專利名稱：一種檢測微型鉆頭入鉆時的滑動情況的方法及檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及印刷電路板的制造領域，更具體的說，涉及一種檢測微型 鉆頭入鉆時的滑動情況的方法及檢測裝置。
背景技術：
我們通常使用微型鉆頭(簡稱微鉆)對印刷電路板進行鉆孔，以進行 進一步的加工。而在微鉆加工板材的時候，通常會發生滑動現象(即
wandering現象。目前，wandering現象還沒有明確的中文學術名詞來界定， 通常可概括為微鉆入鉆特性)。滑動現象是指微鉆在入鉆前的一瞬間，微 鉆鉆頭扭曲，會在被鉆的材料表面發生滑動，而后即破入被鉆的材料中鉆 孔。
由于滑動現象的存在，在我們加工電路板時，微鉆滑動的程度越大， 離原點坐標就越遠，孔位精度就越差，對加工的孔位精度存在一定的影響。 由于我們在加工印刷電路板時對加工的孔位精度要求是很高的，我們在微 鉆入鉆前的定位都可以做到很精準，可是由于微鉆的滑動現象的存在這一 不定因素，卻很可能因微鉆在入鉆前的滑動現象的存在，在入鉆前的一瞬 間扭曲，鉆頭滑動到其他位置入鉆，造成微鉆入鉆時的孔位偏差，孔位精 度不能保證。另外，微鉆偏離正常坐標入鉆，在板材內部不是垂直鉆削， 對鉆孔的質量也有影響；而且，當微鉆的滑動幅度過大時，還有可能會因 偏移距離過大而導致斷鉆，如圖1所示。
鉆頭每次發生滑動的現象是隨機的，目前對這個現象的研究通常都是 從力學和動力學兩方面來進行理論上的推理，卻都還沒有得出微鉆滑動現 象的出現原因及形成規律，也不能得到具體滑動現象的相關數據。目前， 南非曾有一所大學做過lcm大小的普通鉆頭的入鉆特性的實驗，其采用的 方法是通過在普通鉆頭的柄部固定圓盤，通過紅外傳感器(infrared sensor system)檢測圓盤的位移，達到間接檢測滑動現象的目的。但這種方法不 適合檢測直徑很小的微型鉆頭由于固定在鉆頭柄部的圓盤本身質量相對于質量很小的微型鉆頭來說非常大，檢測的結果與實際使用中的結果差異 較大；而用于圓盤只能固定在離微型鉆頭的切削刃較遠的柄部，因此，紅 外傳感器檢測到的位移與微鉆實際的滑動幅度是不同的，檢測結果不夠精 確；另外，由于微型鉆頭本身非常的小，由于紅外傳感器檢測精度的局限， 也不能精確檢測到微型鉆頭的滑動情況。因此，這種方案對直徑很小的微 鉆來說是不適用的。
發明內容
為克服上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種能較為精確
的檢測微型鉆頭入鉆時的滑動情況的方法及檢測裝置。 本發明的目的是通過以下技術方案來實現的 一種檢測微型鉆頭入鉆時的滑動情況的方法，包括以下步驟 A:在微型鉆頭入鉆時，從微型鉆頭入鉆前開始，到微型鉆頭入鉆后
為止，對微型鉆頭進行高速攝影；
B:對步驟A中拍攝到的微型鉆頭入鉆時的影像進行記錄和量化處理，
得到微鉆滑動數據；并對微鉆滑動數據進行記錄和后續分析。 所述的步驟A中，包括以下步驟-
Al:將微型鉆頭所在的鉆機主軸上位于微型鉆頭外周的壓腳卸掉或通 過鉆機控制程序控制壓腳不落下；
A2:將高速攝像機對準微型鉆頭，對微型鉆頭進行高速攝影。由于現 有的鉆機主軸上位于微型鉆頭外周通常都設有用于壓平待加工板材的壓 腳，微型鉆頭要在壓腳內進行鉆削工作，因此要想將高速攝像機直接對準 鉆機主軸上的微型鉆頭，需要將擋在它們之間的壓腳移開才可以。
所述的步驟A2中的高速攝像機為兩部，分別從兩個角度同時對準微 型鉆頭進行高速攝影。
所述的兩部高速攝像機分別互成九十度分布，從X、 Y兩個方向對微 型鉆頭進行高速攝影。
所述的步驟B中，對微型鉆頭入鉆時的影像進行后續分析的步驟包括 根據兩部攝像角度互成九十度的高速攝像機拍攝的圖像量化得到其所在角 度的微鉆滑動數據，繪制鉆頭滑動的二維軌跡圖，根據繪制出來的二維軌 跡圖獲取微型鉆頭滑動的相關數據。一種用于檢測微型鉆頭入鉆時的滑動情況的檢測裝置，包括-
端部固定有微型鉆頭的鉆機主軸；
高速攝像機，用于在微型鉆頭入鉆時，對微型鉆頭進行高速攝影；
攝像分析模塊，與高速攝像機相連接，用于對高速攝像機拍攝到的微 型鉆頭入鉆時的影像進行記錄和量化處理，得到微鉆滑動數據；并對微鉆 滑動數據進行記錄和后續分析。
所述的高速攝像機設置在可直接對準鉆機主軸上的微型鉆頭的位置 處，所述的微型鉆頭處于高速攝像機的焦平面內；所述的檢測裝置還設有 壓腳控制模塊，用于控制位于微型鉆頭外周的壓腳不落下。可通過壓腳控 制模塊控制位于微型鉆頭外周的壓腳不落下的方式移開擋在高速攝像機與 微型鉆頭之間的壓腳。
所述的高速攝像機為兩部，分別從兩個角度同時對準微型鉆頭進行高 速攝影。
所述的兩部高速攝像機分別設置在以微型鉆頭為原點的X、 Y兩個方 向的方向軸上。
所述的攝像分析模塊還包括二維軌跡圖繪制模塊，用于根據兩部攝像 角度互成九十度的高速攝像機拍攝的圖像量化得到其所在角度的微鉆滑動 數據，繪制鉆頭滑動的二維軌跡圖。
本發明由于在微型鉆頭入鉆時采用對微型鉆頭進行高速攝影，實時記 錄微型鉆頭滑動動作用于分析的方法，因此，可以很好的獲取到微型鉆頭 的滑動情況，并得到量化的數據信息，故能很方便的根據拍攝到的微型鉆 頭入鉆時的影像進行分析，提取微型鉆頭滑動的數據，以對微型鉆頭的滑 動現象進行進一步研究。
圖1是本發明實施例的微型鉆頭滑動現象的示意圖2是本發明實施例的檢測微型鉆頭入鉆時的滑動情況的方法的流程
圖3是本發明實施例的單高速攝像機的用于檢測微型鉆頭入鉆時的滑 動情況的檢測裝置的結構示意圖4是本發明實施例的雙高速攝像機的用于檢測微型鉆頭入鉆時的滑動情況的檢測裝置的結構示意圖5是本發明實施例的微型鉆頭滑動現象的坐標軸的標記示意圖6是本發明實施例的繪制出的二維軌跡圖的示意圖。
其中1、鉆機主軸；2、微型鉆頭；3、待加工板材；4、高速攝像機。
具體實施例方式
下面結合附圖和較佳的實施例對本發明作進一步說明。 為了能檢測到微型鉆頭入鉆時的滑動情況，我們不再在力學和動力學
兩方面來進行理論上的研究，反而采用對入鉆前一瞬間的微型鉆頭進行高
速攝影的方法來記錄微型鉆頭入鉆時發生滑動的影像，通過量化處理，來
得到可分析的微型鉆頭滑動的相關數據。
本發明所述的檢測微型鉆頭入鉆時的滑動情況的方法，如圖2、圖3、 圖4所示，包括以下步驟
A:將高速攝像機4對準微型鉆頭2，在微型鉆頭2入鉆時，從微型鉆 頭2入鉆前開始，到微型鉆頭2入鉆后為止，在微鉆入鉆發生滑動現象時， 對微型鉆頭2進行高速攝影；
B:對步驟A中拍攝到的微型鉆頭2入鉆時的影像進行記錄和量化處 理，得到微鉆滑動數據；并對微鉆滑動數據進行記錄和后續分析。
而實現上述檢測方法中用到的用于檢測微型鉆頭2入鉆時的滑動情況 的檢測裝置如圖3和圖4所示，其包括鉆機主軸l、高速攝像機4，和與 高速攝像機4相連接的攝像分析模塊(即圖中的PC機)；鉆機主軸1的端 部固定有微型鉆頭2;高速攝像機4，用于在微型鉆頭2對待加工板材3 進行鉆孔的入鉆前時，對微型鉆頭2進行高速攝影，微型鉆頭2處于高速 攝像機4的焦平面內；攝像分析模塊，與高速攝像機4相連接，用于對高 速攝像機4拍攝到的微型鉆頭2入鉆時的影像進行記錄和量化處理，得到 微鉆滑動數據；并對微鉆滑動數據進行記錄和后續分析。
由于微型鉆頭2的轉動速度是特別快的，對于直徑在0.2mm以下的微 鉆，通常主軸轉速達到150千轉/分鐘(即2500轉/秒)以上，對于0.1mm 的微鉆可達到300千轉/分鐘(即5000轉/秒)。因此，我們此處采用的高 速攝像機4，幀速一般在lOOOOQ s (即每秒拍10000幅圖片)以上，最高 可拍攝10萬fps的幀速。我們可以僅通過一部高速攝像機4對微型鉆頭2進行高速攝影，記錄微型鉆頭2在一個方向上的滑動情況，如圖3所示。 為了全方位的記錄微型鉆頭2的滑動情況，我們可以使用兩部高速攝像機 4，將其分別互成九十度設置在以微型鉆頭2為原點的X、 Y兩個方向的方 向軸上，從兩個角度同時對準微型鉆頭2進行高速攝影，如圖4所示。高 速攝像機4從X、 Y兩個方向對微型鉆頭2進行高速攝影；而根據兩部攝 像角度互成九十度的高速攝像機4拍攝的圖像，可以獲得微鉆在加工平面 上的二維的滑動軌跡，并繪制出鉆頭滑動的以微鉆定位點為原點的，以x、 Y兩個方向為坐標軸的二維軌跡圖(如圖6所示)。此時，攝像分析模塊還 包括二維軌跡圖繪制模塊，用于根據兩部攝像角度互成九十度的高速攝像
機4拍攝的圖像量化得到其所在角度的微鉆滑動數據，繪制鉆頭滑動的二 維軌跡圖。
對拍攝到的圖像量化處理并繪制二維軌跡圖的方法如下所示 先分別在X、 Y兩個方向上確定坐標原點，并根據坐標原點建立坐標 軸(如圖5所示)，根據X和Y方向上的高速攝像機4播放時的一幀幀的 圖像上顯示的微鉆滑動位置，確定微鉆的滑動位移，記錄在該坐標軸上， 量化得到其所在角度的微鉆滑動數據。根據同一時刻的X和Y方向上獲得 的兩個方向的位移找出對應時刻微鉆在X-Y平面上對應的點。在完成錄像 的所有幀顯示的X-Y平面的對應滑動的點后，將這些點擬合形成X-Y平 面上的微鉆滑動的二維軌跡圖(如圖6所示)。
根據繪制出來的二維軌跡圖獲取微型鉆頭2滑動的諸如滑動幅度最遠 點、微鉆滑動最大幅度、微鉆入鉆點偏移距離等相關數據，以供進一步分 析。
通過對不同型號的鉆頭在不同質地的待加工板材3上鉆孔時的滑動現 象進行高速攝影記錄和分析，我們可以通過進一步分析，找到滑動最小、 孔位精度最好、成孔效果最好的鉆頭型號和對應的待加工板材。
另外，由于現有的一些鉆機主軸1在微型鉆頭2外周設有壓腳，用于 壓平待加工板材，避免在微鉆鉆孔時待加工板材的起伏不平造成鉆孔過程 的影響，微型鉆頭2在壓腳內進行鉆削工作。而在檢測微型鉆頭2入鉆時 的滑動情況時，需要將高速攝像機4直接對準鉆機主軸1上的微型鉆頭2 才能對微型鉆頭2進行拍攝，因此，可通過將壓腳卸掉或通過壓腳控制模 塊控制壓腳不落下，使得高速攝像機4設置在可直接對準鉆機主軸1上的 微型鉆頭2的位置處。而由于我們并不是像普通的加工PCB板3材那樣需要大批量的鉆孔，移開壓腳對我們的鉆孔過程不會造成太大影響，是完全 可以忽略的。
以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說 明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術 領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若 干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1、一種檢測微型鉆頭入鉆時的滑動情況的方法，其特征在于，包括以下步驟A在微型鉆頭入鉆時，從微型鉆頭入鉆前開始，到微型鉆頭入鉆后為止，對微型鉆頭進行高速攝影；B對步驟A中拍攝到的微型鉆頭入鉆時的影像進行記錄和量化處理，得到微鉆滑動數據；并對微鉆滑動數據進行記錄和后續分析。
2、 如權利要求1所述的一種檢測微型鉆頭入鉆時的滑動情況的方法，其特征在于，所述的步驟A中，包括以下步驟Al:將微型鉆頭所在的鉆機主軸上位于微型鉆頭外周的壓腳卸掉或通 過鉆機控制程序控制壓腳不落下；A2:將高速攝像機對準微型鉆頭，對微型鉆頭進行高速攝影。
3、 如權利要求1所述的一種檢測微型鉆頭入鉆時的滑動情況的方法， 其特征在于，所述的步驟A2中的高速攝像機為兩部，分別從兩個角度同 時對準微型鉆頭進行高速攝影。
4、 如權利要求3所述的一種檢測微型鉆頭入鉆時的滑動情況的方法， 其特征在于，所述的兩部高速攝像機分別互成九十度分布，從X、 Y兩個 方向對微型鉆頭進行高速攝影。
5、 如權利要求4所述的一種檢測微型鉆頭入鉆時的滑動情況的方法， 其特征在于，所述的步驟B中，對微型鉆頭入鉆時的影像進行后續分析的 步驟包括根據兩部攝像角度互成九十度的高速攝像機拍攝的圖像量化得 到其所在角度的微鉆滑動數據，繪制鉆頭滑動的二維軌跡圖，根據繪制出 來的二維軌跡圖獲取微型鉆頭滑動的相關數據。
6、 一種用于檢測微型鉆頭入鉆時的滑動情況的檢測裝置，其特征在于， 包括端部固定有微型鉆頭的鉆機主軸；高速攝像機，用于在微型鉆頭入鉆時，對微型鉆頭進行高速攝影； 攝像分析模塊，與高速攝像機相連接，用于對高速攝像機拍攝到的微型鉆頭入鉆時的影像進行記錄和量化處理，得到微鉆滑動數據；并對微鉆滑動數據進行記錄和后續分析。
7、 如權利要求6所述的檢測裝置，其特征在于，所述的高速攝像機設置在可直接對準鉆機主軸上的微型鉆頭的位置處，所述的微型鉆頭處于高 速攝像機的焦平面內；所述的檢測裝置還設有壓腳控制模塊，用于控制位于微型鉆頭外周的壓腳不落下。
8、 如權利要求6所述的檢測裝置，其特征在于，所述的高速攝像機為 兩部，分別從兩個角度同時對準微型鉆頭進行高速攝影。
9、 如權利要求8所述的檢測裝置，其特征在于，所述的兩部高速攝像 機分別設置在以微型鉆頭為原點的X、 Y兩個方向的方向軸上。
10、 如權利要求9所述的檢測裝置，其特征在于，所述的攝像分析模 塊還包括二維軌跡圖繪制模塊，用于根據兩部攝像角度互成九十度的高速 攝像機拍攝的圖像量化得到其所在角度的微鉆滑動數據，繪制鉆頭滑動的 二維軌跡圖。
全文摘要
本發明公開一種檢測微型鉆頭入鉆時的滑動情況的方法及檢測裝置。檢測微型鉆頭入鉆時的滑動情況的方法，包括以下步驟A在微型鉆頭入鉆時，從微型鉆頭入鉆前開始，到微型鉆頭入鉆后為止，對微型鉆頭進行高速攝影；B對步驟A中拍攝到的微型鉆頭入鉆時的影像進行記錄和量化處理，得到微鉆滑動數據；并對微鉆滑動數據進行記錄和后續分析。本發明由于在微型鉆頭入鉆時采用對微型鉆頭進行高速攝影，實時記錄微型鉆頭滑動動作用于分析的方法，因此，可以很好的獲取到微型鉆頭的滑動情況，并得到量化的數據信息，故能很方便的根據拍攝到的微型鉆頭入鉆時的影像進行分析，提取微型鉆頭滑動的數據，以對微型鉆頭的滑動現象進行進一步研究。
文檔編號G01B11/00GK101424515SQ20081021616
公開日2009年5月6日 申請日期2008年9月18日 優先權日2008年9月18日
發明者付連宇, 凡 楊 申請人:深圳市金洲精工科技股份有限公司