一种PCB背钻对准方法和系统与流程

一种pcb背钻对准方法和系统
技术领域
1.本发明涉及印刷电路板(printed circuit boards，pcb)技术领域，尤其涉及一种pcb背钻对准方法和系统。


背景技术：

2.背钻是控深钻比较特殊的一种，在多层板的制作中，例如20层板的制作，我们需要将第1层连到第13层，通常钻出通孔(一钻)后沉铜，可使第1层直接连到第20层，实际可能只需要第1层连到第13层，第13到第20层由于没有线路相连，孔内多余的铜像一个柱子，影响信号的通路，将这个多余的柱子(残桩)从反面钻掉(二钻)称之为背钻。
3.在一钻的基础上，采用较一钻直径大的钻刀将一钻内的无用铜钻掉。在加工过程中由于背钻与一钻的重合度存在偏差，因此会导致一钻的孔壁上存在“挂铜”现象。目前主要通过目测法、切片法和电测法判断背钻的对准度。但是，目测法需要通过十倍镜从背钻入钻面往内部进行观察，观察一钻是否与背钻发生相切或圆心偏移，该方法工作量大，且随着背钻钻深增加，镜头无法聚焦到一钻位置；切片法通过切片进行观察，但是由于切片仅仅只能观察到其中一个垂直/水平的截面的背钻偏移量，因此结果相对片面；电测法：采用开短路的方式判断背钻的对准度，目前主要根据需要控制的偏移量，通过在背钻附近设计与不同线宽的绕线或不同距离的过孔，当背钻触碰到附近的线或过孔，便会引起绕线或者过孔位置的开短路。


技术实现要素：

4.本发明提供一种pcb背钻对准方法和系统，以使背钻钻刀中心与一钻孔中心对准，结构简单，操作方便，具有较高的对准精度。
5.第一方面，本发明提供了一种pcb背钻对准方法，采用pcb背钻对准系统执行，所述pcb包括多个一钻孔；所述背钻对准系统至少包括背钻钻刀、光源发射装置和光源接收装置，所述背钻钻刀的中心与所述光源发射装置出射的发射光线的中心对准，所述发射光线包括平行准直光；所述pcb背钻对准方法包括：
6.在光源发射装置和光源接收装置分别位于所述pcb相对的两侧时，控制所述光源发射装置出射光线，以及控制所述光源接收装置根据由所述一钻孔透过的光线生成光斑图像；
7.根据所述光斑图像，确定所述背钻钻刀与所述一钻孔的偏移数据；所述偏移数据包括相对偏移量和偏移方向；
8.判断所述相对偏移量是否大于预设偏移量；
9.若是，则根据所述偏移数据，控制所述光源发射装置和所述背钻钻刀进行同步移动，并返回执行控制所述光源接收装置根据由所述一钻孔透过的所述发射光线生成光斑图像至判断所述相对偏移量是否大于预设偏移量的各步骤，直至所述相对偏移量小于或等于所述预设偏移量。
10.可选的，所述光源发射装置出射的光线为圆形光束，所述圆形光束的直径与所述一钻孔的孔径相等；
11.根据所述光斑图像，确定所述背钻钻刀与所述一钻孔的偏移数据，包括：
12.根据所述光斑图像，判断所述光源接收装置是否接收到所述光源发射装置出射的光线；
13.若是，则根据所述光斑图像，确定与所述一钻孔相交叠的光束轮廓以及所述光束轮廓上各个位置点的坐标；
14.根据所述光束轮廓和所述光束轮廓上各个位置点的坐标，分别确定所述圆形光束的中心坐标和所述一钻孔的中心坐标；
15.根据所述圆形光束的中心坐标与所述一钻孔的中心坐标之间的距离，确定所述相对偏移量；
16.根据所述圆形光束的中心坐标与所述一钻孔的中心坐标之间的方位关系，确定所述光源发射装置的偏移方向。。
17.可选的，根据所述光束轮廓和所述光束轮廓上各个位置点的坐标，分别确定所述圆形光束的中心坐标和所述一钻孔的中心坐标，包括：
18.当所述光束轮廓的几何边数为1时，将所述光束轮廓的中心坐标确定为所述圆形光束的中心坐标和所述一钻孔的中心坐标；
19.当根据所述光束轮廓，确定所述光束轮廓包括两个几何边时，将与所述一钻孔的外围轮廓交叠的一所述几何边作为第一几何边，以及将与所述第一几何边相对的另一几何边作为第二几何边；将所述第一几何边上的至少三个位置点的坐标作为第一位置坐标，以及在与所述第二几何边上的至少三个位置点的坐标作为第二位置坐标；将各所述第一位置坐标构成的圆形的圆心坐标作为所述一钻孔的中心坐标，以及将各所述第二位置坐标构成的圆形的圆心坐标作为所述圆形光束的中心坐标。
20.可选的，根据所述光斑图像，确定所述背钻钻刀与所述一钻孔的相对偏移量，还包括：
21.若根据所述光斑图像，确定所述光源接收装置未接收到所述光源发射装置出射的光线，则控制所述光源发射装置以预设规则进行移动，直至所述光源接收装置接收到所述光源发射装置出射的光线。
22.可选的，所述光源发射装置出射的所述发射光线为环形光束，所述环形光束包括外圈和内圈；所述内圈的直径与所述一钻孔的孔径相等；
23.根据所述光斑图像，确定所述背钻钻刀与所述一钻孔的偏移数据，包括：
24.根据所述光斑图像，判断所述光源接收装置是否接收到所述光源发射装置出射的光线；
25.若否，则确定所述背钻钻刀与所述一钻孔的相对偏移量为第一相对偏移量；其中，所述第一相对偏移量小于或等于所述预设偏移量。
26.可选的，根据所述光斑图像，确定所述背钻钻刀与所述一钻孔的偏移数据，还包括：
27.若根据所述光斑图像，确定所述光源接收装置接收到所述光源发射装置出射的光线，则根据所述光斑图像，确定与所述一钻孔相交叠的光环轮廓以及所述光环轮廓上各个
位置点的坐标；
28.根据所述光环轮廓和所述光环轮廓上各个位置点的坐标，分别确定所述环形光束的中心坐标和所述一钻孔的中心坐标；
29.根据所述环形光束的中心坐标与所述一钻孔的中心坐标之间的距离，确定所述相对偏移量；
30.根据所述环形光束的中心坐标与所述一钻孔的中心坐标之间的方位关系，确定所述光源发射装置的偏移方向。
31.可选的，根据所述光环轮廓和所述光环轮廓上各个位置点的坐标，分别确定所述光环的中心坐标和所述一钻孔的中心坐标，包括：
32.当根据所述光环轮廓，确定所述光环轮廓包括两个几何边时，将与所述一钻孔的外围轮廓交叠的一所述几何边作为第一几何边，以及将与所述第一几何边相对的另一几何边作为第二几何边；将所述第一几何边上的至少三个位置点的坐标作为第一位置坐标，以及在与所述第二几何边上的至少三个位置点的坐标作为第二位置坐标；将各所述第一位置坐标构成的圆形的圆心坐标作为所述一钻孔的中心坐标，以及将各所述第二位置坐标构成的圆形的圆心坐标作为所述环形光束的中心坐标；
33.当根据所述光环轮廓，确定所述光环轮廓包括四个几何边时，将与所述一钻孔的外围轮廓交叠的两个所述几何边分别作为第一几何边和第二几何边，以及将连接所述第一几何边和所述第二几何边的另外两个几何边分别作为第三几何边和第四几何边；将所述第一几何边或所述第二几何边上至少三个位置点的坐标作为第一位置点坐标，以及将所述第三几何边或所述第四几何边上的至少三个位置点的坐标作为第二位置点坐标；将各所述第一位置坐标构成的圆形的圆心坐标作为所述一钻孔的中心坐标，以及将各所述第二位置坐标构成的圆形的圆心坐标作为所述环形光束的中心坐标。
34.可选的，所述外圈的半径为r，所述内圈的半径为r；
35.r-r＜2*r。
36.可选的，根据所述偏移数据，控制所述光源发射装置和所述背钻钻刀同步移动，包括：
37.控制所述光源发射装置和所述背钻钻刀沿所述偏移方向同步移动所述相对偏移量。
38.第二方面，本发明提供了一种pcb背钻对准系统，包括，背钻钻刀，光源发射装置和光源接收装置，控制器；所述背钻钻刀的中心与所述光源发射装置出射的发射光线的中心对准，所述发射光线包括平行准直光；
39.在所述光源发射装置移动时，所述背钻钻刀的中心始终与所述光源发射装置出射的发射光线的中心对准；
40.所述控制器用于执行第一方面所述的背钻孔对准方法。
41.可选的，所述光源发射装置出射的所述发射光线为圆形光束，所述圆形光束的直径与所述一钻孔的孔径相等。
42.可选的，所述光源发射装置出射的所述发射光线为环形光束，所述环形光束包括外圈和内圈；所述内圈的直径与所述一钻孔的孔径相等。
43.本发明提供的技术方案，通过在pcb的相对两侧分别设置光源发射装置和光源接
收装置，控制光源发射装置出射光线，以在该光线透过一钻孔后可以被光源接收装置接收后生成光斑图像，根据光斑图像，确定背钻钻刀与一钻孔的偏移数据，判断偏移数据中的相对偏移量是否大于预设偏移量，若相对偏移量小于或等于预设偏移量，则表明背钻钻刀与一钻孔对准；若相对偏移量大于预设偏移量，则根据偏移数据，控制光源发射装置和背钻钻刀进行同步移动，并返回执行上述过程，直至相对偏移量小于或等于预设偏移量，如此，通过在pcb相对两侧设置光源发射装置和光源接收装置，在光源发射装置出射光线后，根据光源接收装置接收的光斑图像，调整背钻钻刀的偏移量和偏移方向，实现背钻钻刀中心与一钻孔中心对准，结构简单，操作方便，具有较高的对准精度。
附图说明
44.图1为本发明实施例提供的一种pcb的俯视结构示意图；
45.图2为本发明实施例提供的一种pcb背钻对准系统的结构示意图；
46.图3为本发明实施例提供的一种光源发射装置的光束结构示意图；
47.图4为本发明实施例提供的另一种光源发射装置的光束结构示意图；
48.图5为本发明实施例提供的一种光源接收装置的光斑图像示意图；
49.图6为本发明实施例提供的另一种光源接收装置的光斑图像示意图；
50.图7为本发明实施例提供的一种pcb背钻对准方法的流程图；
51.图8为本发明实施例提供的另一种pcb背钻对准方法的流程图；
52.图9为本发明实施例提供的又一种pcb背钻对准方法的流程图。
具体实施方式
53.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
54.实施例一
55.图1为本发明实施例提供的一种pcb的俯视结构示意图，图2为本发明实施例提供的一种pcb背钻对准系统的结构示意图，该pcb背钻对准系统可以采用硬件和/或软件的形式实现。参考图1-2，pcb包括多个一钻孔01，pcb背钻对准系统包括背钻钻刀1、光源发射装置10和光源接收装置20，控制器(图中未示出)；背钻钻刀1的中心与光源发射装置10出射的发射光线的中心对准，发射光线包括平行准直光；在光源发射装置10移动时，背钻钻刀1的中心始终与光源发射装置10出射的发射光线的中心对准；控制器用于执行本发明任一实施例提供的背钻孔对准方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果，相同之处可参照下文描述。
56.其中，平行准直光自身的发散角较小，可以近似为0度，示例性的，平行准直光的发散角为0.006度。光线的光程越短，则光强衰减越小，由于一钻孔01的孔深较小，通常在毫米级别，使得由光源发射装置10出射的发射光线经过一钻孔01后，仍然可以保持初始时的强度。光源发射装置10出射光线的光束形状和尺寸可以根据实际需要进行设计，在一可选的实施例中，图3为本发明实施例提供的一种光源发射装置的光束结构示意图，如图3所示，光源发射装置10出射的发射光线为一圆形光束，圆形光束的直径与一钻孔01的孔径相等。在
另一可选的实施例中，图4为本发明实施例提供的另一种光源发射装置的光束结构示意图，如图4所示，光源发射装置10出射光线的形状为一环形光束，环形光束包括外圈11和内圈12；内圈12的直径与一钻孔01的孔径相等。在其它可选的实施例中，光源发射装置10出射光线的光束形状还可为其他，此处不做具体限定。光源发射装置10的光源可以是激光等准直光。光源接收装置20的尺寸可以大于一钻孔01的尺寸，以使光源接收装置20可以接收到穿过一钻孔01的光线，光源接收装置20的形状可以根据实际需要进行设计，此处不做具体限定。示例性的，若一钻孔的孔径为2cm，则光源接收装置20可以为边长为5cm的正方形，以使光源发射装置10出射的光线穿过一钻孔01后被光源接收装置20接收。光源接收装置20包括感光胶片等。
57.具体的，pcb包括多层金属层，一钻孔01中的沉铜可使各金属层实现电气连接，根据实际需要，可以连接部分金属层或各层金属层，当连接各层金属层时无需背钻，当连接部分金属层时，需要将一钻孔01内多余的沉铜去除或钻掉，此时可采用背钻钻刀1钻掉孔内多余的沉铜，在此之前，采用本发明提供的背钻对准系统将背钻钻刀1的中心与一钻孔01的中心对准，以将待去除沉铜钻掉，防止背钻钻刀1钻至pcb的图案印制区而损坏pcb。具体的背钻对准过程可参考下述描述，此处不再赘述。
58.本发明实施例提供的pcb背钻对准系统，可执行本发明提供的任一实施例提供的pcb背钻对准方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果，相同之处可参照相关描述，此处不再赘述。
59.实施例二
60.图7为本发明实施例提供的一种pcb背钻对准方法的流程图，适用于将背钻钻刀的中心与pcb中一钻孔的中心对准的情况，该方法可采用pcb背钻对准系统执行，该pcb背钻对准系统可采用硬件和/或软件的形式实现。参考图2，pcb背钻对准系统包括多个一钻孔01；背钻对准系统至少包括背钻钻刀1、光源发射装置10和光源接收装置20，背钻钻刀1的中心与光源发射装置10出射的发射光线的中心对准，发射光线包括平行准直光，以在将光源发射装置10的中心与一钻孔01的中心对准的同时，实现背钻钻刀1的中心与一钻孔01的中心对准，简化流程。如图7所示，背钻对准方法包括：
61.s101、在光源发射装置和光源接收装置分别位于pcb相对的两侧时，控制光源发射装置出射光线，以及控制光源接收装置根据由一钻孔透过的发射光线生成光斑图像。
62.其中，光源发射装置用于发射光线，光源接收装置用于接收光线。
63.具体的，参考图2，光源发射装置10和光源接收装置20分别位于pcb相对的两侧，以使光源发射装置10出射光线后，该光线可以穿过一钻孔01被光源接收装置20接收，进而生成光斑图像，以便后续根据该光斑图像进行对准。若光源发射装置10出射光线后，光源接收装置20未生成到光斑图像，可以在较小的范围内移动光源发射装置10的位置，以使光源接收装置20接收到光线并生成光斑图像，实现光源发射装置10、光源接收装置20和一钻孔01的预对准，防止光源发射装置10与一钻孔01的相对位置偏差较大，进而降低调整精度。
64.s102、根据光斑图像，确定背钻钻刀与一钻孔的偏移数据。
65.其中，偏移数据包括相对偏移量和偏移方向。相对偏移量包括背钻钻刀的中心与一钻孔的中心之间的距离，偏移方向包括背钻钻刀中心与一钻孔中心之间的相对位置关系。
66.具体的，光斑图像与透过一钻孔的光线相关，根据光斑图像、光源发射装置出射的光线的形状和面积，可以确定光斑图像中与一钻孔边缘重叠的轮廓部分和与光源发射装置出射的光线的边缘重叠的轮廓部分，可以选取各重叠轮廓中的坐标点，并根据各坐标点确定一钻孔的中心坐标和光源发射装置出射的光线中心坐标，进而根据两个中心坐标，确定背钻钻刀与一钻孔的偏移数据。其中，可以通过计算光斑图像的面积，将该面积与一钻孔的面积相减，根据相减后的结果确定背钻钻刀与一钻孔的相对偏移量。
67.s103、判断相对偏移量是否大于预设偏移量；若是，则执行s104。
68.其中，预设偏移量为一固定值，可以根据实际需要进行设置，此处不做具体限定。示例性的，当一钻孔的孔径为2cm时，预设偏移量可以小于或等于0.2mm。
69.s104、根据偏移数据，控制光源发射装置和背钻钻刀进行同步移动，并返回执行s101。
70.具体的，若相对偏移量小于或等于预设偏移量，表明背钻钻刀与一钻孔的偏差较小，背钻钻刀在该偏差下进行背钻时，可以将一钻孔的沉铜去除，且不会损伤pcb的其他部分，此时可认为背钻钻刀的中心与一钻孔中心对准。若相对偏移量大于预设偏移量，表明背钻钻刀与一钻孔的偏差较大，此时采用背钻钻刀进行背钻容易将与一钻孔周围的pcb线路板钻掉，易损伤pcb或使pcb整块报废等，此时可根据偏移数据，控制光源发射装置和背钻钻刀进行同步移动，移动后继续根据光源接收装置生成新的光斑图像，并根据新的光斑图像，确定背钻钻刀与一钻孔的相对偏移量，若相对偏移量大于预设偏移量，则控制光源发射装置和背钻钻刀进行同步移动并重复执行上述过程，直至相对偏移量小于或等于预设偏移量，以使背钻钻刀的中心与一钻孔的中心对准；若相对偏移量小于预设偏移量，则表明背钻钻刀与一钻孔已对准。
71.本发明实施例提供的技术方案，通过在pcb的相对两侧分别设置光源发射装置和光源接收装置，控制光源发射装置出射光线，以在该光线透过一钻孔后可以被光源接收装置接收后生成光斑图像，根据光斑图像，确定背钻钻刀与一钻孔的偏移数据，判断偏移数据中的相对偏移量是否大于预设偏移量，若相对偏移量小于或等于预设偏移量，则表明背钻钻刀与一钻孔对准；若相对偏移量大于预设偏移量，则根据偏移数据，控制光源发射装置和背钻钻刀进行同步移动，并返回执行上述过程，直至相对偏移量小于或等于预设偏移量，如此，通过在pcb相对两侧设置光源发射装置和光源接收装置，在光源发射装置出射光线后，根据光源接收装置接收的光斑图像，调整背钻钻刀的偏移量和偏移方向，实现背钻钻刀中心与一钻孔中心对准，结构简单，操作方便，具有较高的对准精度。
72.实施例三
73.图8为本发明实施例提供的另一种pcb背钻对准方法的流程图，在上述实施例的基础上，参考图3，pcb背钻对准系统中光源发射装置10出射的发射光线为一圆形光束，圆形光束的直径与一钻孔01的孔径相等。本发明实施例对根据光斑图像，确定背钻钻刀与一钻孔的偏移数据的情况进行了说明，如图8所示，背钻对准方法包括：
74.s201、在光源发射装置和光源接收装置分别位于pcb相对的两侧时，控制光源发射装置出射光线，以及控制光源接收装置根据由一钻孔透过的光线生成光斑图像。
75.s202、根据光斑图像，判断光源接收装置是否接收到光源发射装置出射的光线；若否，则执行s203；若是，则执行s204。
76.具体的，在光源发射装置出射光线后，若光斑图像中未显示光斑或构成的光斑面积小于预设光斑面积，则表明光源接收装置未接收到光线；若光斑图像中存在具有轮廓的光斑且轮廓内的光斑面积大于或等于预设光斑面积时，则表明光源接收装置接收到光线。
77.s203、控制光源发射装置以预设规则进行移动，直至光源接收装置接收到光源发射装置出射的光线。
78.具体的，预设规则可以根据实际需要进行设计，此处不做具体限定。在一示例性的实施例中，参考图1和图3，当一钻孔的孔径为2cm时，预设规则可以为控制光源发射装置10沿x0正方向移动1cm，若此时光源接收装置20仍未接收到发射光线，则控制光源发射装置10沿x0反方向移动3cm，若此时光源接收装置20仍未接收到发射光线，则控制光源发射装置10沿y0正方向移动1cm，若此时光源接收装置20仍未接收到发射光线，则控制光源发射装置10沿y0反方向移动3cm，若此时光源接收装置20仍未接收到发射光线，可以增大或减小沿各方向的移动距离，直至光源接收装置20接收到发射光线。其中，x0方向与y0方向相交。
79.s204、根据光斑图像，确定与一钻孔相交叠的光束轮廓以及光束轮廓上各个位置点的坐标。
80.具体的，若光源接收装置接收到光源发射装置出射的光线，则光斑图像具有一定的光束轮廓，可以确定与一钻孔相交叠的光束轮廓以及光束轮廓上各个位置点的坐标，以便后续根据各坐标确定背钻钻刀的偏移量。
81.s205、根据光束轮廓和光束轮廓上各个位置点的坐标，分别确定圆形光束的中心坐标和一钻孔的中心坐标。
82.具体的，先选取光束轮廓或光束轮廓中的一点作为坐标系的原点，之后选取光束轮廓中各个位置点的坐标，根据三个不共线的点确定一个圆的原理，可以确定光束的中心坐标和一钻孔的中心坐标。
83.可选的，根据光束轮廓和光束轮廓上各个位置点的坐标，分别确定光束的中心坐标和一钻孔的中心坐标，具体实现方式可以为由光束轮廓的几何边的数量以及几何边上各个位置点的坐标进行确定，具体包括：
84.当光束轮廓的几何边数为1时，将光束轮廓的中心坐标确定为圆形光束的中心坐标和一钻孔的中心坐标。
85.具体的，若光斑图像的光束轮廓为圆，圆的几何边数为1，表明光源发射装置10中光束出射的光线经过一钻孔01完全被光源接收装置20接收，此时光斑图像中光束轮廓的中心坐标便为圆形光束的中心坐标，由于光源发射装置10光束的中心与背钻钻刀1的中心对准，故光束轮廓的中心坐标也为背钻钻刀1的中心。
86.当根据光束轮廓，确定光束轮廓包括两个几何边时，将与一钻孔的外围轮廓交叠的一几何边作为第一几何边，以及将与第一几何边相对的另一几何边作为第二几何边；将第一几何边上的至少三个位置点的坐标作为第一位置坐标，以及在与第二几何边上的至少三个位置点的坐标作为第二位置坐标；将各第一位置坐标构成的圆形的圆心坐标作为一钻孔的中心坐标，以及将各第二位置坐标构成的圆形的圆心坐标作为圆形光束的中心坐标。
87.具体的，图5为本发明实施例提供的一种光源接收装置的光斑图像示意图，如图5所示，光斑图像的光束轮廓由两个弧形构成，光束轮廓的几何边数为2，将与一钻孔01的外围轮廓交叠的一几何边作为第一几何边l1，以及将与第一几何边l1相对的另一几何边作为
第二几何边l2；将两个弧形的交界点作为坐标系的原点o，在第一几何边l1上获取至少三个位置点的坐标作为第一位置坐标，基于三个不共线的点确定一个圆的原理，根据各第一位置坐标，将构成圆形的圆心坐标作为一钻孔01的中心坐标p1。在第二几何边l2上获取至少三个位置点的坐标作为第二位置坐标，基于三个不共线的点确定一个圆的原理，根据各第二位置坐标，将构成圆形的圆心坐标作为圆形光束的中心坐标p2。
88.s206、根据圆形光束的中心坐标与一钻孔的中心坐标之间的距离，确定相对偏移量。
89.具体的，若光束的中心坐标与一钻孔的中心坐标重合，即光束的中心坐标与一钻孔的中心坐标之间的距离为0，则确定相对偏移量为0，无需移动光源发射装置，此时背钻钻刀与一钻孔已对准。参考图5，若光束的中心坐标与一钻孔的中心坐标之间的距离为a，a＞0，则相对偏移量为a。
90.s207、根据圆形光束的中心坐标与一钻孔的中心坐标之间的方位关系，确定光源发射装置的偏移方向。
91.具体的，参考图5，在确定一钻孔01的中心坐标p1和光束的中心坐标p2后，基于两中心坐标，基于几何计算原理可以确定直线p1-p2与x轴的夹角α1，此时光源发射装置的偏移方向为与x轴正方向呈α1角度的直线指向第三象限的方向。
92.可以理解的是，上述仅以图5中的光斑图像为例进行了示例性的说明，其他光斑图像的偏移方向确定原理与上述过程类似，可参考上述描述，此处不再赘述。
93.s208、判断相对偏移量是否大于预设偏移量；若是，则执行s209。
94.s209、控制光源发射装置和背钻钻刀沿偏移方向同步移动相对偏移量，并返回执行s201。
95.具体的，参考图5，在相对偏移量和偏移方向确定之后，控制光源发射装置10和背钻钻刀1沿与x轴正方向呈α1角度的直线指向第三象限的方向，同步移动相对偏移量a，移动后继续根据光源接收装置生成新的光斑图像，并根据新的光斑图像，确定背钻钻刀与一钻孔的相对偏移量，若相对偏移量大于预设偏移量，则控制光源发射装置和背钻钻刀进行同步移动并重复执行上述过程，直至相对偏移量小于或等于预设偏移量，以使背钻钻刀的中心与一钻孔的中心对准。
96.本发明实施例提供的技术方案，通过使光源发射装置出射的发射光线为圆形光束，并设置圆形光束的直径与一钻孔的孔径相等，以在背钻钻刀未与一钻孔对准时，可以控制光源发射装置出射光线，根据光源接收装置上生成的光斑图像确定背钻钻刀与一钻钻孔的相对偏移量和偏移方向，控制光源发射装置和背钻钻刀沿偏移方向同步移动相对偏移量，并返回执行控制光源接收装置根据由一钻孔透过的发射光线生成光斑图像等步骤，直至背钻钻刀的中心与一钻孔的中心对准。如此，仅通过光源发射装置和光源接收装置便可将背钻钻刀的中心与一钻孔的中心对准，结构简单，操作方便。
97.实施例四
98.参考图4，pcb背钻对准系统中光源发射装置10出射的发射光线为环形光束，环形光束包括外圈11和内圈12，内圈12的直径r与一钻孔01的孔径相等。
99.在一可选的实施例中，外圈的半径为r，内圈的半径为r；r-r＜2*r，即光环的宽度小于一钻孔01的直径。以在背钻钻刀1的中心未与一钻孔01的中心对准时，防止光源接收装
置20生成光斑图像的光环轮廓仅包括与一钻孔01重叠的轮廓，导致无法根据光斑图像确定背钻钻刀1的相对偏移量，则无法对准背钻钻刀1的中心与一钻孔01的中心，而本发明实施例提供的光环的宽度小于一钻孔01的直径，可以避免上述问题，即在背钻钻刀1的中心未与一钻孔01的中心对准时，光源接收装置20生成光斑图像的光环轮廓包括与一钻孔01重叠的轮廓和与光环边缘重叠的轮廓，以便根据光环轮廓确定背钻钻刀1的相对偏移量，使背钻钻刀1的中心与一钻孔01的中心对准，提高对准精度。
100.图9为本发明实施例提供的又一种pcb背钻对准方法的流程图，在上述实施例的基础上，本发明实施例对根据光斑图像，确定背钻钻刀与一钻孔的偏移数据的情况进行了说明。如图9所示，背钻对准方法包括：
101.s301、在光源发射装置和光源接收装置分别位于pcb相对的两侧时，控制光源发射装置出射光线，以及控制光源接收装置根据由一钻孔透过的光线生成光斑图像。
102.s302、根据光斑图像，判断光源接收装置是否接收到光源发射装置出射的光线；若否，则执行s303；若是，则执行s304。
103.s303、确定背钻钻刀与一钻孔的相对偏移量为第一相对偏移量。
104.其中，第一相对偏移量小于或等于预设偏移量。第一相对偏移量为一固定值，可以根据实际需要进行设置，此处不做具体限定。示例性的，当一钻孔的孔径为2cm时，预设偏移量为0.2mm，第一预设偏移量可以小于或等于0.1mm。
105.具体的，由于光源发射装置出射的发射光线为环形光束且环形光束内圈的直径与一钻孔的孔径，则当环形光束的中心与一钻孔中心对准时，光源接收装置无法接收到光线。因此，在光源发射装置出射光线后，若光斑图像中未显示光斑或光斑强度小于预设强度，则表明光源接收装置未接收到光线，表明背钻钻刀与一钻孔的中心对准，此时可认为背钻钻刀与一钻孔的相对偏移量为第一相对偏移量，且第一偏移量小于预设偏移量，故无需调整背钻钻刀的位置。
106.s304、根据光斑图像，确定与一钻孔相交叠的光环轮廓以及光环轮廓上各个位置点的坐标。
107.具体的，若光斑图像中存在具有轮廓的光斑且轮廓内的光斑强度大于或等于预设强度时，则表明光源接收装置接收到光线，此时的光斑图像具有一定的光环轮廓，可以确定与一钻孔相交叠的光环轮廓以及光环轮廓上各个位置点的坐标，以便后续根据各坐标确定背钻钻刀的偏移量。
108.s305、根据光环轮廓和光环轮廓上各个位置点的坐标，分别确定环形光束的中心坐标和一钻孔的中心坐标。
109.具体的，先选取光环轮廓或光环轮廓中的一点作为坐标系的原点，之后选取光环轮廓中各个位置点的坐标，根据三个不共线的点确定一个圆的原理，可以确定环形光束的中心坐标和一钻孔的中心坐标。
110.可选的，根据光环轮廓和光环轮廓上各个位置点的坐标，分别确定光环的中心坐标和一钻孔的中心坐标，具体包括：
111.当根据光环轮廓，确定光环轮廓包括两个几何边时，将与一钻孔的外围轮廓交叠的一几何边作为第一几何边，以及将与第一几何边相对的另一几何边作为第二几何边；将第一几何边上的至少三个位置点的坐标作为第一位置坐标，以及在与第二几何边上的至少
三个位置点的坐标作为第二位置坐标；将各第一位置坐标构成的圆形的圆心坐标作为一钻孔的中心坐标，以及将各第二位置坐标构成的圆形的圆心坐标作为环形光束的中心坐标。可以理解的是，在上述实施例三对两个几何边的情况进行说明的前提下，此处的原理与上述类似，可参考上述描述，此处不再赘述。
112.当根据光环轮廓，确定光环轮廓包括四个几何边时，将与一钻孔的外围轮廓交叠的两个几何边分别作为第一几何边和第二几何边，以及将连接第一几何边和第二几何边的另外两个几何边分别作为第三几何边和第四几何边；将第一几何边或第二几何边上至少三个位置点的坐标作为第一位置点坐标，以及将第三几何边或第四几何边上的至少三个位置点的坐标作为第二位置点坐标；将各第一位置坐标构成的圆形的圆心坐标作为一钻孔的中心坐标，以及将各第二位置坐标构成的圆形的圆心坐标作为环形光束的中心坐标。
113.具体的，图6为本发明实施例提供的另一种光源接收装置的光斑图像示意图，如图6所示，光斑图像的光束轮廓由四个弧形构成，光束轮廓的几何边数为4，将与一钻孔01的外围轮廓交叠的两个几何边分别作为第一几何边l1和第二几何边l2，以及将连接第一几何边l1和第二几何边l2的另外两个几何边分别作为第三几何边l3和第四几何边l4；将第一几何边l1和第三几何边l3的交界点作为坐标系的原点o，在第一几何边l1或第二几何边l2上获取至少三个位置点的坐标作为第一位置坐标，基于三个不共线的点确定一个圆的原理，根据各第一位置坐标，将构成圆形的圆心坐标作为一钻孔01的中心坐标p1。在第三几何边l3或第四几何边l4上获取至少三个位置点的坐标作为第二位置坐标，基于三个不共线的点确定一个圆的原理，根据各第二位置坐标，将构成圆形的圆心坐标作为环形光束的中心坐标p2。
114.s306、根据环形光束的中心坐标与一钻孔的中心坐标之间的距离，确定相对偏移量。
115.具体的，参考图6，根据环形光束的中心坐标p2与一钻孔的中心坐标p1，可以计算出环形光束的中心坐标p2与一钻孔的中心坐标p1之间的距离b，b＞0，则相对偏移量为b。
116.s307、根据环形光束的中心坐标与一钻孔的中心坐标之间的方位关系，确定光源发射装置的偏移方向。
117.具体的，参考图6，在确定一钻孔01的中心坐标p1和环形光束的中心坐标p2后，基于两中心坐标，基于几何计算原理可以确定直线p1-p2与x轴的夹角α2，此时光源发射装置的偏移方向为与x轴正方向呈α2角度的直线指向第三象限的方向。
118.可以理解的是，上述仅以图6中的光斑图像为例进行了示例性的说明，其他光斑图像的偏移方向确定原理与上述过程类似，可参考上述描述，此处不再赘述。
119.s308、判断相对偏移量是否大于预设偏移量；若是，则执行s309。
120.s309、控制光源发射装置和背钻钻刀沿偏移方向同步移动相对偏移量，并返回执行s301。
121.具体的，参考图6，在相对偏移量和偏移方向确定之后，控制光源发射装置10和背钻钻刀1沿与x轴正方向呈α2角度的直线指向第三象限的方向，同步移动相对偏移量b，移动后继续根据光源接收装置生成新的光斑图像，并根据新的光斑图像，确定背钻钻刀与一钻孔的相对偏移量，若相对偏移量大于预设偏移量，则控制光源发射装置和背钻钻刀进行同步移动并重复执行上述过程，直至相对偏移量小于或等于预设偏移量，以使背钻钻刀的中
心与一钻孔的中心对准。
122.本发明实施例提供的技术方案，通过使光源发射装置出射的光线为环形光束，设置环形光束的内径与一钻孔的孔径相等，以在背钻钻刀未与一钻孔对准时，可以控制光源发射装置出射光线，根据光源接收装置上生成的光斑图像确定背钻钻刀与一钻钻孔的相对偏移量和偏移方向，控制光源发射装置和背钻钻刀沿偏移方向同步移动相对偏移量，并返回执行控制光源接收装置根据由一钻孔透过的发射光线生成光斑图像等步骤，直至背钻钻刀的中心与一钻孔的中心对准。如此，仅通过光源发射装置和光源接收装置便可将背钻钻刀的中心与一钻孔的中心对准，结构简单，操作方便。
123.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

技术特征：
1.一种pcb背钻对准方法，采用pcb背钻对准系统执行，其特征在于，所述pcb包括多个一钻孔；所述背钻对准系统至少包括背钻钻刀、光源发射装置和光源接收装置，所述背钻钻刀的中心与所述光源发射装置出射的发射光线的中心对准，所述发射光线包括平行准直光；所述pcb背钻对准方法包括：在光源发射装置和光源接收装置分别位于所述pcb相对的两侧时，控制所述光源发射装置出射光线，以及控制所述光源接收装置根据由所述一钻孔透过的光线生成光斑图像；根据所述光斑图像，确定所述背钻钻刀与所述一钻孔的偏移数据；所述偏移数据包括相对偏移量和偏移方向；判断所述相对偏移量是否大于预设偏移量；若是，则根据所述偏移数据，控制所述光源发射装置和所述背钻钻刀进行同步移动，并返回执行控制所述光源接收装置根据由所述一钻孔透过的所述发射光线生成光斑图像至判断所述相对偏移量是否大于预设偏移量的各步骤，直至所述相对偏移量小于或等于所述预设偏移量。2.根据权利要求1所述的pcb背钻对准方法，其特征在于，所述光源发射装置出射的光线为圆形光束，所述圆形光束的直径与所述一钻孔的孔径相等；根据所述光斑图像，确定所述背钻钻刀与所述一钻孔的偏移数据，包括：根据所述光斑图像，判断所述光源接收装置是否接收到所述光源发射装置出射的光线；若是，则根据所述光斑图像，确定与所述一钻孔相交叠的光束轮廓以及所述光束轮廓上各个位置点的坐标；根据所述光束轮廓和所述光束轮廓上各个位置点的坐标，分别确定所述圆形光束的中心坐标和所述一钻孔的中心坐标；根据所述圆形光束的中心坐标与所述一钻孔的中心坐标之间的距离，确定所述相对偏移量；根据所述圆形光束的中心坐标与所述一钻孔的中心坐标之间的方位关系，确定所述光源发射装置的偏移方向。3.根据权利要求2所述的pcb背钻对准方法，其特征在于，根据所述光束轮廓和所述光束轮廓上各个位置点的坐标，分别确定所述圆形光束的中心坐标和所述一钻孔的中心坐标，包括：当所述光束轮廓的几何边数为1时，将所述光束轮廓的中心坐标确定为所述圆形光束的中心坐标和所述一钻孔的中心坐标；当根据所述光束轮廓，确定所述光束轮廓包括两个几何边时，将与所述一钻孔的外围轮廓交叠的一所述几何边作为第一几何边，以及将与所述第一几何边相对的另一几何边作为第二几何边；将所述第一几何边上的至少三个位置点的坐标作为第一位置坐标，以及在与所述第二几何边上的至少三个位置点的坐标作为第二位置坐标；将各所述第一位置坐标构成的圆形的圆心坐标作为所述一钻孔的中心坐标，以及将各所述第二位置坐标构成的圆形的圆心坐标作为所述圆形光束的中心坐标。4.根据权利要求2所述的pcb背钻对准方法，其特征在于，根据所述光斑图像，确定所述背钻钻刀与所述一钻孔的相对偏移量，还包括：
若根据所述光斑图像，确定所述光源接收装置未接收到所述光源发射装置出射的光线，则控制所述光源发射装置以预设规则进行移动，直至所述光源接收装置接收到所述光源发射装置出射的光线。5.根据权利要求1所述的pcb背钻对准方法，其特征在于，所述光源发射装置出射的光线为环形光束，所述环形光束包括外圈和内圈；所述内圈的直径与所述一钻孔的孔径相等；根据所述光斑图像，确定所述背钻钻刀与所述一钻孔的偏移数据，包括：根据所述光斑图像，判断所述光源接收装置是否接收到所述光源发射装置出射的光线；若否，则确定所述背钻钻刀与所述一钻孔的相对偏移量为第一相对偏移量；其中，所述第一相对偏移量小于或等于所述预设偏移量。6.根据权利要求5所述的pcb背钻对准方法，其特征在于，根据所述光斑图像，确定所述背钻钻刀与所述一钻孔的偏移数据，还包括：若根据所述光斑图像，确定所述光源接收装置接收到所述光源发射装置出射的光线，则根据所述光斑图像，确定与所述一钻孔相交叠的光环轮廓以及所述光环轮廓上各个位置点的坐标；根据所述光环轮廓和所述光环轮廓上各个位置点的坐标，分别确定所述环形光束的中心坐标和所述一钻孔的中心坐标；根据所述环形光束的中心坐标与所述一钻孔的中心坐标之间的距离，确定所述相对偏移量；根据所述环形光束的中心坐标与所述一钻孔的中心坐标之间的方位关系，确定所述光源发射装置的偏移方向。7.根据权利要求6所述的pcb背钻对准方法，其特征在于，根据所述光环轮廓和所述光环轮廓上各个位置点的坐标，分别确定所述光环的中心坐标和所述一钻孔的中心坐标，包括：当根据所述光环轮廓，确定所述光环轮廓包括两个几何边时，将与所述一钻孔的外围轮廓交叠的一所述几何边作为第一几何边，以及将与所述第一几何边相对的另一几何边作为第二几何边；将所述第一几何边上的至少三个位置点的坐标作为第一位置坐标，以及在与所述第二几何边上的至少三个位置点的坐标作为第二位置坐标；将各所述第一位置坐标构成的圆形的圆心坐标作为所述一钻孔的中心坐标，以及将各所述第二位置坐标构成的圆形的圆心坐标作为所述环形光束的中心坐标；当根据所述光环轮廓，确定所述光环轮廓包括四个几何边时，将与所述一钻孔的外围轮廓交叠的两个所述几何边分别作为第一几何边和第二几何边，以及将连接所述第一几何边和所述第二几何边的另外两个几何边分别作为第三几何边和第四几何边；将所述第一几何边或所述第二几何边上至少三个位置点的坐标作为第一位置点坐标，以及将所述第三几何边或所述第四几何边上的至少三个位置点的坐标作为第二位置点坐标；将各所述第一位置坐标构成的圆形的圆心坐标作为所述一钻孔的中心坐标，以及将各所述第二位置坐标构成的圆形的圆心坐标作为所述环形光束的中心坐标。8.根据权利要求5所述的pcb背钻对准方法，其特征在于，所述外圈的半径为r，所述内圈的半径为r；
r-r＜2*r。9.根据权利要求2或6所述的pcb背钻对准方法，其特征在于，根据所述偏移数据，控制所述光源发射装置和所述背钻钻刀同步移动，包括：控制所述光源发射装置和所述背钻钻刀沿所述偏移方向同步移动所述相对偏移量。10.一种pcb背钻对准系统，其特征在于，包括，背钻钻刀，光源发射装置和光源接收装置，控制器；所述背钻钻刀的中心与所述光源发射装置出射的发射光线的中心对准，所述发射光线包括平行准直光；在所述光源发射装置移动时，所述背钻钻刀的中心始终与所述光源发射装置出射的发射光线的中心对准；所述控制器用于执行权利要求1-9任一项所述的背钻孔对准方法。11.根据权利要求10所述的pcb背钻对准系统，其特征在于，所述光源发射装置出射的所述发射光线为圆形光束，所述圆形光束的直径与所述一钻孔的孔径相等。12.根据权利要求10所述的pcb背钻对准系统，其特征在于，所述光源发射装置出射的所述发射光线为环形光束，所述环形光束包括外圈和内圈；所述内圈的直径与所述一钻孔的孔径相等。

技术总结
本发明公开了一种PCB背钻对准方法和系统，PCB包括多个一钻孔；背钻对准系统至少包括背钻钻刀、光源发射装置和光源接收装置，背钻钻刀的中心与光源发射装置出射的发射光线的中心对准，PCB背钻对准方法包括：在光源发射装置和光源接收装置分别位于PCB相对的两侧时，控制光源发射装置出射光线，该光线透过一钻孔被光源接收装置接收并生成光斑图像；根据光斑图像，确定背钻钻刀与一钻孔的偏移数据；若相对偏移量大于预设偏移量，则根据偏移数据，控制光源发射装置和背钻钻刀进行同步移动，并返回执行控制光源接收装置根据由一钻孔透过的发射光线生成光斑图像至判断相对偏移量是否大于预设偏移量的各步骤，直至相对偏移量小于或等于预设偏移量。或等于预设偏移量。或等于预设偏移量。


技术研发人员：张勇 杨云 何醒荣 刘梦茹
受保护的技术使用者：生益电子股份有限公司
技术研发日：2023.07.04
技术公布日：2023/10/7