热平衡检测方法、热平衡检测装置和PCB加工设备

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤其是涉及一种热平衡检测方法、热平衡检测装置和PCB加工设备。

背景技术

在印制线路板的生产过程中，为了线路层之间的连接以及后期电子元器件的安装等，需要使用钻孔机在生产板上钻孔，以及按照设计需求对PCB铣边成形。钻孔过程是利用钻孔机上与主轴连接的钻咀，通过主轴的高速旋转，钻咀落钻在生产板上钻出所需孔径的孔。铣边过程时利用铣边机与主轴链接的铣刀，通过主轴的高速旋转，铣刀在生产板边缘铣削所需的外型。加工过程中需要实时对机器内部温度进行监测，同时检测判定关键零件的稳定性。

相关技术中，在使用的PCB钻孔机加工板前，通过对机器进行预热空跑，来达到机器的稳定状态，以保证钻孔加工的品质。但是不同机器，不同工况的预热时间是有所差异的，业内的经验无法通用。如果预热时间不到位，温度波动不稳定就进行板材的加工，零件、板材会随温度变化发生形变，最终导致钻孔异常，甚至板材报废，反之预热时间过长，机器早已达到热平衡状态，设备的稼动率会降低，造成成本浪费。并且设备在使用过程中会存在停机情况，例如上下料，更换刀具，异常报警和设备维护等情况，停机对设备状态的影响，需要检测判定，做出区分，不是所有情况都需要预热，准确的判定可以保证加工的效率的同时，降低异常风险。常规的温度传感器监测温度，只能确定部分发热部件是否达到热平衡，热量传递存在滞后，和热源接触的部件会在热源达到平衡后一段时间才能达到稳定状态，所以单靠温度检测，无法准确判定机器是否达到热平衡。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种热平衡检测方法，所述热平衡检测方法可以判定加工设备是否达到热平衡，降低了加工异常几率，减少成本损失，提高加工设备的稼动率。

本发明还提出一种热平衡检测装置。

本发明还提出一种具有上述热平衡检测装置的PCB加工设备。

根据本发明第一方面的热平衡检测方法，所述热平衡检测方法用于检测加工设备预热是否达到热平衡，所述加工设备包括用于固定刀具的主轴和驱动机构，所述热平衡检测方法包括：预热加工设备；检测并确定主轴和/或驱动机构的温度达到预设温度；驱动主轴抓取刀具；检测并确定所述主轴的位置精度达到预设值；判定所述加工设备达到热平衡状态。

根据本发明的热平衡检测方法，在加工设备空跑预热时，先检测并确定主轴和驱动机构的温度状态，再进一步判断主轴的位置精度，由此来判定加工设备达到热平衡，可以保证对加工设备热平衡判定的准确性，降低加工异常几率，减少成本损失，提高加工设备的稼动率。

在一些实施例中，所述检测并确定主轴和/或驱动机构的温度达到预设温度，包括：多次获取所述主轴和/或所述驱动机构的温度；判断相邻两次获取的两个温度值之间的差值是否在预设差值范围内；若是，则确定主轴和/或驱动机构的温度达到所述预设温度；若否，则再次获取所述主轴和/或所述驱动机构的温度并继续判定。

在一些实施例中，所述多次获取所述主轴和/或所述驱动机构的温度，包括：以每隔第一预定时间的频率获取所述主轴和/或所述驱动机构的温度。

在一些实施例中，所述检测并确定所述主轴的位置精度达到预设值，包括：多次检测所述刀具，获取每次检测刀具时的主轴行程的中心点坐标；计算相邻两次检测刀具时的主轴行程的两个中心点坐标之间的偏移值，判断所述偏移值是否在预设偏移值范围内；若是，则确定所述主轴的位置精度达到预设值；若否，重复检测刀具、获取主轴行程中心点坐标、计算偏移值并再次判断。

在一些实施例中，所述加工设备包括：刀具检测模块，所述刀具检测模块包括：发射器和接收器，所述发射器发射检测光束，所述接收器接收所述发射器发射的所述检测光束，所述获取每次检测刀具时的主轴行程的中心点坐标，包括：获取所述刀具遮挡所述检测光束时主轴的第一坐标X1；获取所述刀具离开所述检测光束时主轴的第二坐标X2；计算主轴行程的中心点坐标S，S＝X1+(X2-X1)/2。

在一些实施例中，在所述检测并确定主轴和/或驱动机构的温度达到预设温度之前，所述检测方法还包括：检测并确定所述加工设备的预热时间达到基础预设时间。

在一些实施例中，所述驱动机构包括X轴电机、Y轴电机和Z轴电机，所述驱动机构的温度包括所述X轴电机的温度、所述Y轴电机的温度和所述Z轴电机的温度。

根据本发明第二方面的热平衡检测装置，所述热平衡检测装置用于检测加工设备预热是否达到热平衡，所述加工设备包括用于固定刀具的主轴和驱动机构，所述热平衡检测装置包括：温度检测模块，所述温度检测模块用于获取和确定所述主轴和/或所述驱动机构的温度达到预设温度；刀具检测模块，所述刀具检测模块用于获取和确定所述主轴的位置精度达到预设值；控制模块，所述控制模块与所述温度检测模块和刀具检测模块相连，所述控制模块用于根据所述温度检测模块的检测结果控制所述主轴抓取所述刀具，用于根据所述刀具检测模块检测的检测结果判定所述加工设备达到热平衡状态。

根据本发明的热平衡检测装置，通过设置温度检测模块用于先确定主轴和驱动机构达到预设温度，再通过刀具检测模块检测刀具以确定主轴的位置精度达到预设值，由此来判定加工设备达到热平衡，从而可以实现对加工设备预热热平衡的检测，保证对加工设备热平衡判定的准确性，降低加工异常几率，减少成本损失，提高加工设备的稼动率。

在一些实施例中，所述温度检测模块多次检测所述主轴和/或所述驱动机构的温度，判断相邻两次获取的两个温度值之间的差值是否在预设差值范围，若是，则确定主轴和/或驱动机构的温度达到所述预设温度。

在一些实施例中，所述温度检测模块以每隔第一预定时间的频率获取所述主轴和/或驱动机构的温度。

在一些实施例中，所述刀具检测模块用于多次检测所述刀具，获取每次刀具检测时的主轴行程的中心点坐标，计算相邻两次检测刀具时的主轴行程的两个中心点坐标之间的偏移值，判断所述偏移值是否在预设偏移值范围内；若是，则确定所述主轴的位置精度达到预设值。

在一些实施例中，所述刀具检测模块包括：发射器和接收器，所述发射器发射检测光束，所述接收器接收所述发射器发射的所述检测光束，当所述刀具检测模块检测所述刀具时，获取所述刀具遮挡所述检测光束时主轴的第一坐标X1，获取所述刀具离开所述检测光束时主轴的第二坐标X2，计算所述主轴行程的中心点坐标S＝X1+(X2-X1)/2。

在一些实施例中，所述驱动机构包括X轴电机、Y轴电机和Z轴电机，所述驱动机构的温度包括所述X轴电机的温度、所述Y轴电机的温度和所述Z轴电机的温度。

根据本发明第三方面的PCB加工设备，包括根据本发明第二方面的热平衡检测装置。

根据本发明的PCB加工设备，通过设置上述第二方面实施例的热平衡检测装置，可以利用温度检测模块先确定主轴和驱动机构达到预设温度，再利用刀具检测模块检测刀具以确定主轴的位置精度达到预设值，由此来判定PCB加工设备达到热平衡，从而可以实现对PCB加工设备预热热平衡的检测，保证对PCB加工设备热平衡判定的准确性，降低加工异常几率，减少成本损失，提高PCB加工设备的稼动率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的PCB加工设备的示意图；

图2是图1中所示的主轴组件的示意图；

图3是图1中所示的刀具检测模块的示意图；

图4是图3中所示的刀具检测器的示意图；

图5是根据本发明实施例的热平衡检测方法的控制流程图。

附图标记：

加工设备100，

床身10，工作台20，横梁30，第一滑轨50，第二滑轨60，

主轴模块40，底板41，主轴42，主轴夹43，主轴压盖44，夹具45，

刀具检测模块70，

安装板71，底座72，刀座73，刀径检测器74，发射器75，接收器76。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图5描述根据本发明第一方面实施例的热平衡检测方法，本实施例的热平衡检测方法用于检测加工设备100预热是否达到热平衡，加工设备100包括主轴42和驱动机构，主轴42用于固定刀具，驱动机构可以驱动主轴42移动。

下面介绍加工设备100为PCB加工设备100的一个具体示例，如图1-图3所示，加工设备100包括：床身10、工作台20、横梁30和主轴模块40。具体地，工作台20水平设置且支撑于床身10的上侧，床身10的上表面设有第一滑轨50，第一滑轨50沿Y方向延伸，工作台20可滑动地设于第一滑轨50上。床身10的上侧设有横梁30，横梁30沿X向延伸，横梁30支撑于床身10的上方并与床身10在Z向(即上下方向)间隔开，主轴模块40包括一个或多个，多个主轴模块40沿X向间隔设置于横梁30，其中，横梁30上设有沿X向延伸的第二滑轨60，主轴模块40可滑动地设于第二滑轨60上。

主轴模块40包括底板41和主轴42，底板41可滑动地与第二滑轨60相连，主轴42设于底板41上，且主轴42相对于底板41沿Z向可移动，例如，底板41上设有沿Z向延伸的第三滑轨，主轴42可滑动地设于第三滑轨上。进一步地，主轴模块40还包括主轴夹43和主轴压盖44，主轴42通过主轴夹43和主轴压盖44设于底板41上。主轴42的下端设有夹具45，夹具45用于夹持刀具，刀具用于加工待加工工件，例如，刀具用于加工PCB板。

加工设备100还包括：驱动机构，驱动机构用于驱动主轴42移动，具体地，驱动机构包括X轴电机、Y轴电机和Z轴电机，X轴电机与主轴模块40相连用于驱动主轴模块40在第二滑轨60上沿X向移动，X轴电机设于横梁30上。X轴电机可以包括多个，多个X轴电机与多个主轴模块40一一对应且相连。Y轴电机设于床身10上，Y轴电机与工作台20相连用于驱动工作台20在第一滑轨50上沿Y向移动，Z轴电机设于底板41上，Z轴电机用于驱动主轴42在第三滑轨上沿Z轴移动。

加工设备100还包括：刀具检测模块70，刀具检测模块70设于工作台20上，刀具检测模块70包括：安装板71、底座72、刀座73和刀径检测器74，其中，安装板71为设于工作台20上的水平板，底座72设于安装板71上用于安装刀座73，刀座73设于底座72上，刀座73用于固定刀具，刀径检测器74设于安装板71上并与底座72间隔开布置，刀径检测器74用于检测刀具的直径。刀径检测器74包括发射器75和接收器76，发射器75发射检测光束，接收器76接收发射器75发射的检测光束，当发射器75发射的激光(检测光束)无物体(刀具)遮挡时，接收器76接收到激光(检测光束)会输出高电平，当发射器75发射的激光(检测光束)有物体(刀具)遮挡时，接收器76无激光接收会输出低电平，从而实现对刀具刀径的检测。

相关技术中，为保证PCB加工设备100对PCB钻孔加工的品质，通常在使用的PCB加工设备100钻孔加工板前，通过对加工设备100进行预热空跑，来达到加工设备100的热平衡稳定状态。但是不同加工设备100，不同工况的预热时间是有所差异的，业内的经验无法通用。如果预热时间不到位，温度波动不稳定就进行板材的加工，零件、板材会随温度变化发生形变，最终导致钻孔异常，甚至板材报废，反之预热时间过长，加工设备100早已达到热平衡状态，设备的稼动率会降低，造成成本浪费。

为此，本发明提出一种用于检测加工设备在空跑预热时是否达到热平衡的热平衡检测方法，以保证加工设备可以达到热平衡，并在达到热平衡后可以及时钻孔加工PCB。

如图1所示，根据本发明实施例的热平衡检测方法，包括：

步骤S1，预热加工设备100。即：启动加工设备100，使加工设备100进行预热空跑。

步骤S2，检测并确定主轴42和/或驱动机构的温度达到预设温度。即，检测主轴42和/或驱动结构的温度，确定主轴42和/或驱动机构的温度是否达到预设温度，当确定主轴42和/或驱动机构的温度到达预设温度时，执行下一步骤。其中，在本步骤中，可以仅检测并确定主轴42的温度达到预设温度，也可以仅检测并确定驱动机构的温度达到预设温度，还可以既检测主轴42的温度达到预设温度同时也检测并确定驱动机构的温度达到预设温度。需要说明的是，主轴42的预设温度与驱动机构的预设温度可以相同，也可以不同；主轴42的预设温度和驱动机构的预设温度可以根据加工设备100、主轴42和驱动机构的具体情况预先设置，不同机型的加工设备100，其预设温度不同。可选地，主轴42的温度和驱动机构的温度可以通过设置温度传感器进行检测。

当主轴42和/或驱动机构的温度达到预设温度，即可以认为加工设备100初步符合热平衡条件，但由于温度检测热量传递存在滞后性，检测结果并不准确，因此，判定加工设备100的热平衡还需继续执行如下步骤：

步骤S3，驱动主轴42抓取刀具。即，当主轴42和/或驱动机构的温度达到预设温度后，可以控制主轴42移动至刀具所在位置，抓取刀具，对刀具进行检测，同时，主轴42抓取刀具，当加工设备100最终达到热平衡状态后，主轴42可以带动刀具直接加工待加工工件。

步骤S4，检测并确定主轴42的位置精度达到预设值。

步骤S5，判定加工设备100达到热平衡状态。

这里，主轴42的位置精度是指主轴42定位在某一预设坐标位置时，主轴42的实际坐标与预设坐标之间的误差，而由于刀具固定于主轴42上，所以刀具指向的位置即主轴42所在位置，所以，主轴42的位置精度亦可以为：刀具在加工位置所指向的实际坐标与加工位置的理论坐标的误差。

在加工设备100空跑预热时，加工设备100的主轴模块40整体温度相较于未预热时升高，由此，主轴模块40的整体结构相较于未预热时存在一定程度的胀缩，进而导致主轴位置存在偏差，即当将主轴42定位于理论位置(预设坐标位置)时，主轴42实际所在位置与主轴42的理论位置之间会有一定的偏差。因此，通过进一步检测并判定主轴42的位置精度是否达到预设值，可以进一步准确地确定加工设备100是否满足热平衡条件，由此，可以提高对加工设备100热平衡判定的准确性和可靠性。

例如，在抓取刀具后，通过主轴42带动刀具移动，实现对刀具的多次检测，这里，对刀具的检测可以是检测刀具的刀径，在多次检测刀具直径的过程中，可以通过获取刀具的位置得出主轴42所在的位置，进而得出主轴42的位置坐标，再进一步得出主轴42的位置精度，由此来判定主轴42的位置精度是否达到预设值，进而判定加工设备100是否热平衡，实现更加准确地判定加工设备100是否达到预热空跑的热平衡状态。

当加工设备100达到热平衡状态后，驱动机构可以驱动主轴42带动刀具用于加工待加工工件(例如PCB)。这样，可以降低加工异常几率，减少成本损失，提高加工设备100的稼动率。

根据本发明实施例的热平衡检测方法，在加工设备100空跑预热时，先检测并确定主轴42和驱动机构的温度状态，再进一步判断主轴42的位置精度，由此来判定加工设备100达到热平衡，可以保证对加工设备100热平衡判定的准确性，降低加工异常几率，减少成本损失，提高加工设备100的稼动率。

在本发明的一个实施例中，检测并确定主轴42和/或驱动机构的温度达到预设温度，包括：多次获取主轴42和/或驱动机构的温度；判断相邻两次获取的两个温度值之间的差值是否在预设差值范围内；若是，则确定主轴42和/或驱动机构的温度达到预设温度；若否，则再次获取主轴42和/或驱动机构的温度并继续判定。

进一步地，多次获取主轴42和/或驱动机构的温度，包括：以每隔第一预定时间的频率获取主轴42和/或驱动机构的温度。

例如，在加工设备100空跑预热时，温度传感器采集主轴42和驱动机构的温度T，且温度传感器采集温度的时间间隔为第一预定时间Δt1，温度传感器可以将采集的温度数据发送给数据处理模块，数据处理模块可以对相邻两次获取的主轴42(或驱动机构)的两个温度值Tn-1和Tn之间的温度差与预设差值ΔT对比，当Tn和Tn-1的差值比ΔT大时，继续采集主轴42(或驱动机构)的温度。当Tn和Tn-1的差值比ΔT小时，停止采集各主轴42的温度，此时，主轴42和/或驱动机构的温度已达到预设温度。

可以理解的是，当加工设备100达到空跑预热的热平衡状态时，主轴模块40的温度可以维持在稳定范围，受温度影响的主轴42的位置偏差也会维持在稳定范围。因此，在本发明的一个实施例中，检测并确定主轴42的位置精度达到预设值，包括：多次检测刀具，获取每次检测刀具时的主轴42行程的中心点坐标；计算相邻两次检测刀具时的主轴42行程的两个中心点坐标之间的偏移值，判断偏移值是否在预设偏移值范围内；若是，则确定主轴的位置精度达到预设值；若否，重复检测刀具、获取主轴42中心点坐标、计算偏移值并再次判断。

例如，在加工设备100空跑预热时，多次检测刀具，具体地，以每隔第二预定时间Δt2的频率检测刀具，在检测刀具的过程中，将获取的主轴42行程的中心点坐标发送给数据处理模块，数据处理模块可以对相邻两次获取的主轴42行程的两个中心点Sn-1和Sn之间的偏移值与预设偏移值ΔS对比，当Sn和Sn-1的偏移值比ΔS大时，继续下一次检测刀具并再次采集主轴42的中心点。当Sn和Sn-1的差值比ΔS小时，停止检测刀具，此时，判定主轴的位置精度达到预设值。

在本发明的一个具体实施例中，加工设备100可以包括：刀具检测模块70，刀具检测模块70包括：发射器75和接收器76，发射器75发射检测光束，接收器76接收发射器75发射的检测光束。当发射器75发射的激光(检测光束)无物体(刀具)遮挡时，接收器76接收到激光(检测光束)会输出高电平，当发射器75发射的激光(检测光束)有物体(刀具)遮挡时，接收器76无激光接收会输出低电平，从而实现对刀具刀径的检测。

进一步地，获取每次检测刀具时的主轴42行程的中心点坐标，包括：获取刀具遮挡检测光束时主轴42的第一坐标X1；获取刀具离开检测光束时主轴42的第二坐标X2；计算主轴42行程的中心点坐标S，S＝X1+(X2-X1)/2。

例如，加工设备100上设有用于记录主轴42坐标的光栅尺，当进行刀具检测时，驱动机构驱动主轴42达到预设位置，使主轴42沿X轴方向移动，直到刀具将发射器75发射的检测光束挡住，记录光栅尺的数据为X1，继续驱动主轴42沿X轴方向移动，直到刀具离开发射器75发射的检测光束时，记录光栅尺的数据为X2，此时，X2-X1为刀具宽度，即主轴42的行走距离，计算主轴42行程的中心点坐标S＝X1+(X2-X1)/2。如此，通过在多次检测刀具时，计算出主轴42行程的中心点坐标，可以计算出每相邻两次的中心点坐标之间的偏移值，判断该偏移值是否在预设偏移值范围，当偏移值在预设偏移值范围内，可以最终判断出加工设备100已达到热平衡。

在本发明的一个实施例中，在检测并确定主轴42和/或驱动机构的温度达到预设温度之前，检测方法还包括：检测并确定加工设备100的预热时间达到基础预设时间。也就是说，当加工设备100开始预热之后，记录加工设备100的预热时间，当预热时间达到基础预设时间后，再开始检测主轴42和驱动机构的温度，并确定主轴42和驱动机构的温度是否达到预设温度。这样，本实施例在检测主轴42的温度之前先检测加工设备100的预热时间，在未达到基础预设时间之前，并不检测主轴42和驱动机构的温度，由此，可以减少检测的过程中，需要检测和计算的工作量，使得检测方法更加简单，方便执行。

在本发明的一个实施例中，驱动机构包括X轴电机、Y轴电机和Z轴电机，驱动机构的温度包括X轴电机的温度、Y轴电机的温度和Z轴电机的温度。当检测驱动机构的温度时，可以同时检测X轴电机的温度、Y轴电机的温度和Z轴电机的温度。由此，可以全方位地判定加工设备100的预热热平衡状态。

根据本发明第二方面实施例的热平衡检测装置，用于检测加工设备在空跑预热时是否达到热平衡，以保证加工设备可以达到热平衡，并在达到热平衡后可以及时钻孔加工PCB。加工设备100包括用于固定刀具的主轴42和驱动机构。本发明实施例的热平衡检测装置包括：温度检测模块、刀具检测模块70和控制模块。

具体地，温度检测模块用于获取和确定主轴42和/或驱动机构的温度达到预设温度。当启动加工设备100，使加工设备100进行预热空跑后，温度检测模块检测主轴42和/或驱动结构的温度，确定主轴42和/或驱动机构的温度是否达到预设温度。其中，温度检测模块可以仅检测并确定主轴42的温度达到预设温度，温度检测模块也可以仅检测并确定驱动机构的温度达到预设温度，温度检测模块还可以既检测主轴42的温度达到预设温度同时也检测并确定驱动机构的温度达到预设温度。需要说明的是，主轴42的预设温度与驱动机构的预设温度可以相同，也可以不同；主轴42的预设温度和驱动机构的预设温度可以根据加工设备100、主轴42和驱动机构的具体情况预先设置，不同机型的加工设备100，其预设温度不同。可选地，温度检测模块包括温度传感器，主轴42的温度和驱动机构的温度可以通过温度传感器进行检测。

刀具检测模块70用于获取和确定主轴42的位置精度达到预设值。这里，主轴42的位置精度是指主轴42定位在某一预设坐标位置时，主轴42的实际坐标与预设坐标之间的误差，而由于刀具固定于主轴42上，所以刀具指向的位置即主轴42所在位置，所以，主轴42的位置精度亦可以为：刀具在加工位置所指向的实际坐标与加工位置的理论坐标的误差。

其中，刀具检测模块70可以用于直接检测主轴42的位置精度，也可以通过间接的方式检测主轴42的位置精度，例如刀具检测模块70对刀具的检测可以是检测刀具的刀径，在多次检测刀具直径的过程中，可以通过获取刀具的位置得出主轴42所在的位置，进而得出主轴42的位置坐标，再进一步得出主轴42的位置精度。

控制模块与温度检测模块和刀具检测模块70相连，控制模块用于根据温度检测模块的检测结果控制主轴42抓取刀具，控制模块用于根据刀具检测模块70检测的检测结果判定加工设备100达到热平衡状态。

当温度检测模块确定主轴42和/或驱动机构的温度达到预设温度后，控制模块可以控制主轴42移动至刀具所在位置，抓取刀具，然后，控制模块可以控制主轴42带动刀具移动，以通过刀具检测模块70对刀具进行检测。

在加工设备100空跑预热时，加工设备100的主轴模块40整体温度相较于未预热时升高，由此，主轴模块40的整体结构相较于未预热时存在一定程度的胀缩，进而导致主轴42位置存在偏差，即当将主轴42定位于理论位置(预设坐标位置)时，主轴42实际所在位置与主轴42的理论位置之间会有一定的偏差。

因此，在多次检测刀具的过程中，可以通过获取刀具的位置得出主轴42所在的位置，进而得出主轴42的位置坐标，再进一步得出主轴42的位置精度，由此来判定主轴42的位置精度是否达到预设值，进而判定加工设备100是否热平衡，实现更加准确地判定加工设备100是否达到预热空跑的热平衡状态。

当刀具检测模块70确定主轴42的位置精度达到预设值时，控制模块可以判定加工设备100预热空跑达到热平衡状态，此时控制模块可以控制主轴42带动刀具直接加工待加工工件。

根据本发明实施例的热平衡检测装置，通过设置温度检测模块用于先确定主轴42和驱动机构达到预设温度，再通过刀具检测模块70检测刀具以确定主轴42的位置精度达到预设值，由此来判定加工设备100达到热平衡，从而可以实现对加工设备100预热热平衡的检测，保证对加工设备100热平衡判定的准确性，降低加工异常几率，减少成本损失，提高加工设备100的稼动率。

在本发明的一个实施例中，温度检测模块用于多次检测主轴42和/或驱动机构的温度，判断相邻两次获取的两个温度值之间的差值是否在预设差值范围，若是，则确定主轴42和/或驱动机构的温度达到预设温度。进一步地，温度检测模块以每隔第一预定时间的频率获取主轴42和/或驱动机构的温度。

具体地，在加工设备100空跑预热时，温度检测模块的温度传感器每隔第一预定时间Δt1采集主轴42和驱动机构的温度T，温度传感器可以将采集的温度数据发送给数据处理模块，数据处理模块可以对相邻两次获取的主轴42(或驱动机构)的两个温度值Tn-1和Tn之间的温度差与预设差值ΔT对比，当Tn和Tn-1的差值比ΔT大时，继续采集主轴42(或驱动机构)的温度。当Tn和Tn-1的差值比ΔT小时，停止采集各主轴42的温度，温度检测模块确定主轴42和/或驱动机构的温度已达到预设温度。

可以理解的是，当加工设备100达到空跑预热的热平衡状态时，主轴模块40的温度可以维持在稳定范围，受温度影响的主轴42的位置偏差也会维持在稳定范围。因此，在本发明的一个实施例中，刀具检测模块70用于多次检测刀具，获取每次刀具检测时的主轴42行程的中心点坐标，计算相邻两次检测刀具时的主轴42行程的两个中心点坐标之间的偏移值，判断偏移值是否在预设偏移值范围内；若是，则确定主轴42的位置精度达到预设值。其中，刀具检测模块70包括：发射器75和接收器76，发射器75发射检测光束，接收器76接收发射器75发射的检测光束。当刀具检测模块70检测刀具时，获取刀具遮挡检测光束时主轴42的第一坐标X1，获取刀具离开检测光束时主轴42的第二坐标X2，计算主轴42行程的中心点坐标S＝X1+(X2-X1)/2。

例如，刀具检测模块70以每隔第二预定时间Δt2的频率检测刀具，在检测刀具的过程中，将获取的主轴42行程的中心点坐标发送给数据处理模块，数据处理模块可以对相邻两次获取的主轴42行程的两个中心点Sn-1和Sn之间的偏移值与预设偏移值ΔS对比，当Sn和Sn-1的偏移值比ΔS大时，继续下一次检测刀具并再次采集主轴42的中心点。当Sn和Sn-1的差值比ΔS小时，停止检测刀具，此时，主轴42的位置精度达到预设值。

其中，主轴42行程的中心点坐标S的获取方式可以为：刀具检测模块70包括用于记录主轴42坐标的光栅尺，当进行刀具检测时，驱动机构驱动主轴42达到预设位置，使主轴42沿X轴方向移动，直到刀具将发射器75发射的检测光束挡住，记录光栅尺的数据为X1，继续驱动主轴42沿X轴方向移动，直到刀具离开发射器75发射的检测光束时，记录光栅尺的数据为X2，此时，X2-X1为刀具宽度，即主轴42的行走距离，计算主轴42行程的中心点坐标S＝X1+(X2-X1)/2。

如此，通过在多次检测刀具时，计算出主轴42行程的中心点坐标，可以计算出每相邻两次的中心点坐标之间的偏移值，判断该偏移值是否在预设偏移值范围，当偏移值在预设偏移值范围内，可以最终判断出加工设备100已达到热平衡。

在本发明的一个实施例中，驱动机构包括X轴电机、Y轴电机和Z轴电机，驱动机构的温度包括X轴电机的温度、Y轴电机的温度和Z轴电机的温度。当检测驱动机构的温度时，可以同时检测X轴电机的温度、Y轴电机的温度和Z轴电机的温度。由此，可以全方位地判定加工设备100的预热热平衡状态。

根据本发明第三方面实施例的PCB加工设备100，包括根据本发明上述第二方面实施例的热平衡检测装置。

根据本发明实施例的PCB加工设备100的其他构成例如床身10、工作台20、横梁30和主轴模块40等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

根据本发明实施例的PCB加工设备100，通过设置上述第二方面实施例的热平衡检测装置，可以利用温度检测模块先确定主轴42和驱动机构达到预设温度，再利用刀具检测模块70检测刀具以确定主轴42的位置精度达到预设值，由此来判定PCB加工设备100达到热平衡，从而可以实现对PCB加工设备100预热热平衡的检测，保证对PCB加工设备100热平衡判定的准确性，降低加工异常几率，减少成本损失，提高PCB加工设备100的稼动率。

下面将参考图1-图4描述根据本发明一个具体实施例的PCB加工设备100，其中，PCB加工设备100可以为用于电路板钻孔加工的钻孔机或用于电路板铣削加工的成型机。

参照图1，PCB加工设备100包括床身10、横梁30以及工作台20。工作台20上放置用于加工的PCB板。工作台20下方装有直线运动组件(第一滑轨50和Y轴电机)，用于提供Y方向的运动和控制。横梁30上装有直线运动组件(第二滑轨60和X轴电机)，用于对主轴模块40提供X方向的运动和控制。主轴模块40包括Z轴电机和第三滑轨，用于对主轴42提供Z方向的运动和控制。对PCB板加工依靠主轴42与PCB板在X、Y以及Z方向的相对运动来实现。刀具检测模块70装在工作台20上，当需要进行加工设备100的状态判定时，同样需要依靠X、Y和Z方向的运动和控制来实现动作。

如图2所示，主轴模块40包括底板41，底板41上装有Z轴电机和第三滑轨，用于带动主轴42沿Z轴方向的运动。主轴压盖44和主轴夹43抱夹固定主轴42，主轴夹43的底部都装有夹具45，用来夹住刀具。如图3所示，刀具检测模块70包括检测器安装板71、刀径检测器74和刀座73，刀座73安装在底座72上。

下面描述上述PCB加工设备100的热平衡检测方法：

S11，预热加工设备100；

S12，以间隔预设时间的频率，多次获取主轴42或驱动机构的温度；

S13，判断相邻两次检测到的温度的差值是否在预设范围内，具体地，对比预设差值和检测到的差值，若检测到的差值小于等于预设差值，则执行S14，若检测到的差值大于预设差值，则执行S12；

S14，启动主轴42抓取刀具；

S15，间断地对刀具进行多次检测，计算每次刀具检测时的主轴42直线行程的中心点坐标；

S16，判断相邻两次计算得到的中心点坐标的偏移值是否在预设范围内，具体地，对比预设偏移值和计算到的偏移值，若计算到的偏移值小于等于预设偏移值，则执行S17，若计算到的偏移值大于预设偏移值，则执行S15；

S17，主轴42带动刀具进行正式加工。

其中，在S15中，计算每次刀具检测时的主轴42直线行程的中心点坐标，包括：接收器76在刀具遮挡住检测光束时，获取主轴42的X轴坐标X1(加工设备100上设有光栅尺记录主轴42的坐标或距离)；接收器76在刀具离开检测光束时，获取主轴42的X轴坐标X2，计算中心点坐标S＝(X2-X1)/2+X1。

也就是说，在加工生产板之前，会使PCB加工设备100先进行预热操作，由温度检测模块(温度传感器)采集各主轴42(或者X轴电机、Y轴电机和Z轴电机)的温度，其采集时间间隔为Δt1。温度传感器将采集各主轴42的温度发送给数据处理模块，对各主轴42的温度Tn-1和Tn的温度差与ΔT对比，当Tn和Tn-1的差值比ΔT大时，继续采集各主轴42的温度。当Tn和Tn-1的差值比ΔT小时，停止采集各主轴42的温度。温度检测模块输出信号给控制模块，控制模块控制X、Y和Z轴运动，主轴42抓取刀座73上的刀具，进行刀径检测。

发射器75的激光无物体遮挡时，接收器76接收到激光会输出高电平，当有物体遮挡时，接收器76无激光接收会输出低电平。控制模块驱动主轴42达到预设位置，使主轴42沿X轴方向移动，直到刀具将发射器75的激光挡住时，记录光栅尺的数据X1，继续驱动主轴42沿X轴方向移动，直达刀具离开发射器75的激光点时，记录光栅尺的数据X2，计算主轴42行程的中心点坐标S0＝(X2-X1)/2+X1，间隔时间△t2再次进行刀径检测，计算中心点坐标S1＝(X2-X1)/2+X1，中心点S0和S1的差值与ΔS对比，当S1和S0的差值比ΔS大时，间隔时间△t2再次进行刀径检测；当S1和S0的差值比ΔS小时，则判定加工设备100已达到热平衡状态，加工设备100可进行机械加工操作。

同时，数据处理模块可将温度及主轴42行程中心点坐标数据记录在软件中，形成数据表格，还可以绘制不同时间下的温度及中心点坐标数据，以方便后期出现问题时回溯，形成大数据。

根据本发明实施例的PCB加工设备100，通过温度传感器初步判定主轴42和驱动电机等热源状态，再进一步检测主轴42的位置精度达到预设值，由此通过两次判断实现准确判定PCB加工设备100是否达到热平衡，降低了加工异常机率，减少成本损失，提高了PCB加工设备100的稼动率。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。