焦不准确，响应时间较长。
4.因此，现有技术仍需要进行改进。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题在于，现有的焊线机视觉模块中手动调焦只能这个固定在一个焦距状态下进行图像识别，其应用范围只能在同一水平面上进行焊线制成工艺，而自动调焦采用丝杆电机调节由于丝杆精度和电机影响，调焦不准确，响应时间较长，因此本发明提供一种焊线机视觉系统及焊线机用于解决上述问题。
6.本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
7.第一方面，本发明提供一种焊线机视觉系统，其包括相机和自动调焦装置，所述自动调焦装置设置于所述相机的正后方，所述自动调焦装置包括调焦组件和与所述调焦组件相连接的驱动组件，所述调焦组件包括可移动的镜片，所述驱动组件包括超声波电机和驱动电路，所述超声波电机为环形行波型超声波电机，所述驱动电路包括与所述超声波电机依次连接的频率自动跟踪电路、高频信号发生器、移相器和与所述移相器连接的两相驱动电源，所述高频信号发生器用于产生超声频率。
8.在一种实现方式中，所述环形行波型超声波电机包括定子和与所述定子相适应形状的转子。
9.在一种实现方式中，所述定子为金属环状结构，所述定子一端设有梯形凸出物，所述定子远离所述梯形凸出物的一端设置压电陶瓷。
10.在一种实现方式中，所述转子为圆环形状，所述转子与所述定子接触的表面设置摩擦材料。
11.在一种实现方式中，所述调焦组件包括底座、传动环和镜头镜片，所述驱动组件驱动所述镜头镜片进行往返移动。
12.在一种实现方式中，所述自动频率跟踪电路包括电压采样器和积分器，所述电压采样器用于采集反馈电压并转换为直流电压。
13.在一种实现方式中，所述高频信号发生器包括依次连接的谐振电路、定时计数器和压控振荡器。
14.在一种实现方式中，所述压控振荡器包括音叉振荡器、阻容振荡器、晶体振荡器和压控振荡器中的任意一种。
15.在一种实现方式中，所述驱动电路还包括功率放大器，所述功率放大器与所述超声波电机连接，用于放大所述超声波电机的驱动信号。
16.第二方面，本发明还提供一种焊线机，其包括夹具，所述夹具上设有用于固定焊件的载物台以及上述任意一项所述的焊线机视觉系统。
17.有益效果：本发明通过在焊线机视觉系统中设置自动调焦装置，且自动调焦装置采用超声波电机驱动，进一步的所述超声波电机采用环形行波型成声波电机与驱动电路配合，通过超声波电机直接驱动所述调焦组件，减少齿轮、皮带的使用，使得所述调焦组件完成对焦时，所述超声波电机能够发挥刹车碟的作用，使启动、停止的反应更灵敏，且其结构简单，能够实现高精度的电驱动的调焦。
18.本发明的更多实施例还能够实现其他未一一列出的有利技术效果，这些其他的技术效果在下文中可能有部分描述，并且对于本领域的技术人员而言在阅读了本发明后是可以预期和理解的。本发明内容部分旨在以简化的形式引入将在“具体实施方式”中如下文进一步描述的构思和选择，以帮助阅读者更易于理解本发明。本发明内容并非旨在识别所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也并非旨在用于限制所要求保护的主题的范围。所有的上述特征都将被理解为只是示例性的，并且可以从本发明公开中收集关于结构和方法的更多的特征和目的。对本发明的特征、细节、实用性以及优点的更全面地展示，将在以下对本发明的各种实施例的书面描述中提供，在附图中图示，并且在所附权利要求中限定。因此，如果不进一步阅读整个说明书以及权利要求书及附图，则无法理解对本发明内容的诸多限制性解释。
附图说明
19.图1是本发明提供的焊线机视觉系统的整体结构示意图；
20.图2是图1所示的环形行波型超声波电机的分解结构示意图；
21.图3是图1所示的驱动电路的原理示意图；
22.图4是图1所示的自动调焦装置的工作原理图。
具体实施方式
23.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图，并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
24.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在
中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
25.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例和实施例中的特征可以相互结合。
27.本文中所使用的术语仅仅是出于描述特定示例性实施方式的目的，而不是意在限制本发明。如本文中所使用，除非.上下文中另有明确指示，否则单数形式意在包括复数形式。还应理解，用语“包括”和/或“包括有”当被使用在说明书中时，是指所记载的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，而不是排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或附加。
28.现在将详细参照本发明的优选实施方式，其中这些优选实施方式的示例在附图中示出。尽可能地，贯穿附图将使用同一附图标记来指代相同的或相似的部分。在本发明的下列描述中，如果对并入本文的已知功能和配置的详细描述会模糊本发明的主题，则将省略对并入本文的已知功能和配置的详细描述。本领域的技术人员将理解的是，为了便于描述，附图中所示的任何特征可以被放大、缩小或简化，并且附图和附图的元件并不总是按比例示出。
29.请结合参阅图1-图4，其中，图1是本发明提供的焊线机视觉系统的整体结构示意图，图2是图1所示的环形行波型超声波电机的分解结构示意图，图3是图1所示的驱动电路的原理示意图，图4是图1所示的自动调焦装置的工作原理图。
30.本发明提供一种焊线机视觉系统100，其包括相机10和自动调焦装置20，所述自动调焦装置20设置于所述相机10的正后方。所述相机10用于采集焊件图像并及时传给软件系统进行计算甄别清晰度，所述自动调焦装置20用于在软件系统甄别图像清晰度未达标时，进行自动移动镜片，进而提供清晰画面至所述相机。即所述自动调焦装置20用于调节所述相机10使得所述相机10采集焊件的图像，对焊件的图像进行放大后进行位置校正，并进行后续的焊接工作。
31.所述自动调焦装置20包括调焦组件21和与所述调焦组件21相连接的驱动组件22，所述调焦组件21包括可移动的镜片，所述驱动组件22包括超声波电机221和驱动电路，所述超声波电机221为环形行波型超声波电机，所述驱动电路包括与所述超声波电机221依次连接的频率自动跟踪电路、高频信号发生器、移相器和与所述移相器连接的两相驱动电源，所述高频信号发生器用于产生超声频率。
32.具体的，所述调焦组件21包括底座、传动环和镜头镜片，所述驱动组件22驱动所述
镜头镜片进行往返移动。进一步的，所述自动调焦装置20还包括设置在所述相机10和所述调焦组件21之间的倍率组件，所述倍率组件用于为所述相机获取更合适的倍率的成像。所述调焦组件21还包括设置在所述镜头镜片上方或旁边的辅助灯组件，所述辅助灯组件包括蓝色轴灯、红色轴灯以及分光镜，所述辅助灯组件能够在光线不足的情况下，为所述相机10对焦照明被摄物体，辅助所述调焦组件21进行准确调焦。进一步的，所述辅助灯组件还包括设置在所述分光镜前方的散光片和聚光镜，所述散光片和所述聚光镜不仅可以弥补光量的不足和适当改变从光源射来的光的性质，而且将光线聚焦于被检物体上，以得到最好的照明效果，提高所述调焦组件21的调焦准确度。
33.具体的，所述环形行波型超声波电机221包括定子2211和与所述定子2211相适应形状的转子2212。所述定子2211为金属环状结构，所述定子2211一端设有梯形凸出物2213，所述定子2211远离所述梯形凸出物2213的一端设置压电陶瓷(图未标示)。所述转子2212为圆环形状，所述转子2212与所述定子2211接触的表面设置摩擦材料。
34.传统的电机都是基于电磁原理工作的，将电磁能量变换成转动能量。而超声波电机221则是基于利用超声波振动能量变换成转动能量的原理来工作的。本实施例中所述梯形凸出物2213是用特殊材料制造的，其热膨胀系数同所述压电陶瓷元件一样，这样可以避免温度变化的影响。所述转子2212是一个铝质环，通过所述梯形凸出物2213与所述定子2211结合在一起。由于铝材比较软，所以结合部位是经过特殊处理，增加其耐磨性能。
35.本实施例中提供的超声波电机不用线圈，也没有磁铁，结构相对简单，与普通电机相比，在输出转矩相同的情况下，可以做得更小、更轻、更薄。超声波电动机的转子和定子总是紧密接触，切断电源后，由于静摩擦力的作用，不采用刹车装置仍有很大保持力矩，即当所述超声波电机221停下来的时候，所述调焦组件21就像有刹车那样自动停止对焦，可以实现高精度的电驱动的调焦。同时，所述超声波电机221对外界也不产生电磁干扰，特别适合强磁场下的工作环境。所述超声波电机221靠摩擦力驱动，移动体的质量较轻，惯性小，响应速度快，起动和停止时间为毫秒量级，可以实现高精度速度控制和位置控制。
36.请具体参阅图3，进一步的，所述驱动电路包括与所述超声波电机221依次连接的频率自动跟踪电路、高频信号发生器、移相器和与所述移相器连接的两相驱动电源。所述高频信号发生器是所述驱动电路的核心，其用于产生超声频率信号。所述移相器用于使所述两相驱动电源具有要求的相位差。
37.进一步的，所述高频信号发生器包括依次连接的谐振电路、定时计数器和压控振荡器。所述压控振荡器产生超声频率的信号，具有频率调节范围宽、分辨率高的优点，所述压控振荡器的频率由输入电压控制，可以不用a/d变换和计算机即可以实现闭环控制。其中，所述压控振荡器包括音叉振荡器、阻容振荡器、晶体振荡器和压控振荡器中的任意一种。
38.所述自动频率跟踪电路包括电压采样器和积分器，所述电压采样器用于采集反馈电压并转换为直流电压，所述积分器用于对给定电压信号与反馈信号的差值做出反应，输出信号加到所述压控振荡器的输入端，从而实现变频和自动频率跟踪的功能。
39.此外，所述驱动电路还包括功率放大器，所述功率放大器与所述超声波电机连接，用于放大所述超声波电机221的驱动信号。
40.本发明还提供了一种一种焊线机，其包括夹具，所述夹具上设有用于固定焊件的
载物台以及上述任意一项所述的焊线机视觉系统。
41.本发明提供的焊线机视觉系统及焊线机通过在焊线机视觉系统100中设置自动调焦装置20，且自动调焦装置20采用超声波电机221驱动，进一步地所述超声波电机221采用环形行波型成声波电机与驱动电路配合，通过超声波电机221直接驱动所述调焦组件，减少齿轮、皮带的使用，使得所述调焦组件完成对焦时，所述超声波电机能够发挥刹车碟的作用，使启动、停止的反应更灵敏，且其结构简单，能够实现高精度的电驱动的调焦。同时所述超声波电机221的操作温度范围非常宽，可以在摄氏零下40摄氏度到零上105摄氏度的温度环境下正常工作，保证了所述焊线机视觉系统及焊线机恶劣环境下的稳定操作。
42.最后应说明的是：以上描述是示例性实施方式的示意，并且不应被认为是对示例性实施方式的限制。虽然已描述了若干个示例性实施方式，但是本领域技术人员应容易理解，能够在示例性实施方式中进行多种修改，而均不实质上背离示例性实施方式的新的教导和优点。相应地，所有这些修改意在被包括在如权利要求书中定义的示例性实施方式的范围内。在权利要求书中，装置加功能语句意在覆盖如执行所记载功能的本文中所描述的结构以及结构等同物以及等同结构。因此，应理解，以上描述是示例性实施方式的示意，并且不应被认为是受限于所公开的具体示例性实施方式，并且应理解，对于所公开的示例性实施方式的修改以及其它示例性实施方式意在被包括在随附的权利要求书的范围内。本发明通过随附的权利要求书以及应被包括在其中的权利要求书的等同物定义。