[发明专利]PCB钻刀检测方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测方法及其装置，尤其涉及一种PCB钻刀检测方法及其装置。

背景技术

随着PCB板的集成度越来越高，使得在钻孔过程中所需的刀径越来越小，且已低至0.1mm的数量级，而刀具的直径也以0.05为间隔单位，靠人的肉眼很难区分，而靠人工使用一般的测量工具进行测量，不仅极易损坏刀具，而且误差较大，一旦使用错误刀径的刀具开始钻板，将导致被加工的PCB板报废，造成资源浪费，工作效率低下。另外由于主轴夹头精度以及钻孔时主轴高速旋转影响，主轴所夹钻刀出现偏摆，若偏摆较大，将直接影响钻孔定位精度，甚至导致PCB板报废。

并且，现有的检测功能通常是采用红外检测技术来实现的，在刀具不旋转的状态下，根据红外光束是否被遮挡来计算刀具的刀径，这种方法的优点是成本较低。但是该测量方法不但忽略了刀具在高速旋转状态下的偏摆，且红外光束本身的缺点是精度低，距离近，方向性差。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种PCB钻刀检测方法及其装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

PCB钻刀检测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤①，数字信号处理器接收数控机床控制系统发出的主轴转速信息计算转速周期，进入准备测刀状态；

步骤②，数字信号处理器发出选择信号命令，点亮镭射装置发射端的镭射光；

步骤③，待主轴夹持刀具达到系统设定测刀转速后，主轴沿Z轴下降至刀径检测位置；工作台沿Y轴方向直线移动，令钻刀通过镭射光；数字信号处理器接收镭射装置发出的信号波形，根据该波形变化计算相邻跳变沿的脉冲宽度，保存工作台沿Y轴移动过程中的Y轴光栅尺信号；

步骤④，数字信号处理器根据保存跳变沿宽度和光栅尺计数值，计算所测刀具的刀径及偏摆值；

步骤⑤，数字信号处理器将计算所得的刀径和偏摆信息输出至数控机床控制系统；

步骤⑥，数字信号处理器发出关闭镭射装置信号，关闭镭射装置发射端的镭射光。

上述的PCB钻刀检测方法，其中：步骤③所述的数字信号处理器接收数控机床控制系统发出的主轴转速信息，计算转速周期，即主轴旋转一周所需的时间；根据波形变化计算相邻跳变沿的脉冲宽度为，数字信号处理器检测到第一次下跳沿开始，连续计算并保存相邻两个下跳沿的脉冲宽度，在每个下跳沿保存工作台沿Y轴移动过程中的Y轴光栅尺信号。

进一步地，上述的PCB钻刀检测方法，其中：步骤④所述的据保存跳变沿宽度和光栅尺计数值计算为：记录第一个下跳沿时刻的光栅尺值为D1，从检测到的第一个下跳沿起依次检测保存的下跳沿脉冲宽度，直到脉冲宽度小于二分之一个转速周期，记录此跳变沿时刻光栅尺值为D2，记录最后一个跳变沿时刻的光栅尺值为D4，自最后一个下跳沿起向前检测保存的下跳沿脉冲宽度，直到脉冲宽度小于二分之一个转速周期，记录此跳变沿时刻光栅尺值为D3；刀径值为D3与D2之差，偏摆值为[(D2-D1)+(D4-D3)]/2。

PCB钻刀检测装置，包括有主轴，所述主轴内设有主轴转子，主轴转子上安装有刀具；所述主轴下方设有工作台，其特征在于：所述的工作台上设有镭射装置与光栅尺读数装置；所述镭射装置包括有发射端和接收端，所述发射端和接收端连入信号接口模块，所述光栅尺读数装置的输出端也连入信号接口模块；所述信号接口模块的被控端连接数字信号处理器的控制端；所述数字信号处理器通过通信模块连入钻孔机控制系统模块。

上述的PCB钻刀检测装置，其中：所述镭射装置的发射端和接收端分别位于沿刀具X轴方向的左侧与右侧。

本发明技术方案的优点主要体现在：能够在刀具高速旋转的情况下，利用镭射装置测量刀径，并根据镭射装置所输出的信号波形，利用数字信号处理器计算出高速旋转状态下被测刀具的偏摆，可提高刀具测量的精度。

附图说明

本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。这些附图当中，

图1是带钻刀刀径及偏摆检测装置的PCB钻孔机构造示意图；

图2是刀具的构造示意图；

图3是图2沿A-A’的剖面构造示意图；

图4是刀具旋转且无偏摆状态下与镭射光的位置示意图；

图5是刀具出现偏摆的状态示意图；

图6是刀具的刀径测量过程中镭射光接收端输出的信号波形图。