CN104841647A - 一种基于机器视觉的pcb板自动分拣机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的PCB板自动分拣机，包括机壳(1)，机壳(1)上设有进料口(2)和废料出口(3)，机壳(1)内设有顺次连接的送料机构(4)、滚动分离机构(5)、废料剔除机构(6)、转盘剔除机构(7)和码放转运机构(8)；送料机构(4)与进料口(2)连接，废料剔除机构(6)与废料出口(3)连接。本发明能够适用于各种规格的PCB板，且具有自动化程度高、识别效率高和分拣速度快的优点。

Description

一种基于机器视觉的PCB板自动分拣机

技术领域

本发明涉及一种自动分拣机，特别是一种基于机器视觉的PCB板自动分拣机，属于机械设备领域。

背景技术

PCB板作为电子行业的必需品，传统的检测PCB板一般为人工检测，人工检测是通过人肉眼观察检测分类，检测效率极低，并且需要大量的劳动力，在高效生产的自动化车间，传统检测方式已无法满足时代的需求。机器检测取代人工检测已成为一个大的趋势。机器检测理论依据为图像处理，至少对PCB板的两面进行拍照。

用一条传送带运送PCB板，很难实现对其进行图像采集，因此传统传送带会采用两条传送带,搭桥式的运输PCB板，能满足PCB板的下表面除了边缘不涉及检测之外其他部分能够被相机拍照，为了使采集图像稳定，工业上会利用一个电机带动两个传送带，实现了运输的同时，对板的下面拍照，例如齿轮同步带，其同步性特别好，但同时也具有局限性，只能局限于检测同一大小规格的PCB板，大于或小于规格的板不能正常图像采集，大板部分面积图像采集不了，小板小于两传送带的间距而掉下去无法进行图像采集。

因此出现了利用两个电动机分别带动两个传送带，并在传送带下安装间距调节装置，使其能够调整两带之间的距离，以便适应各种大小板；但两个电机同步性差，很难消除系统的误差，如开机电机启动时电机中有一个稍有延迟就会导致两带运送速度不一样，导致板在上面会打弯，不利图像采集；最好的方法是利用一个控制装置，带动两条传送带。

传统分离一堆板的方式有两种，一是人工分离，另一种是利用真空吸盘通过吸取PCB板分离，真空吸盘是通过接管与真空设备接通，然后与待提升物如玻璃、纸张等接触,起动真空设备抽吸,使吸盘内产生负气压,从而将待提升物吸牢,即可开始搬送待提升物。对于有孔的PCB板真空吸盘就不能吸取。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于机器视觉的PCB板自动分拣机，它能够适用于各种规格的PCB板，且具有自动化程度高、识别效率高和分拣速度快的优点。

本发明的技术方案：一种基于机器视觉的PCB板自动分拣机，包括机壳，机壳上设有进料口和废料出口，机壳内设有顺次连接的送料机构、滚动分离机构、废料剔除机构、转盘剔除机构和码放转运机构；送料机构与进料口连接，废料剔除机构与废料出口连接。

前述的这种基于机器视觉的PCB板自动分拣机中，送料机构包括第一传送带、行走轨道和机械手，行走轨道通过轨道固定框安装在机壳内的顶部，行走轨道的顶部设有丝杠和第一驱动电机，行走轨道上套接有滑块，滑块通过连接杆与机械手的顶部连接，丝杠与第一驱动电机的输出轴固定连接，滑块上设有螺孔，螺孔与丝杠通过螺纹连接。

前述的这种基于机器视觉的PCB板自动分拣机中，所述机械手包括顶板、夹板和电动推拉杆，顶板的顶部与连接杆连接，顶板的底部设有机械手行走轨道，2个夹板的顶部均安装在机械手行走轨道上且与其滑动连接，顶板的底部设有2个电动推拉杆，2个电动推拉杆各连接一个夹板。

前述的这种基于机器视觉的PCB板自动分拣机中，所述滚动分离机构设于轨道固定框的下方，滚动分离机构包括“T”型底座、连接板、第二滑轨、分离器固定座、双作用气爪、分离器连接杆、分离辊和第二驱动电机，连接板沿竖直方向固定在“T”型底座上，连接板的板面上设有第二滑轨，2个分离器固定座安装在第二滑轨上并与其滑动连接，双作用气爪设于2个分离器固定座之间，并与2个分离器固定座连接，2个分离器固定座上均设有分离器连接杆，2组分离辊分别通过分离辊安装壳固定在分离器固定座上；2个分离辊安装壳内均设有第二驱动电机，分离辊转轴的一端设有链轮，链轮通过链条连接，第二驱动电机与其中一个链轮固定连接；所述分离辊的断面形状为椭圆形。

前述的这种基于机器视觉的PCB板自动分拣机中，废料剔除机构包括直线传输装置、底部图像采集装置、顶部图像采集装置、侧面图像采集装置和第二传送带，直线传输装置设于2组分离辊的正下方，直线传输装置包括第三滑轨、第一推拉气缸、送料器和“L”形轨道，第三滑轨的两端分别设有1个第一推拉气缸，每个第一推拉气缸上连接有一个送料器，送料器与第三滑轨滑动连接，2个送料器的顶部均设有1根“L”形轨道，“L”形轨道与第二传送带相连接，底部图像采集装置设于2根“L”形轨道正下方的中间位置，顶部图像采集装置设于第二传送带与“L”形轨道的连接处，位于第二传送带的上方；侧面图像采集装置设于第二传送带的一侧；第二传送带的侧壁上还设有第二推拉气缸。

前述的这种基于机器视觉的PCB板自动分拣机中，所述底部图像采集装置由第一照相机和四面可调光源组成；顶部图像采集装置由罩体、第二照相机和碗光源组成；侧面图像采集装置由调节支架、第三照相机和平面光源组成，调节支架和平面光源分别固定在第二传送带的两侧。

前述的这种基于机器视觉的PCB板自动分拣机中，转盘剔除机构包括方形机架、转盘、第三驱动电机和气爪，转盘设于方形机架上，第三驱动电机设于转盘的正下方，用于驱动转盘，转盘上设有等间布置的凹槽，每个凹槽的位置均设有一个气爪。

前述的这种基于机器视觉的PCB板自动分拣机中，码放转运机构设于方形机架的侧面，码放转运机构包括第三推拉气缸、第四推拉气缸、第四滑轨、接料箱和架体，架体的底部与第四滑轨滑动连接，第四推拉气缸设于架体内，第四推拉气缸的顶部与接料箱的底部固定连接，第三推拉气缸与第四滑轨平行设置，第三推拉气缸与架体的一侧连接。

前述的这种基于机器视觉的PCB板自动分拣机中，架体的顶部和接料箱的内部均设有缓冲胶块。

前述的这种基于机器视觉的PCB板自动分拣机中，机壳的顶部还设有排风换气扇。

与现有技术相比，本发明采用自主研发的滚动分离装置，利用电机带动椭圆形分离辊转动，使其两点之间的距离周期性的变化，当距离最长时，PCB板会落入下一层，距离短时PCB板被夹在分离辊上面，一堆板通过机械手四面限位，随着距离周期性变化，PCB板一块接着一块下落，在直线送料器上因时间差前落下板与后落下的板有距离，从而实现了分离的目的，采用这种结构取代了传统的人工分离，而且解决了吸盘式分离设备无法分离带孔的PCB板的问题；通过废料剔除机构上的直线传输装置完美地解决了PCB板底部图像采集的问题，通过送料器和“L”形轨道的配合，可以在不影响PCB板传输的情况下将PCB板的底部露出，方便图像采集；另外通过转盘剔除机构与码放转运机构的配合，实现了自动码放PCB板的目的，整套装置具有自动化程度高，工作效率和识别效率高的优点。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是送料机构、滚动分离机构、废料剔除机构、转盘剔除机构和码放转运机构的结构示意图；

图3是送料机构的结构示意图；

图4是机械手的结构示意图；

图5是滚动分离机构的结构示意图；

图6是分离辊的侧视图；

图7是废料剔除机构的结构示意图；

图8是直线传输装置的结构示意图；

图9是转盘剔除机构和码放转运机构的结构示意图。

附图中的标记为：1-机壳，2-进料口，3-废料出口，4-送料机构，5-滚动分离机构，6-废料剔除机构，7-转盘剔除机构，8-码放转运机构，9-第一传送带，10-行走轨道，11-机械手，12-轨道固定框，13-丝杠，14-第一驱动电机，15-连接杆，16-螺孔，17-夹板，18-电动推拉杆，19-机械手行走轨道，20-“T”型底座，21-连接板，22-第二滑轨，23-分离器固定座，24-双作用气爪，25-分离器连接杆，26-分离辊，27-第二驱动电机，28-分离辊安装壳，29-链轮，30-链条，31-直线传输装置，32-底部图像采集装置，33-顶部图像采集装置，34-侧面图像采集装置，35-第二传送带，36-第三滑轨，37-第一推拉气缸，38-送料器，39-“L”形轨道，40-第一照相机，41-四面可调光源，42-罩体，43-第二照相机，44-碗光源，45-调节支架，46-第三照相机，47-平面光源，48-方形机架，49-转盘，50-第三驱动电机，51-气爪，52-凹槽，53-第三推拉气缸，54-第四推拉气缸，55-第四滑轨，56-架体，57-接料箱，58-缓冲胶块，59-排风换气扇，60-滑块，61-顶板，62-第二推拉气缸。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

本发明的实施例：一种基于机器视觉的PCB板自动分拣机，如图1和图2所示，包括机壳1，机壳1上设有进料口2和废料出口3，机壳1内设有顺次连接的送料机构4、滚动分离机构5、废料剔除机构6、转盘剔除机构7和码放转运机构8；送料机构4与进料口2连接，废料剔除机构6与废料出口3连接，机壳1的顶部还设有排风换气扇59。

如图3所示，送料机构4包括第一传送带9、行走轨道10和机械手11，行走轨道10通过轨道固定框12安装在机壳1内的顶部，行走轨道10的顶部设有丝杠13和第一驱动电机14，行走轨道10上套接有滑块60，滑块60通过连接杆15与机械手11的顶部连接，丝杠13与第一驱动电机14的输出轴固定连接，滑块60上设有螺孔16，螺孔16与丝杠13通过螺纹连接。

如图4所示，所述机械手11包括顶板61、夹板17和电动推拉杆18，顶板61的顶部与连接杆15连接，顶板61的底部设有机械手行走轨道19，2个夹板17的顶部均安装在机械手行走轨道19上且与其滑动连接，顶板61的底部设有2个电动推拉杆18，2个电动推拉杆18各连接一个夹板17。

如图5和图6所示，滚动分离机构5设于轨道固定框12的下方，滚动分离机构5包括“T”型底座20、连接板21、第二滑轨22、分离器固定座23、双作用气爪24、分离器连接杆25、分离辊26和第二驱动电机27，连接板21沿竖直方向固定在“T”型底座20上，连接板21的板面上设有第二滑轨22，2个分离器固定座23安装在第二滑轨22上并与其滑动连接，双作用气爪24设于2个分离器固定座23之间，并与2个分离器固定座23连接，2个分离器固定座23上均设有分离器连接杆25，2组分离辊26分别通过分离辊安装壳28固定在分离器固定座23上；2个分离辊安装壳28内均设有第二驱动电机27，分离辊26转轴的一端设有链轮29，链轮29通过链条30连接，第二驱动电机27与其中一个链轮29固定连接；所述分离辊26的断面形状为椭圆形。

如图7和图8所示，废料剔除机构6包括直线传输装置31、底部图像采集装置32、顶部图像采集装置33、侧面图像采集装置34和第二传送带35，直线传输装置31设于2组分离辊26的正下方，直线传输装置31包括第三滑轨36、第一推拉气缸37、送料器38和“L”形轨道39，第三滑轨36的两端分别设有1个第一推拉气缸37，每个第一推拉气缸37上连接有一个送料器38，送料器38与第三滑轨36滑动连接，2个送料器38的顶部均设有1根“L”形轨道39，“L”形轨道39与第二传送带35相连接，底部图像采集装置32设于2根“L”形轨道39正下方的中间位置，顶部图像采集装置33设于第二传送带35与“L”形轨道39的连接处，位于第二传送带35的上方；侧面图像采集装置34设于第二传送带35的一侧；第二传送带35的侧壁上还设有第二推拉气缸62。底部图像采集装置32由第一照相机40和四面可调光源41组成；顶部图像采集装置33由罩体42、第二照相机43和碗光源44组成；侧面图像采集装置34由调节支架45、第三照相机46和平面光源47组成，调节支架45和平面光源47分别固定在第二传送带35的两侧。

如图9所示，转盘剔除机构7包括方形机架48、转盘49、第三驱动电机50和气爪51，转盘49设于方形机架48上，第三驱动电机50设于转盘49的正下方，用于驱动转盘49，转盘49上设有等间布置的凹槽52，每个凹槽52的位置均设有一个气爪51。码放转运机构8设于方形机架48的侧面，码放转运机构8包括第三推拉气缸53、第四推拉气缸54、第四滑轨55、接料箱57和架体56，架体56的底部与第四滑轨55滑动连接，第四推拉气缸54设于架体56内，第四推拉气缸54的顶部与接料箱57的底部固定连接，第三推拉气缸53与第四滑轨55平行设置，第三推拉气缸53与架体56的一侧连接。架体56的顶部和接料箱57的内部均设有缓冲胶块58。

上述实施例中，电动推拉杆、送料器、四面可调光源、碗光源和平面光源均为现有技术，均可通过购买获得。

本发明的工作原理：将整摞的PCB板放在第一传送带9的端部，在第一传送带9的作用下将PCB板送至另一端，到达另一端后位于第一传送带9上方的机械手11开始工作，机械手11首先在电动推拉杆18的作用下沿机械手行走轨道19将2块夹板17之间的距离增大，当PCB板运送至2块夹板17之间时，在电动推拉杆18的作用下将2块夹板17收缩，使夹板17将PCB板堆夹牢，然后第一驱动电机14工作，带动丝杠13旋转，在丝杠13的转动下滑块60沿行走轨道10滑行，当机械手11到达滚动分离机构5的正上方后停止，在电动推拉杆18的作用下将PCB板堆释放，使PCB板堆自动落到2组分离辊26的顶部。在第二驱动电机27的带动下与第二驱动电机27连接的链轮29转动，链轮29通过链条30带动其它链轮29转动，从而使所有分离辊26同步转动，且转速相同；由于采用了断面形状为椭圆形的分离辊26，因此当2个分离辊26之间的距离最大时PCB板会落入下一层，距离短时PCB板被夹在分离辊26上面，2个分离辊26之间的距离周期性变化，起到分离PCB板的作用。当PCB板的规格发生变化时，需要调节2组分离辊26之间的距离，只需启动双作用气爪24即可，在双作用气爪24的带动下分离器固定座23可以沿第二滑轨22左右滑动来调节间距。被分离的PCB板一块一块地落到废料剔除机构7的直线传输装置31上，落下的PCB板正好掉到两条对称设置的“L”形轨道39上，如果“L”形轨道39的间距不合适，可以通过调节第一推拉气缸37进行调节。在送料器38的作用下PCB板沿“L”形轨道39滑行，当运动至底部图像采集装置32的上方时，第一照相机40采集底部图像，四面可调光源41起到照明、补光的作用；然后PCB板被送至第二传送带35，在第二传送带35的作用下，首先进入顶部图像采集装置33，第二照相机43采集PCB板顶部的图像，碗光源44用于照明、补光，然后PCB板被运送至侧面图像采集装置34的位置，第三照相机46采集PCB板侧面图像，平面光源47用于照明、补光，三个照相机采集到的信息发送给微电脑控制器(图中未示出)进行分析处理，当发现残次品时，PCB板运行至第二推拉气缸62的位置时，第二推拉气缸62将PCB板推出第二传送带35，残次PCB板直接落入废料收纳箱进行收纳。合格的PCB板在第二传送带35上继续运行，当PCB板被运送到第二传送带35的端部时，直接插入与第二传送带35相对设置的气爪51上，然后启动第三驱动电机50，第三驱动电机50带动转盘49转动，并将PCB板运至相应的码放装置上方停止，气爪51释放PCB板，PCB板自动落入码放装置的接料箱57内，每落入一块PCB板第四推拉气缸54就下降一定距离，当PCB板完全填满接料箱3，第三推拉气缸53将接料箱57沿第四滑轨55推出。工作人员将码放好的PCB板取走。

Claims (10)

1.一种基于机器视觉的PCB板自动分拣机，包括机壳(1)，机壳(1)上设有进料口(2)和废料出口(3)，其特征在于：机壳(1)内设有顺次连接的送料机构(4)、滚动分离机构(5)、废料剔除机构(6)、转盘剔除机构(7)和码放转运机构(8)；送料机构(4)与进料口(2)连接，废料剔除机构(6)与废料出口(3)连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的PCB板自动分拣机，其特征在于：送料机构(4)包括第一传送带(9)、行走轨道(10)和机械手(11)，行走轨道(10)通过轨道固定框(12)安装在机壳(1)内的顶部，行走轨道(10)的顶部设有丝杠(13)和第一驱动电机(14)，行走轨道(10)上套接有滑块(60)，滑块(60)通过连接杆(15)与机械手(11)的顶部连接，丝杠(13)与第一驱动电机(14)的输出轴固定连接，滑块(60)上设有螺孔(16)，螺孔(16)与丝杠(13)通过螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的PCB板自动分拣机，其特征在于：所述机械手(11)包括顶板(61)、夹板(17)和电动推拉杆(18)，顶板(61)的顶部与连接杆(15)连接，顶板(61)的底部设有机械手行走轨道(19)，2个夹板(17)的顶部均安装在机械手行走轨道(19)上且与其滑动连接，顶板(61)的底部设有2个电动推拉杆(18)，2个电动推拉杆(18)各连接一个夹板(17)。

4.根据权利要求3所述的一种基于机器视觉的PCB板自动分拣机，其特征在于：所述滚动分离机构(5)设于轨道固定框(12)的下方，滚动分离机构(5)包括“T”型底座(20)、连接板(21)、第二滑轨(22)、分离器固定座(23)、双作用气爪(24)、分离器连接杆(25)、分离辊(26)和第二驱动电机(27)，连接板(21)沿竖直方向固定在“T”型底座(20)上，连接板(21)的板面上设有第二滑轨(22)，2个分离器固定座(23)安装在第二滑轨(22)上并与其滑动连接，双作用气爪(24)设于2个分离器固定座(23)之间，并与2个分离器固定座(23)连接，2个分离器固定座(23)上均设有分离器连接杆(25)，2组分离辊(26)分别通过分离辊安装壳(28)固定在分离器固定座(23)上；2个分离辊安装壳(28)内均设有第二驱动电机(27)，分离辊(26)转轴的一端设有链轮(29)，链轮(29)通过链条(30)连接，第二驱动电机(27)与其中一个链轮(29)固定连接；所述分离辊(26)的断面形状为椭圆形。

5.根据权利要求4所述的一种基于机器视觉的PCB板自动分拣机，其特征在于：废料剔除机构(6)包括直线传输装置(31)、底部图像采集装置(32)、顶部图像采集装置(33)、侧面图像采集装置(34)和第二传送带(35)，直线传输装置(31)设于2组分离辊(26)的正下方，直线传输装置(31)包括第三滑轨(36)、第一推拉气缸(37)、送料器(38)和“L”形轨道(39)，第三滑轨(36)的两端分别设有1个第一推拉气缸(37)，每个第一推拉气缸(37)上连接有一个送料器(38)，送料器(38)与第三滑轨(36)滑动连接，2个送料器(38)的顶部均设有1根“L”形轨道(39)，“L”形轨道(39)与第二传送带(35)相连接，底部图像采集装置(32)设于2根“L”形轨道(39)正下方的中间位置，顶部图像采集装置(33)设于第二传送带(35)与“L”形轨道(39)的连接处，位于第二传送带(35)的上方；侧面图像采集装置(34)设于第二传送带(35)的一侧；第二传送带(35)的侧壁上还设有第二推拉气缸(62)。

6.根据权利要求5所述的一种基于机器视觉的PCB板自动分拣机，其特征在于：所述底部图像采集装置(32)由第一照相机(40)和四面可调光源(41)组成；顶部图像采集装置(33)由罩体(42)、第二照相机(43)和碗光源(44)组成；侧面图像采集装置(34)由调节支架(45)、第三照相机(46)和平面光源(47)组成，调节支架(45)和平面光源(47)分别固定在第二传送带(35)的两侧。

7.根据权利要求6所述的一种基于机器视觉的PCB板自动分拣机，其特征在于：转盘剔除机构(7)包括方形机架(48)、转盘(49)、第三驱动电机(50)和气爪(51)，转盘(49)设于方形机架(48)上，第三驱动电机(50)设于转盘(49)的正下方，用于驱动转盘(49)，转盘(49)上设有等间布置的凹槽(52)，每个凹槽(52)的位置均设有一个气爪(51)。

8.根据权利要求7所述的一种基于机器视觉的PCB板自动分拣机，其特征在于：码放转运机构(8)设于方形机架(48)的侧面，码放转运机构(8)包括第三推拉气缸(53)、第四推拉气缸(54)、第四滑轨(55)、接料箱(57)和架体(56)，架体(56)的底部与第四滑轨(55)滑动连接，第四推拉气缸(54)设于架体(56)内，第四推拉气缸(54)的顶部与接料箱(57)的底部固定连接，第三推拉气缸(53)与第四滑轨(55)平行设置，第三推拉气缸(53)与架体(56)的一侧连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于机器视觉的PCB板自动分拣机，其特征在于：架体(56)的顶部和接料箱(57)的内部均设有缓冲胶块(58)。

10.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的PCB板自动分拣机，其特征在于：机壳(1)的顶部还设有排风换气扇(59)。