Устройство для допускового контроля паяных соединений на печатных платах Советский патент 1990 года по МПК G01R31/04 

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

Цель изобретения - повышение достоверности 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 соединен с первым входом видеоконтрольно- ,го устройства и первым входом преобразователя 3 телевизионного сигнала, блок Ц управления (БУ), пульт 5 подготовки и ввода данных, входы и выходы которого подключены к блоку управления, блок 6 квантования по уровню телевизионного сигнала, блок (7 выделения телевизионного кадра, второй вход которого соединен с выходом 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 зоны контроля, а выход - с вторым входом видеоконтрольного устройства 1, блок 10 анализе результатов контроля, осветитель 11, расположенный под углом к плоскости печатной платы с паяными соединениями выводов ИМС, координатный стол 12, привод 13 которого электрически соединен с X и Y выходами модуля 1 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 А управления. Дат чики-концевики 16-19 положения координатного стола, входящие в состав 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 положения координатного стола выходами подключены к третьему, пя0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тому, шестому, седьмому входам модуля 15 сопряжения.

Кроме того, вход блока 6 квантования по уровню телевизионного сигнала соединен с блоком Ь управления, а выход - с вторым входом преобразователя 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 А управления, а первый выход подключен на первый вход формирователя 9 зоны подсвета, второй вход формирователя 8 зоны контроля подключен к блоку k управления, а первый выход соединен с третьим входом блока 10 анализа результатов контроля, выход которого соединен с блоком управления.

Блок 4 управления, входящий в состав предлагаемого устройства, предназначен для обеспечения управ- ления и обмена информацией между ЭВМ, входящей в состав блока управления, и модулями 5, 6, 7, 8, 10 и 15, входящими в состав устройства. Кроме того, блок управления обеспечивает обработку поступающей из перечисленных модулей информации, индикацию результатов контроля 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- . гюрциональны 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

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 изображения топологии объекта выбираются с учетом допусков на их изготовление и погрешностей оптико- телевизионной системы устройства и устанавливаются оператором по изображению 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 ви- дикона, а выводы ИМС 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 видико- на и линией его строчной развертки.

Затем с учетом размеров фрагментов контроля А и В оператор с помощь 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 1 через модуль 15 сопряжения на модуль И управления шаговыми двигателями, который управляет ШД У 13, координатный стол перемещается в исходное состояние,1 определяемое конструкцией координатного стола (исходное состояние обеспечивается за счет введения в конструкцию координатного стола датчиков 23 и 2k исходного состояния, сигнал с которых поступает в модуль управления шаговыми двигателями). Так как в момент включения устройства координатный стол может находиться в любом положении,.то

5

5

0

5

0

5

0

5

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 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 X и Y), поступают в модуль 15 сопряжения, где сравниваются фактические координаты первого фрагмента с заданными координатами первого фрагмента тест-образца. При совпадении фактических и заданных координат первого фрагмента тест-образца модуль И управления шаговыми двигателями прекращает работу шаговых двигателей ШД X 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.

Затем оператор с помощью пульта подготовки и ввода данных обеспечивает формирование зон контроля на белых (паяные соединения) и черных 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. Пеоемеще

ние границ зон контроля по координатам Х, X, и Y , YЈ при выборе размеров зон контроля осуществляется дискретно и наблюдается оператором на экране ВКУ 1„

При установке местоположения и размеров контролируемой зоны на экране ВКУ I оператор командой в БУ k с пульта подготовки и ввода данных заносит координаты границ выбранной Ьоны контроля в память БУ. Координаты границ всех контролируемых зон йа мерном и белом поле фрагмента топологии тест-образца формируют.в памяти БУ Ц массив данных, имеющий 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. Для получения исходных данных о.топологии следующего фрагмента тест-образца оператор с пульта подготовки и ввода данных вводит координаты фрагмента через БУ k 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- ных обеспечивает формирование зон контроля для второго фрагмента топологии тест-образца.

Получение .исходных данных для всеХд« шаговыми двигателями шагов (по координатам X и Y)„ Эти сигналы поступают в модуль 15 сопряжения, где сравниваются фактические и заданные координаты первого фрагмента. При совпадении

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

o

5

5

0

5

0

ентации тест-образца при получении исходных данных с координатами фрагментов и зонах контроля. Затем по команде оператора с пульта подготовки и ввода данных ч.ерез БУ осуществляется запуск системы в режим автоматического допускового контроля паяных соединений на печатных платах. При этом по команде с БУ k через модуль 15 сопряжения запускается схема управления шаговыми двигателями, входящими в состав модуля 1f, и контрольный стол перемещается в исходное положение, 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 2k через модуль 15 сопряжения поступает в БУ Ц и подтверждает выход координатного стола в исходное положение. Из массива исходных данных блока управления (БУ Ц) выбираются координаты первого 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.

I

Контроль правильности выполнения команды о перемещении-объекта контроля на заданный фрагмент осуществляется по сигналам с фотодатчиков 21 и 22, регистрирующих число выполненных

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.

Таким образом, обеспечиваетсяфор-дс фактических и заданных координат пер50

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 оривого фрагмента модуль управления шаго выми двигателями прекращает работу шаговых двигателей ШД X 13 и ШД Y 13 и выда-ет сигнал в БУ .

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 виделения

фактических и заданных координат пер

вого фрагмента модуль управления шаговыми двигателями прекращает работу шаговых двигателей ШД X 13 и ШД Y 13 и выда-ет сигнал в БУ .

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 виделения

9153969 4

телевизионного кадра. «Затем с блока БУ k в блок квантования по уровню телевизионного сигнала поступает команда, переводящая схему квантования в режим контроля белого поля топологии фрагмента (паяных соединений). Блоком управления БУ Ц из массива данных, описывающих топологию тест- образца, выбираются координаты первой

10

возможно прерывание работы устройства сигналом Брак. При этом с помощью формирователя зоны подсвета на экране ВКУ обеспечивается индициро- вание границ зоны контроля с дефектом, и оператор визуально оценивает дефект паяного соединения.

После контроля первой белой зоны первого фрагмента (первого паяного

зоны контроля, расположенной на белом 10 соединения первого фрагмента) устройполе контролируемого фрагмента, и заносятся в формирователь зоны 8 контроля, одновременно блок управления (БУ ) 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 выделения телевизионного кадра, с преобразователя 3 телевизионного сигнала на блок 10 анализа результатов контроля, обеспечивают такой режим работы блока 10, при котором полученный телевизионный сигнал сравнивается по уровню с телевизионным сигналом, соответствующим уровню белого поля внутри первой контролируемой зоны. Анализ результатов выполняется за время теле визионного кадра.

Если уровень телевизионного сигнала в каждой строке телевизионного изображения первой контролируемой зоны соответствует уровню белого поля, 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 блока 10 анализа результатов контроля формирует сигнал Брак, который поступает в БУ k.

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

В случае необходимости на печатающем устройстве проводится документирование результатов контроля или вывод информации на экран дисплея. Кроме того, для визуальной оценки дефекта паяного соединения на экране ВКУ

4

10

возможно прерывание работы устройства сигналом Брак. При этом с помощью формирователя зоны подсвета на экране ВКУ обеспечивается индициро- вание границ зоны контроля с дефектом, и оператор визуально оценивает дефект паяного соединения.

После контроля первой белой зоны первого фрагмента (первого паяного

5

0

ство переходит к контролю последующих белых зон фрагмента. По окончании контроля всех белых зон первого фрагмента по команде с БУ Ц блок 6 квантования по уровню телевизионного сигнала переходит в режим контроля зон черного поля топологии первого фрагмента. Контроль зон 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 зон объекта контроля (белого и черного полей топологии фрагмента контролируемого объекта) с БУ k в модуль 15 сопряжения заносятся координаты следующего фрагмента, и координатный стол перемещает объект контроля для

5 контроля следующего фрагмента.

Допусковый контроль топологии второго и последующих фрагментов осуще- ствляют аналогично контролю первого фрагмента. После контроля по зонам

0 всех фрагментов контролируемого объекта по команде с БУ 4 координатный стол возвращается в исходное состояние, и процесс допускового контроля топологии объекта считается завершен5 ным.

i

Формула изобретения

Устройство для допускового контроля паяных соединений на печатных платах, содержащее видеоконтрольное устройство, телевизионную передающую камеру, выход которой соединен с первым входом видеоконтрольного, устройства и первым входом преобразователя телевизионного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, в него дополнительно введены механически связанные между собой осветитель и коор0

5

динатныи стол, причем оптическая ось осветителя ориентирована под углом Ж, 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 ,зоны 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

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 второ5 му 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 сопря5 жения, первый вход блока выделения телевизионного сигнала соединен с выходом блока управления.