Устройство для допускового контроля паяных соединений на печатных платах

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для допускового контроля паяных соединений на печатных платах. Цель изобретения - повышение достоверности контроля. Принцип работы устройства заключается в сравнении запомненного телевизионного сигнала, полученного при сканировании тест-образца, и сигнала, получаемого при сканировании проверяемой платы. При несовпадении этих сигналов устройство запоминает место брака и продолжает проверку дальше. По окончании проверки устройство выдает информацию о дефектах монтажа. В процессе проверки оператор может следить за исследуемой платой по видеоконтрольному устройству. Устройство содержит видеоконтрольное устройство 1, телевизионную передающую камеру 2, преобразователь 3 телевизионного сигнала, блок 4 управления, пульт 5 подготовки и ввода данных, блок 6 квантования по уровню телевизионного сигнала, блок 7 выделения телевизионного кадра, формирователь 8 зоны контроля, формирователь 9 зоны подсвета, блок 10 анализа результатов контроля, осветитель 11, координатный стол 12, привод 13, модуль 14 управления шаговыми двигателями, модуль 15 сопряжения, датчики-концевики 16-19, датчики 21-24 положения координатного стола, контролируемый объект (плату) 20. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1 539694 A 1 (51) 5 G 01 R 31/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ! . ti, 1

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4224140/24-21 (22) 05.03.87 (46) 30,01.90. Бюл. М 4 (72) Я.Н.Долгий и Ю.Н.Кузуб (53) 621.397.13 (088.8) (56) Полоник В.С. Телевизионные автоматические устройства. М.: Связь, 1974, с. 173. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОПУСКОВОГО КОНТРОЛЯ ПАЯНЫХ СОЕДИНЕНИЙ HA ПЕЧАТНЫХ

ПЛАТАХ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для допускового контроля паяных соединений на печатных платах. Цель изобретения - повышение достоверности контроля. Принцип работы устройства заключается в сравнении запомненного телевизионного сигнала, полученного при сканировании тест-образца, и сигнала, получаемого при сканировании проверяемой платы. При несовпадении этих сигна2 лов устройство запоминает места брака и продолжает проверку дальше. По окончании проверки устройство выдает информацию о дефектах монтажа. 8 процессе проверки оператор может следить за исследуемой платой по видеоконтрольному устройству. Устройство содержит видеоконтрольное устройство 1, телевизионную передающую камеру 2, преобразователь 3 телевизионного сигнала, блок 4 управления, пульт 5 подготовки и ввода данных, блок 6 квантования по уровню телевизионного сигнала, блок 7 выделения телевизионного кадра, формирователь 8 эоны контроля, формирователь 9 эоны подсвета, блок

10 анализа результатов контроля, ос- Ж ветитель 11, координатный стол 12, привод 13, модуль 14 управления шаговыми двигателями, модуль 15 сопря- С жения, датчики-концевики 16-19, датчики 21-24 положения координатного Д стола, контролируемый объект (плату)

20. 1 ил.

1539694

Изобретение относится к электронной технике и,может быть использовано для контроля качества монтажа печатных плат.

Цель изобретения - повышение дос5 товерности допускового контроля паяных соединений на печатных платах.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство для допускового контроля паяных соединений на печатных платах содержит видеоконтрольное устройство (ВКУ) 1, телевизионную передающую камеру 2, выход которой соеди- 15 нен с йервым входом видеоконтрольно,го устройства и первым входом преобразователя 3 телевизионного сигнала, блок 4 управления (БУ), пульт 5

20 выходы которого подключены к блоку 4 управления, блок 6 квантования по уровню телевизионного сигнала, блок ,7 выделения телевизионного кадра, второй вход которого соединен с вы- 25 .ходом телевизионной передающей камеры, формирователь 8 зоны контроля, первый вход которого соединен с выходом телевизионной передающей камеры 2, формирователь 9 зоны подсвета, второй вход которого соединен с с вторым выходом формирователя 8 эоны контроля, а выход - с вторым входом видеоконтрольного устройства

1, блок 10 анализа результатов контроля, осветитель 11, расположенный под углом к плоскости печатной платы с паяными соединениями выводов ИМС, координатный стол 12, привод 13 которого электрически соеди40 нен с "Х" и "Y" выходами модуля 14 управления шаговыми двигателями, а первый и второй входы модуля 14 управления шаговыми двигателями соединены с первым и вторым выходами модуля 15 сопряжения, первый и второй входы и третий выход которого соеДинены с блоком 4 управления. Датчики-концевики 16-19 положения координатного стола, входящие в состав

50 устройства, подключаются выходами к восьмому и четвертому входам модуля 15 сопряжения.

Контролируемый объект 20 (печатная плата с паяными соединениями выводов ИМС) расположен на поверхности координатного стопа. Датчики

21-24 положения координатного стола выходами подкпючены к трегьему, flR тому, шестому, седьмому входам модуля

15 сопряжения.

Кроме того, вход блока 6 квантования по уровню телевизионного сигнала соединен с блоком 4 управления, а выход - с вторым входом преобраэователя 3 телевизионного сигнала, выход которого подключен к первому входу блока 10 анализа результатов контроля, второй вход которого подключен к второму выходу блока 7 выделения телевизионного кадра, первый вход которого. подключен к блоку 4 управления, а первый выход подключен на первый вход формирователя 9 зоны под" света, второй вход формирователя 8 зоны контроля подключен к блоку 4 управления, а первый выход соединен с третьим входом блока 10 анализа результатов контроля, выход которого соединен с блоком 4 управления.

Блок 4 управления, входящий в состав предлагаемого устройства, предназначен для обеспечения управления и обмена информацией между

ЭВМ, входящей э состав блока управления, и модулями 5, 6, 7, 8, 10 и 15, входящими в состав устройства. Кроме того, блок управления обеспечивает обработку поступающей иэ перечисленных модулей информации, индикацию результатов конгроля и управление печатающим устройством.

Устройство работает в следующих режимах: режим подготовки исходных данных для контроля паяных соединений на печатных платах; режим допускового контроля паяных соединений на печатных платах.

В режиме подготовки исходных данных для контроля паяных соединений печатную плату с паяными соединениями (объект контроля).условно делят на фрагменты, размеры которых про порциональны размеру телевизионного растра передающей телевизионной камеры.

Необходимая разрешающая способность при контроле паяных соединений достигается применением в составе передающей телевизионной камеры оптической системы с необходимым коэффициентом увеличения. Координаты выбранных для контроля фрагментов топологии контролируемого объекта паяных соединений и последовательность проведения контроля определяются оператором устройства по эталонному

5 1539694

6 объекту при подготовке исходных данных для контроля. В качестве эталонного объекта выбирается тест-образец печатной платы с паяными соединениями выводов ИМС без дефектов.

Координаты и размеры фрагментов и зон контроля для белого (паяные соединения) и черного полей телевизионного иэображения топологии объекта выбираются с учетом допусков на их изготовление и погрешностей оптикотелевизионной системы устройства и устанавливаются оператором по изоб-. ражению тест-образца на экране =ВКУ.;

Выбранные оператором координаты зон контроля для каждого из фрагментов телевизионного изображения топологии контролируемого объекта заносятся в память БУ.

При таком режиме работы оператор устанавливает тест-образец на координатный стол 12 в положение, при котором поверхность печатной платы параллельна сигнальной пластине видикона, а выводы НМС перпендикулярны или параллельны линиям строчной развертки видикона. Такая ориентация тест-образца, а затем и контролируемого объекта обеспечивает исклю"чение дополнительной погрешности,,возникающей при произвольной ориентации контролируемого объекта относительно сигнальной пластины видикона и линией его строчной развертки.

Затем с, учетом размеров фрагментов контроля А и В оператор с помощью пульта 5 подготовки и ввода данных и клавиатуры дисплея устанавливает режим работы устройства, задавая при этом шаг перемещения. координатного стола, последовательность выборки на тест-образце фрагментов для получения исходных данных для контроля.

По команде "Пуск", поступающей.с БУ

4 через модуль 15 сопряжения на модуль 14 управления шаговыми двигателями, который управляет ШД "У". 13, координатный стол перемещается в исходное состояние, определяемое конст рукцией координатного стола (исходное состояние обеспечивается за счет введения в конструкцию координатного стола датчиков 23 и 24 исходного сос тояния, сигнал с которых поступает в модуль 14 управления шаговыми двигателями). Так как в момент включения устройства координатный стол может находиться в любом положении,.то для обеспечения выхода стола в свое исходное состояние реверсирование (изменение направления движения по координатам) осуществляется с помощью

:концевых выключателей 16-19.

По команде оператора, подаваемой с пульта 5 подготовки и ввода данных, через БУ 4. в модуль 15 сопряжения заносятся. координаты первого выбранного.для контроля Фрагмента тест-образца, и с помощью модуля. управления шаговыми двигателями координатный ,стол перемещается в заданном направлении.. Сигналы с Фотодатчиков 21 и

22, регистрирующих число выполненных роторами. шаговых двигателей шагов (по координатам Х и Y), поступают в модуль 15 сопряжения, где сравнивают2р ся фактические координаты первого фрагмента с заданными координатами первого Фрагмента тест-образца. При совпадении фактических и заданных координат первого фрагмента тест-.образца модуль 14 управления шаговыми двигателями прекращает работу шаговых двигателей ШД "Х" .13 и ШД "Y"

13. При этом первый фрагмент контроля тест-образца с помощью осветителя

11 проецируется на сигнальную пластину. передающей телевизионной камеры, видеосигнал с которой поступает на первый вход ВКУ 1.

Кроме того, телевизионный сигнал передающей телевизионной камеры 2 и импульсы синхронизации .(ССИ и КСИ) поступают одновременно на преобразователь 3 телевизионного сигнала, формирователь 8. зоны контроля, блок 7 выделения телевизионного кадра. 40 . Затем оператор с помощью пульта подготовки и ввода данных обеспечивает формирование зон контроля на белых (паяные соединения) и черных

4> полях (поверхность печатной платы) телевизионного изображения топологии фрагмента с учетом допусков на размеры заданных элементов топологии контролируемого объекта .

Формирование зон контроля оператор обеспечивает с помощью пульта подготовки и ввода данных через БУ, при этом управляющие сигналы поступают на формирователь 8 зоны контроля, с помощью которого формируется размер (границы) зоны контроля. Визуализа-! ция процесса выбора границ контроля на экране ВКУ 1 обеспечивается Формирователем 9 зоны подсвета. Пеоемсще7 1539694 ние границ зон контроля по координатам Х, Х и Y<, Y< при выборе размеров зон контроля осуществляется дискретно и. наблюдается оператором на экране ВКУ 1.

При установке местоположения и. размеров контролируемой зоны на экране ВКУ 1 оператор командой. в БУ 4 с пульта подготовки и ввода данных за носит координаты границ выбранной зоны контроля в память БУ. Координаты границ всех контролируемых зон йа черном и белом поле фрагмента топологии тест-образца формируют. в памяти БУ 4 массив данных, имеющий

15 в своем составе: порядковый номер фрагмента, порядковый номер контролируемой зоны в фрагменте и координаты зоны контроля, определяющие ее положение на фрагменте и геометрические размеры. Такой массив данных обеспечивает полное описание топологии фрагмента тест-образца. цля rio.лучения исходных данных о.топологии следующего фрагмента тест-образца оператор с пульта подготовки и вво" да данных вводит координаты фрагмента через БУ 4 в модуль 15 сопряжения.

При этом координатный стол перемещается на заданный фрагмент, сохраняя исходную ориентацию тест-образца относительно плоскости видикона и линий строчной развертки.

Затем оператор устройства с помощью пульта подготовки и ввода дан- З5 ных обеспечивает формирование зон контроля для второго фрагмента топологии тест-образца.

Получение .исходных данных для всех40 последующих фрагментов тест-образца

- осуществляется аналогично получению исходных данных для первого и второго фрагментов таст-образца.

Таким образом, обеспечивается фор"45 мирование исходных данных для допускового контроля полных соединений на, печатных платах.

При работе устройства в режиме допускового контроля осуществляется контроль черного и белого поля телевизионного изображения топологии объекта с учетом координат и размеров зон контроля фрагментов, занесенных в память БУ при получении исходных данных на тест-образце. При этом на координатный стол устройства устанавливается объект контроля, ориентация которого выполняется аналогично ориентации тест-образца при получении исходных данных с координатами фрагментов и зонах контроля. Затем по команде оператора с пульта подготовки и ввода данных Через БУ 4 осуществляется запуск системы в режим автоматического допускового контроля паяных соединений на печатных платах.

При этом по команде с БУ 4 через модуль 15 сопряжения запускается схема управления шаговыми двигателями, входящими в состав модуля 14, и контроль-. ный стол перемещается в исходное по-. ложение, определяющее начальную точку отсчета координат для всех последующих перемещений координатного стола при контроле объекта.

При выходе координатного стола в исходное положение сигнал с фотодатчиков 23 и 24 через модуль 15 сопряжения поступает в БУ 4 и подтверждает выход координатного стола в исходное положение. Из массива исходных данных блока управления (БУ 4) выбираются координаты nepaoro фрагмента, заносятся в модуль 15 сопряжения, и с помощью модуля управления шаговыми двигателями координатный стол обеспечивает перемещение объекта контроля, при котором первый фрагмент объекта контроля устанавливается в соответствии с заданными координатами.

Контроль правильности выполнения команды о перемещении. объекта контроля на заданный фрагмент осуществляется по сигналам с фотодатчиков 21 и 22, регистрирующих число выполненных шаговыми двигателями шагов (по координатам Х и Y). Эти сигналы поступают в модуль 15 сопряжения, где сравниваются фактические и заданНые координаты. первого фрагмента, При совпадении фактических и заданных координат первого фрагмента модуль управления шаговыми двигателями прекращает работу шаговых двигателей ШД "X" 13 и lllfl

"Y" 13 и выдает сигнал в БУ 4.

При этом обеспечивается ориентация контролируемого объекта таким образом, что его первый контролируемый фрагмент проецируется с помощью осветителя 11 на .сигнальную пластину видикона телевизионной передающей камеры, видеосигнал с которой поступает на вход ВКУ 1, на преобразователь 3 телевизионного сигнала, формирователь

i8 зоны контроля и блок 7 выделения

153969

9 телевизионного кадра. Затем с блока

БУ 4 в блок квантования по уровню телевизионного сигнала поступает ко" манда, переводящая схему квантования в режим контроля белого поля тополо- 5 гии фрагмента (паяных соединений).

Блоком управления БУ 4 из массива данных, описывающих топологию тестобразца, выбираются координаты первой зоны контроля, расположенной на белом 10 поле контролируемого фрагмента, и заносятся в формирователь зоны 8 контроля, одновременно блок управления (БУ 4) подает команду на блок 7 выделения телевизионного кадра, для выделения телевизионного кадра, за время которого будет осуществляться контроль зоны.

Сигналы, поступающие с формирователя 8 зоны контроля, с блока 7 вы" деления телевизионного кадра, с преобразователя 3 телевизионного сигнала, на блок 10 анализа результатов контроля, обеспечивают такой режим работы блока 10, при котором полученный те25 левизионный сигнал сравнивается по уровню с телевизионным сигналом, соответствующим уровню белого поля внутри первой контролируемой зоны. Анализ результатов выполняется за время теле-З0 визионного кадра.

Если уровень телевизионного сигнала в каждой строке телевизионного изображения первой контролируемой зоны соответствует уровню белого по- 35 ля, блок 10 анализа результатов контроля вырабатывает сигнал "Норма", который поступает в БУ, и устройство переходит к контролю следующих зон первого фрагмента.

В случае наличия в телевизионном сигнале, характеризующем первую зону, сигнала с уровнем, соответствующим уровню черного поля (дефект пайки), устройство автоматически с помощью 45 блока 10 анализа результатов контроля формирует сигнал "Брак", который поступает в БУ 4.

При этом в ОЗУ БУ 4 заносятся координаты и номер фрагмента, коор- 50 динаты и номер контролируемой зоны (номер паяного соединения) с дефектом.

В случае необходимости на печатающем устройстве проводится документи- 55 рование результатов контроля или вывод информации на экран дисплея.. Кроме того, для визуальной оценки дефек" та паяного соединения на экране ВКУ

1О возможно прерывание работы устройства сигналом "Брак". При этом с помощью формирователя зоны подсвета на экране ВКУ обеспечивается индициро= ванне границ зоны контроля с дефектом, и оператор визуально оценивает

1 дефект паяного соединения.

После контроля первой белой зоны первого фрагмента (первого паяного соединения первого Фрагмента) устройство переходит к контролю последующих белых зон фрагмента. По окончании контроля всех белых зон первого фрагмента по команде .с БУ 4 блок б квантования по уровню телевизионного сигнала переходит в режим контроля зон черного поля топологии первого фрагмента.

Контроль эон черного поля топологии фрагмента осуществляется аналогично контролю зон белого поля топологии первого фрагмента. При этом в блоке, 10 анализа результатов контроля в каждой из зон контроля производится сравнение по уровню полученного телевизионного сигнала с телевизионным сигналом, уровень которого соответствует уровню черного поля.

По окончании контроля всех эон объекта контроля (белого и черного полей топологии фрагмента контролируемоro-объекта) с БУ. 4 в модуль 15 сопряжения заносятся координаты следующего фрагмента, и координатный стол перемещает объект контроля для контроля следующего фрагмента.

Допусковый контроль топологии второго и последующих фрагментов осуществляют аналогично контролю первого фрагмента. После контроля по зонам . всех фрагментов контролируемого объекта по команде с БУ 4 координатный стол возвращается в исходное состояние, и процесс допускового контроля топологии объекта считается завершенным.

Формула изобретения

Устройство для допускового контроля паяных соединений на печатных платах, содержащее видеоконтрольное уст" ройство, телевизионную передающую камеру, выход которой соединен с первым входом видеоконтрольного устройства и первым входом преобразователя телевизионного сигнала, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, в него дополнительно введены механически связанные между собой осветитель и коор94

Составитель А.Игнатов

Техред H.Õoäàíè÷

Корректор Э.Лончакова

Редактор Н.Киштулинец

Заказ 216 Тираж 547 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101

II 15396 динатный стол, причем оптическая ось осветителя. ориентирована под углом ь(. к плоскости координатного стола, блок. управления, пульт подготовки и ввода данных,. входы и выходы которого подключены к блоку управления, блок квантования по уровню телевизионного сигнала, блок выделения телевизионного кадра, второй вход которого соединен с выходом телевизионной передающей камеры, формирователь зоны контроля, первый вход которого соединен с выходом телевизионной передающей камеры, формирователь зоны подсвета, второй вход которого соединен с вторым выходом формирователя,эоны контроля, а выход - с вторым входом видеоконтрольного устройства, блок анализа результатов контроля, привод координатного стола электрически соединен с выходами модуля управления шаговыми двигателями привода стола, а первый и второй входы модуля управления шаговыми двигателями через первый и второй выходы модуля сопряжения соединены с блоком

1 управления, датчиками положения и датчиками-концевиками координатного стола, причем вход блока квантования по уровню телевизионного сигнала соединен с выходом блока управления, а выход - с вторым входом преобразователя телевизионного сигнала, выход которого подключен к первому входу блока анализа результата контроля, третий вход которого подключен к первому выходу формирователя зоны контроля, выход подключен к входу блока управления, а второй вход - к второму выходу блока выделения телевизионного кадра, первый выход которого подключен к первому входу формирователя зоны подсвета, первый вход преобразователя телевизионного сигнала соединен с выходом телевизионной передающей камеры, второй вход формирователя зоны контроля соединен с выходом блока управления, с входом которого соединен выход модуля сопряжения, первый вход блока выделения телевизионного сигнала соединен с выходом блока управления °