Устройство для считывания информации с печатных плат

(19) (11 06 К 11 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) 1. Авторское свидетельство СССР .М 531172, кл. 0 06 К 11/00, 1975.2, Авторское свидетельство СССР Р 670943,.кл. С 06 К 11/00, 1977 (прототип).(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧИТЫВА-. НИЯ ИНФОРМАЦИИ С ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ содержащее планшет для крепления печатных плат, механически связанный с первьи координатным двигателем и первым датчиком положения, излучатель и Фотоприемник, оптически связанные между собой и установленные на кронштейне, механически связанном с вторым координатным двигателем и вторьм датчиком положения, блоки преобразования координат, каждый из которых состоит из двух счетчиков, узла определения середины отрезка и Форуюирователя импульсов перемещения, выходы которого подключены к входам первого счетчика и одному из входов узла определения середины отрезка, вйсоды которого соединены с одними из входов второго счетчика, другие входы которого подключены к одним из разрядных выходов первого счетчика, другие разрядные выходы которого соединены с информационными входами.первой группы узла управления, выход которого подключен к входу соответствующего координатного двигателя, блок обмена информацией, первые информационные входы и выходы .которого соединены соответственно с выходами вторых счетчиков и информационными входами вторых групп узлов управления блоков преобразования ко-ординат, и блок управления, первый вход которого подключен к выходу Фотоприемника, первый выход - к первому управляющему входу блока обмена информацией, второй, третий, четвертый и пятый выходы - соответственно к входам узлов определения середины отрезка и.узлов управления блоков преобразования координат, о т ллич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит блок умножения, сумматор и последовательно соединенные генератор импульсов, счетчик, дешифратор и Формирователь импульсов сдвига и запрета, один из входов которого соединен с выходом генератора импуль-Е сов, а первый выход - с первым входом блока умножения, второй - с первым входом сумматора, а третий в .с вторьм управляющим входом блока об- С мена информацией, второй информацион. ный выход которого подключен к ин- Я Формационному входу блока умножения, выход которого соединен с вторым вхо дом сумматора, информационные выходы которого подключены соответственно"к второму информационному входу блока обмена информацией, к третьим инфор- мационным входам узлов управления блоков преобразованйя координат, при) чем второй вход блока управления со-единен с выходом дешифратора, а шестой выход блока управления подключен к управляющему входу счетчика, друго му входу формирователя импульсов сдвига и запрета, второму входу блока умножения и третьему входу сумматора.2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что узел управления содержит первый сумматор, вхо-. ды которого являются информационньии входами первой и второй груп(1 узла, последовательно соединенные регистр, второй сумматор и третий сумматор,1072072 Составитель Т. Ничипоровичактор Н. Безродная Техред А.Бабинец Корректор М.ДемчФ юые тно о и 4 иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн каз 128/42 ВНИ ИП по 113035, ираж б 99осударствеам изобретква, Ж"35 Подпискомитета открытийкая наб1072072 5 10 15 20 два триггера, рев ерсив ный счетчик,четыре элемента И-НЕ, усилитель мощности и синхронизатор, вход которогоявляется управляющим входом узла управления, первый выход синхронизатора подключен к одному из входов регистра, другой вход которого и одиниз входов второго и третьего сумматоров соединены с одним из выходовпервого сумматора, другой выход которого подключен к 0-входу первоготриггера, С-вход которого, соединенный с Б-входом второго триггера ивходсм записи реверсивного счетчика,подключен к второму выходу синхронизатора, третий выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И-НЕ, вторые входыкоторых, соединенные с первыми входами третьего и четвертого элементовИ-НЕ, подключены к выходу второготриггера, С-вход которого соединенс выходом переполнения реверсивногосчетчика, счетный вход которого подключен к выходу третьего сумматора,а управляющие входы - к выходам первого и второго элементов И-НЕ, третьи входы которых, соединенные с вторыми входами третьего и четвертогоэлементов И-НЕ, подключены к выходампервого триггера, причем В-вход второго триггера соединен с шиной нулевого потенциала устройства, а выходы третьего и четвертого элементовИ-НЕ подключены к входам усилителямощности, выход которого явИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для автоматического базирования печатных плат при сверлении их на станках с числовым программным управлением ЧПУ).Известны устройства для кодирования чертежей печатных плат, содержащие блоки считывания меток, соединенные со счетчиками меток, блок управления, подключенный к координатному фотосчитывающему блоку, бло ку установки нулевых координат, блокам сравнения, входы которых соединены с соответствующими регистрами и счетчиками меток и через блок ре дактирования - с блоком памяти и исполнительным блоком, механизм привода по двум координатам, соединенный со счетчиками меток, блок памяти и логические элементы И и ИЛИ 1) .Недостаток известного устройства состоит в том, что оно не обеспечиляется выходом узла управления,3. Устройство по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит три счетчика, дваэлемента И, элемент запрета, элементИЛИ, одновибратор и формировательуправляющих сигналов, выходы которого являются первым, вторым, третьимчетвертым и пятым выходами. блока,вход первого счетчика является первымвходом блока, выход первого счетчикасоединен через первый элемент И содним из входов второго счетчика и содним из входов элемента ИЛИ, выходкоторогоявляется шестым выходомблока, а другие входы подключены соответственно к выходу одновибратораи триггера, один из входов которогосоединен с пятым выходом формирователя управляющих сигналов, а другойсоединен с первым входом третьегосчетчика и является установочнымвходом блока, второй вход третьегосчетчика является вторым входом блока и подключен к первым входам одновибратора, формирователя управляющихсигналов и элемента запрета, второйвход которого, соединенный с вторымвходом формирователя управляющих сигналов, с вторым входом одновибратораи третьим входом счетчика, подключенк выходу второго элемента И, входыкоторого соединены с выходами второго счетчика, другой вход которогоподключен к выходу элемента запрета. вает автоматического считывания информации,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является известное устройство для считывания информации с печатных плат, содержащее планшет для крепления печатных плат, механически связанный с первым координатным двигателем и первым датчиком положения, излучатель и фотоприемник, оптически связанные между собой и установленные на кронштейне, механически связанном с вторым координатным двигателем и вторым датчиком положения, блоки преобразования координат, кажцый из которых состоит из двух счетчиков, узла определения середины отрезка и формирователя импульсов перемещения, выходы которого подключены к входам первого счетчика и одному из входов узла определения середины отрезка, выходы которого соединены с одними извходов второго счетчика, другие входы которого подключены к одним из разрядных выходов первого счетчика, другие разрядные выходы которого соединены с информационными входами первой группы узла управления, выход которого подключен к входу соответствующего координатного двигателя, блок обмена информацией, первые информационные входы и выходы которого соединены соответственно с выходами вторых блоков преобразования координат, и блок управления, первый вход которого подключен к выходу фотоприемника, первый выход - к первому управляющему входу блока обмена 15 инФормацией, второй, третий, четвертый и пятый выходы - соответственно ко входам узлов определения середины отрезка и узлов управления блоков преобразования координат 21, . 20Недостаток такого устройства заключается в низкой точности, обусловленной величиной шага перемещения, шагового привода, который из соображений производительности не может 25 быть сделан малым, например единицы- десятки микрон.При обработке печатных плат на станках с ЧПУ возникает необходимость в привязке координатной систе- З 0 мы платы к координатной системе сТанка для исключения параллельного смещения и разворота координатных осей платы относительно координатных осей станка..35Цель изобретения - повышение точности устройства.Поставленная цель достигается тем, устройство для считывания информации с печатных плат, содержащее планшет для крепления печатных плат, механически связанный с первым координатным двигателем и первым датчиком положения, излучатель и фотоприемник, оптически связанные между собой и 45 установленные на кронштейне, механически связанном.с вторым координатным двигателем и вторым датчиком положения, блоки преобразования координат, каждый иэ которых состоит иэ двух. счетчиков, узла определения середины отрезка и Формирователя импульсов перемещения, выходы которого подключены к входам первого счетчика и одному из входов узла определения середины отрезка, выходы которого сое динены с одними из входов второго счетчика, другие входы которого подключены.к одним из разрядных выходов первого счетчика, другие разрядные выходы которого соединены с информа ционными входами первой группы узла управления, выход которого подключен к входу соответствующего координатного двигателя, блок обмена информа-, цией, первые информационные входы и 65 выходы которого соединены соответственно с выходами вторых счетчиков иинформационными входами вторых группузлов управления блоков преобразования координат, и блок управления,пеРвый вход которого подключен квыходу фотоприемника, первый выход -к первому управляющему входу блокаобмена информацией, второй, третий;четвертый и пятый выходы - соответственно к входам узлов определения середины отрезка и узлов управленияблоков преобразования координат, содержит блок умножения, сумматор ипоследовательно соединенные генератор импульсов, счетчик, дешифратор иформирователь импульсов сдвига и запрета, один иэ входов которого соединен с выходом генератора импульсов,а первый выход - первым входом блокаумножения, второй - с первым входомсумматора, а третий - с вторым управляющим входом блока обмена информацией, второй информационный выход которого подключен к информационномувходу блока умножения, выход которого соединен с вторым входом сумматора, информационные выходы которогоподключены соответственно к второмуинформационному входу блока обменаинформацией и третьим информационньмвходам узлов управления блоков преобразования координат, причем второйвход блока управления соединен с выходом дешифратора, а шестой выходблока управления подключен к управляющему входу счетчика, другому. входуформирователя импульсов сдвига и запрета, вторсжу входу блока умноженияи третьему входу сумматора. Кроме того, узел управления содержит первый сумматор, входы которогс являются информационными входами первой и второй групп узла, последовательно соединенные регистр, второй сумматор и третий сумматор, два триггера, реверсивный счетчик, четыре элемента И-НЕ, усилитель мощности и синхронизатор, вход которого является управляющим входом узла управления, первый выход синхронизатора подключен к одному из входов регистра, другой вход которого и один из входов второго и третьего сумматоров соединены с одним из выходов первого сумматора, другой выход которого подключен к 0-входу первого триггера, С-вход которого, соединенный с 3-входом второго триггера и входом записи реверсивного счетчика, подключен к второмувыходу синхронизатора, третий выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И"НЕ, вторые входы которыхсоедийенные с первыми входами третьго и четвертого элементов И-НЕ,.подключены к выходу второго триггера, С 1072072вход которого соединен с выходомпереполнения реверсивного счетчикасчетный вход которого подключен квыходу третьего сумматора, а управляющие входы - к выходам первого ивторого элементов И-НЕ, третьи входы которых, соединенные с вторымивходами третьего и четвертого элементов И-НЕ, подключены к выходампервого триггера, причем Э-вход второго триггера соединен с шиной нуле- Ового потенциала устройства, а выходытретьего и четвертого элементов И-НЕподключены к входам усилителя мощности, выход которого является выходомузла управления. 15Блок управления содержит трисчетчика, два элемента И, элемент запрета, элемент ИЛИ, одновибратор иформирователь управляющих сигналов,выходы которого являются первым, вто-:щрым, третьим, четвертым и пятью выходами блока, вход первого счетчика.является первым входом блока, выходпервого счетчика соединен через первый элемент И с одним из входов второго счетчика и с одним из входовэлемента ИЛИ, выход которого является шестым выходом блока, а .другиевходы подключены соответственно квыходу одновибратора и триггера,один из входов которого соединен спятым выходом формирователя управляющих сигналов, а другой - с первымвходом третьего счетчика и являетсяустановочным входом блока, второйвход третьего счетчика является вторым входом блока и подключен к первым входам одновибратора, Формирователя управляющих сигналов и элемента запрета", второй вход которого,соединенный с вторым входом формиро Ователя управляющих сигналов, с вторымвходом одновибратора и третьим входом счетчика, подключен к выходувторого элемента И, входы которогосоединены с выходами второго счетчика, другой вход которого подключен квыходу элемента запрета,На фиг. 1 представлена блок-схемаустройства; на Фиг. 2 - принцип определения центра контактной площадки;5 Она фиг. 3 - схема узла управленияблока преобразования координат; наФиг. 4 - схема блока управления устРойства.Устройство содержит планшет 1 для 55крепления печатной платы, первый координатный двигатель 2 перемещенияпо координате Х, второй координатный двигатель 3 (перемещения по координате У), датчик 4 положения Х, 6 Оизлучатель 5, фотоприемник б, блок7 управления, узел 8 управления при.водом по координате Х, Формирователь9 импульсов перемещения по координатеХ,реверсивный счетчик 10, блок 11 опреде 5 ления середины отрезка, дополнитель= ный счетчик 12, датчик 13 положения по координате У, блок 14 обмена информаЦией, кронштейн 15, генератор 16 импульсов, счетчик 17, дешифратор 18, Формирователь 19 импульсов сдвига и запрета, блок 20 умножения и сумматор 21,Узел 8 управления содержит первый сумматор 22, регистр 23, второй сумматор 24, третий сумматор 25, реверсивный счетчик 26, триггер 27 направления, выходной триггер 28., синхронизатор 29, элементы И-НЕ 30-.33 и усилитель 34 мощности. Блок 7 управления содержит счетчик 35 числа координат центров реперов 35, элемент И 36, элемент запрета 37., счет"чик 38, элемент И 39, элемент ИЛИ 40,одновибратор 41, двухразрядный счет"чик 42, формирователь 43 управляющих сигналов и триггер 44.На печатной плате на стадии проектирования закладываются реперныеотверстия, координаты центров которыхз аданы.Устройство работает следующим образом.Печатная плата крепится на планшете 1 по технологической линии. Излучатель 5 и фотоприемник б устанавливаются в исходное положение. Затемопределяются реальные координаты центров реперов, которые вследствие параллельного смещения, разворота осейкоординат платы относительно координатных осей станка и усадки Фотоматериалов отличаются от заданных при проектировании,. Зная идеальные заданные при проектировании) и реальные (определенные при сканирова" нии ) центры реперов, можно определить истинные центры отверстий с учетом параллельного смещения и раэворота платы относительно координатныхосей станка и усадки фотоматериала.для этого нужно определить коэффици-енты пересчета и затем координатыцентров отверстий по формулам Х = С, х Х+ С, х + С (,Ц С х Хц + С х Уц + С 6 2)где индексы р исоответствуют реальным и идеальным координатам;С 1 - С 6 - коэфФициенты пересчета.Уравнения 1,1) и 2). определяют минимальное число реперов, необходимых для определения коэффициентов пересчета. Таких реперов должно быть три.В исходном состоянии реверсивные счетчики 10 и 12 координат обнулены счетные входы счетчика 12 открыты, входы. Фотоприемника б и блока 7 управления заблокированы. По сигналу фПуск". из блока 14 обмена информацией в соответствующие узлы 8 управления приводами заносятся координаты до и Т точки позиционирования в зо-. ну репера фиг. 2). После выхода в 5 эту точку блок 7 управления разблокирует вход фотоприемника 6,и узел 8 управления включает координатный двигатель 3 так, чтобы планшет 1 (платформа) перемещался в направлении точкифиг. 2) . Как только сканирующий луч пересечет границу металлизации . в точке А, изменится уровень сигнала на выходе фотоприемника 6, что фиксируется блоком 7, который выдает 15 команду узлу 8 на останов в точке Д координата д которой .зафиксирована в реверсивном счетчике 10. После останова планшета 1 прекращается пере.дача импульсов с выхода формирователяО 9 на счетный. вход счетчика 12, блок 11 переводится в режим деления на 2, прямая связь между блоками 10 и 12 заблокируется. Затем узел 8 управления приводом по координате Х,.снова включает двигатель, изменив знак перемещения на противоположный. В счетчике 10 продолжает регистрироваться текущее положение платформы, и двигатель остановиться, когда сканирую" щий луч пересечет границу металлиза-, ции в точке 8 (Фиг. 2) . Координата Х этой точки находится всчетчике 10. В счетчике 12 будет регистрироваться только половина пройденного отрезка пути,.так как код перемещения посту- З 5 пает на вход счетчика 12 с коэффици" ентом деления 2. Таким образом, при достижении точки Ь в счетчике 12 хра-: нится координата точки, определяемой выражением 40Д, = Д+АВ(3)где ДА - координата Х точки А;Аз - длина. отРезка, ограниченного 45точками А и В;д - реальная координата отверстия.Истинная координата Др центра репера записывается в соответствующий регистр блока 14 обмена информацией. Затем узел 8 выводит планшет 1 (платфоРму) в координату др и начинается измерение координаты у, которое осуществляется аналогично определению д. После этого узел 11 переводится 55 в йсходный режим работы.Затем осуществляется сканирование 2-го и 3-го реперов, реальные координаты центров которых заносятся в соответствукщие регистры блока 14. 60 .Реальные и идеальные координаты центров реперов связаны соответствующими линейными уравнениями.В блоке 14 обмена информацией содержатся заданные при проектировании 65 печатной платы постоянные величины (кристанты) с учетом знака.По управлякицим импульсам, поступающим с формирователя 19, в блоке умножения (фиг, 1) начинается процесс вычисления соответствующих компонент линейных уравнений и коэффициентов, которые заносятся в соответствующие регистры блока 14 обмена информациейПосле определения всех коэффициентов из блока 14 загружается в блок 20 идеальная Х координата первого обрабатываемого отверстия и код соответствующего коэффициента, Реальные координаты центра отверстия определяются аналогично определению коэффициентов, а затем переписываются из сумматора 21 в соответствукюцие узлы 8 управления приводами по координа там Х иУ . Узлы 8 управления приводами выдают команды на позиционирование планшета 1 (платформа станка) в заданную точку, а затем выдают сиг,нал "Разрешение сверленияф. По ста/тусному сигналу конца перемещения Формирователя 19 блок 7 управления снимает сигнал блокировки и разрешает пересчет координат следующего отверстия. Координаты следующего отвер; стия должны быть записаны в соответствукицие Регистры блока 14 из фото- считывающего устройства или из памяти ЗВМ (не показаны) за время обработки предыдущего отверстия.Узел 8 управления приводом (фиг. 3).работает следукщим образом. На вход .первого сумматора 22 поступает прямой код из сумматора 21 или блока 14 обмена информацией 14 и проинвертированный код с выхода ревер сивного счетчика 10 координаты. Пер" вый сумматор 22 определяет разность между заданной и фактической координатой, которая поступает на входы второго 24 и третьего 25 сумматоров и регистра 23, перезапись из регистра 23 осуществляется по импульсу с выхода синхронизатора 29. Во втором сумматоре 24 из кода, поступающего с выхода сумматора 22 вычитается код, записанный в регистр 23 в предыдущем тактет.е. определяется первая разность от сзаибки, которая поступает на вход третьего сумматора 25. В последнем код ошибки складывается с кодом первой разности от ошибки, и результат поступает на вход реверсивного счетчика 26. Запись кода в реверсивный счетчик 26 осущест-. вляется по импульсу с выхода синхронизатора 29. Этим же импульсом устанавливаетсятриггер 27, который определяет направление перемещения по значению старшего разряда сумматора 22, и триггер 28. На выходе сщнОго из элементов И-НЕ,32 и 33 в зависимости от направления появляется сиг 10 7207210 нал, который поступает на вход усидителя 34 мощности и на выход узла 8. Высокий уровень с выхода триггера 28 поступает на входы элементов И-НЕ 30 и 31, открывая тем самым доступ высокочастот,ым и пульсам с выхода 5 синхронизатора 29 на входы реверсивного счетчика, которые, если код положительный, поступают на шину вычитания, а если отрицателЬный - на шину сложения. При возникновениипереполнения в счетчике 26 импульс поступает на вход синхронизации триг" гера 28 и сбрасывает его, сигнал высокого уровня на выходе снимается, Таким образом, на выходе узла 8 уп равления формируется импульсный сигнал, длительность которого пропорциональна разнице заданного и истинного кодов с учетом первой разности от ошибки. 20Блок 7 управления фиг, 4) работает следующим образом. После опредепения координаты Д 3-го репера. сигналом выхода элемента 26 снимается сигнал блокировки и разрешается счет 25 в счетчике 38 числа определенных коэффициентов. Сигнал блокировки при этом формируется одновибратором 41 после определения каждого коэффициента по импульсу от дешифратора 18. После опредепения последнего коэффициента сигнал с выхода элемента 39 запрещает работу одновибратора 41и счет импульсов счетчиком 38, атакже разрешает счет импульсов счетчиком 42. При определении координатыМ центра отверстия на разрядныхвыходах счетчика 42 устанавливаетсякод 01, который разрешает формирование на выходе формирователя 43 импульса загрузки координаты Х , дляузла 8 управления приводом. ЗатемФормируется импульс загрузки дляканала 1 , который по установочномувходу устанавливает триггер 44 и сигнал блокировки на входе элементаИЛИ 40. Этот сигнал снимается по концу перемещения, разрешая пересчетследующей пары координат. При этомсбрасывается также счетчик 42,. Таким образом, в предлаГаемом устройстве отпадает необходимость в сканировании зоны каждого отверстия. Достаточно просканировать только 3 репера, определить аппаратурным путем коэффициенты пересчета С 4"С 6 и затем в процессе автоматизированного сверления на станке с ЧПУ определять каждую пару координат перед началом позиционирования к данному отверстию. Отказ от шагового привода позволяет повысить точность измерения, что особенно важно при обработке многослойных плат.