聚焦电位器陶瓷基板RT自动检测设备

摘 要：本文主要介绍聚焦电位器陶瓷基板RT（总阻）或VF（分割比）参数测试的专用检测设备， 详细说明了设计方案、工艺流程、系统控制及其在生产中实际使用效果。

关键词：聚焦电位器 陶瓷基板 检测

1.概述

聚焦电位器是一体化行输出变压器的重要组成部分，由陶瓷基板及其上面的厚膜电路等构成，随着显示技术的不断发展，聚焦电位器陶瓷基板所需检测的参数越来越多。传统检测方法是利用直流电源和数字三用表进行人工测试。由于在人工测试过程中，尘埃、污渍和汗渍等污物容易带入产品，产品被划伤的可能性大大增加，不仅对检测数据的准确性和产品质量造成影响，而且测试效率极低。为此，设计开发一种检测数据精度高，检测效率高的自动检测设备是稳定产品质量，提高生产效率，是实现大规模现代化生产的当务之急。

2.存在问题

通过对检测工艺过程的全面了解，结合当前生产要求以及对现有设备测试参数和结构特点的分析，发现存在以下问题：

① 测试能力不足，原设备只能测试5组20个参数，新产品要求测试6组24个参数，目前实际生产组织情况是将剩余的1组参数通过人工检测，费时费力；

② 传动机构比较复杂，由电机、凸轮和连杆机构实现垂直方向的升降和水平方向的移动；

③ 真空泵产生较大振动和噪音；

④ 单机操作不方便，不够灵活，只能人工摆放基板或连机工作；

⑤ 设备布局凌乱。

优化测试工艺及改进设备结构设计后其方案如下：

① 增加测试参数到6组24个，可一次完成6组参数的测试，省去现有人工检测工序；

② 简化基板传送机构，通过程序控制两个气缸实现基板上升、前进、下降、退回运动；

③ 采用真空发生器替代真空泵；

④ 去掉原设备与高温烧成炉的接口部分，包括取料、传输带和机械手装置，设计可单独操作的供料单元；

⑤ 操作面板采用触摸屏，合理布置使测试仪表、控制盒、测试针床、标准基板摆放台，使设备结构紧凑，操作方便，美观实用。

3.设备组成及功能

设备由工作台、供料装置、传送装置、定位装置、检测装置、回收装置、触摸屏以及控制器组成，如图1所示：

图1 设备组成

供料装置由水平移载、皮带传输、旋转移载三个部分组成。首先，通过水平移载机构上的真空吸盘，把烧结炉钢丝传送带上的基片取出；然后水平移动送到皮带传输线上，皮带传输线再把基板送到指定位置；最后，通过旋转移载机构的真空吸盘吸取基板并转动90°以后把基板放置在传送装置的工作台上。

传送装置由工作台、水平移送和垂直升降机构组成。传送装置带动基板完成上升、前进、下降、后退，每实现一个循环就将基板往前移送一步。两个方向的运动均由气缸执行，通过程序控制实现基板在工作台上的间歇、等步长运动，依次将基板送到定位、检测、回收装置进行处理。

定位装置包括X和Y方向的定位，均由气缸驱动。X方向的定位，通过调整齿轮齿条机构和固定挡块的相对位置，来适应基板长度的变化；Y方向定位依靠调整气缸安装位置和固定挡环的位置，来适应基板宽度变化和拉簧的张紧程度。

检测装置主要由测试针床和检测电路组成，气缸下压使测试针床的针尖与陶瓷基板上的测试点完全接触，检测电路的工频滤波时间常数为20ms，工频干扰的衰减为40倍，可达±0.5% （RT 100MΩ参考值）的测量精度。不同的陶瓷基板对应不同的测试针床，检测电路相同。

回收装置是通过可逆电机和直线减速机实现基板的回收，每放入一块基板，电机旋转一定角度，通过直线减速机实现运动方向的转换，料盒中的托板向下移动一定距离，装满后自动报警。

陶瓷基板完成印制和烧成后，由供料装置自动上板，设备对基板进行自动检测并判断结果，分选出合格品、RT或VF不合格品分别进行回收，可预存较多种类的产品参数，测试参数可扩展，操作和监控方便、直观、紧凑、美观，当缺料或基板装满时能自动报警的功能。

4.系统控制及流程

为实现上述功能，该设备采用可编程控制器（PLC）的高精度AD模块对测试采样信号进行处理，以触摸屏（HMI）作为人机界面。使用断路器、接触器和继电器实现对升降电机、气缸、真空发生器、可编程控制器和触摸屏、测试模块等的供电控制，并设置短路和漏电等保护功能，在过程控制中，设置手动运行、点动运行和步进运行。

PLC使用三菱公司的FX2N系列产品，具有小型化、高速度、高性能的特点，是FX系列产品中最高档次的超小型程序控制器，完全能满足本设备的控制需要。参数测量采用了串联3级的模拟滤波加数字滤波的混合滤波器，滤掉工频干扰、高频干扰及随机噪声干扰，以提高检测数据的精度，模拟滤波的时间常数设为10ms。

设备人机接口集中在一个操作、监控面板中，在面板上安装电源开关、指示灯、紧急停止按钮和触摸屏等。触摸屏为三菱公司的8色STN彩色显示产品F940GOT-SWB-C，显示尺寸115×85mm，制作画面数可达500幅，操作和显示简洁、紧凑、直观、方便。

设备正常运转时为全自动控制，取料、搬送、定位、测试到分类存放都无需人工干预，可自动完成；当设备发生故障，信息塔灯会发出相应的声光信号。运动执行机构为6个小型可逆电动机和19个气缸，电气控制部件主要有真空开关、光电开关、微动开关、电压采样模块，另外还有真空发生器、操作监控面板和控制箱等。RT基板使用欧姆龙E3C系列光电开关检测，检测距离可达10cm，安装灵活、使用可靠；气缸动作位置则用磁性开关检测；6个升降机的电动机运行位置使用欧姆龙的Z系列微动开关检测。

设备流程如图2所示（虚线部分为可同时进行的动作）：

5.设备使用效果及先进性

①可测试参数较多，生产效率高，每天可测试1000大片；

②设备适应性更强，可检测多种规格的基板，更换产品方便快捷；

③使用高精度AD模块对测试采样信号进行处理，大大简化测试系统结构，减小了设备体积、系统维护和维修的工作量；

④在过程控制中，设置手动运行、点动运行和步进运行，极大地提高了设备使用的灵活性和维护的方便性。

⑤用触摸屏作为人机界面，操作和监控方便、直观、紧凑、美观。

作者简介：

张涛 女 47岁 高级工程师 绵阳职业技术学院。

顾尚林 男 44岁 高级工程师 四川长虹电器股份有限公司。