一种印刷电路板腐蚀液的自动换液装置及方法技术领域
本发明涉及一种印刷电路板腐蚀液的自动换液装置及换液方法，属于印刷电路板的制造领域。
背景技术
印刷电路板上线路的形成往往是首先采用抗蚀剂盖住覆铜板上需要保留的图形，利用腐蚀液蚀刻未被抗蚀剂覆盖的不需要保留的铜，最终形成设计线路图形和焊盘。
通常所使用的腐蚀液为三氯化铁的水溶液，在蚀刻的过程中，随着化学反应的进行，腐蚀液中的铁离子浓度不断降低，铜离子浓度不断增加，蚀刻反应速度也在不断降低，当蚀刻速率明显降低时就需要及时更换腐蚀液。现有对腐蚀液的更换通常采用人工来自行判断是否需要换液，换液采用停机人工更换方式作业。
上述对腐蚀液的更换采用人工判断，误差较大，随机性较强，不利于自动化生产管理，同时换液需停机手动作业，费时费力，生产效率低下。
发明内容
鉴于上述存在的不足，本发明提供一种可自行判断何时换液及自动完成换液的装置，有效弥补了现有技术的不足。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种印刷电路板腐蚀液的自动换液装置，包括容纳腐蚀液的箱体以及位于箱体外部的单片机，箱体外部安装有与单片机相连的摄像头，箱体的靠近底部一侧设有连接出水管的出水口，出水口的上方设置连接进水管的进水口，进水管和出水管上均设有连接单片机的电动阀，与出水口相对的一侧箱体内还安装有连接单片机的低水位传感器，与进水口相对的一侧箱体内安装有连接单片机的高水位传感器，电源给单片机和高、低水位传感器供电，箱体内靠近顶部处还设有与单片机相连的腐蚀剂自动添加装置。
在上述方案的基础上进一步优化设置：
所述腐蚀剂自动添加装置包括盛放腐蚀剂的盒子、控制盒子开合的电动阀、用于报警的蜂鸣器、用于检测盒子内腐蚀剂有无的红外发射头和红外接收头，电动阀、蜂鸣器、红外发射头和红外接收头均与单片机相连。
所述盒子为透明材质。
所述摄像头采用OV7670摄像头模块。
所述摄像头通过IIC与单片机实现数据传输。
所述单片机采用STM32F103芯片。
所述高水位传感器和低水位传感器均通过串口通信方式实现与单片机的数据传输。
所述电源将220V电压转换成5V电压。
所述箱体为透明材质。
本发明同时还提供一种基于上述印刷电路板腐蚀液的自动换液装置的换液方法，包括如下步骤：
步骤1）用摄像头对腐蚀液的图片进行时时采集，采集到的图片信息传送给单片机；
步骤2）单片机对采集到的图片中的蓝色程度进行分析，并与预先设定在单片机中的蓝色程度警戒值进行对比；
步骤3）当分析结果为图片中的蓝色程度未达到警戒值，则摄像头继续采集，不影响印刷电路板的腐蚀；当分析结果为图片中的蓝色程度达到或超过警戒值，则单片机启动出水管上的电动阀打开出水口进行腐蚀液的排放；
步骤4）当腐蚀液排放完毕，设于装置底部的低水位传感器将检测信号发送至单片机，单片机关闭出水管上的电动阀，同时打开进水管上的电动阀，放入清水；
步骤5）当放入的清水达到高水位传感器所在位置，高水位传感器将检测信号发送给单片机，单片机关闭进水管上的电动阀，同时启动腐蚀剂自动添加装置中的电动阀，将盛有腐蚀剂的盒子开启向清水中投放预设量的腐蚀剂，完成腐蚀液的自动更换。
本发明利用摄像头拍摄腐蚀液的图片进行数据采集，单片机分析图片中腐蚀液的颜色从而判断腐蚀液中二价铜离子的浓度，作出是否需要更换腐蚀液的指令，通过水位传感器、电动阀以及腐蚀剂自动添加装置来实现腐蚀液的自动更换。这样，节省了使用者因更换腐蚀液而花费的大量时间，而且还可以加快腐蚀的化学反应速率。
以下通过附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明自动换液方法的流程图。
标号说明：
箱体1，低水位传感器21，高水位传感器22，进水口31，出水口32，进水管311，出水管321，进水管上的电动阀41，出水管上的电动阀42，腐蚀剂自动添加装置5，摄像头6。
具体实施方式：
结合图1所示，本发明提供的一种印刷电路板腐蚀液的自动换液装置，包括容纳腐蚀液的透明箱体1以及位于箱体1外部的单片机，箱体1的外部安装有与单片机相连的摄像头6，箱体1靠近底部一侧设有连接出水管321的出水口32，出水口32的上方设置连接进水管311的进水口31，进水管311上设有电动阀41，出水管321上设有电动阀42，电动阀41和电动阀42均和单片机连接；与出水口32相对的一侧箱体1内还安装有连接单片机的低水位传感器21，与进水口31相对的一侧箱体1内安装有连接单片机的高水位传感器22，电源将220V电压转换成5V电压给单片机、高水位传感器22和低水位传感器21供电，箱体1内靠近顶部处还设有与单片机相连的腐蚀剂自动添加装置5。
上述方案中的腐蚀剂自动添加装置5包括盛放腐蚀剂的透明盒子、控制盒子开合的电动阀、用于报警的蜂鸣器、用于检测盒子内腐蚀剂有无的红外发射头和红外接收头，电动阀、蜂鸣器、红外发射头和红外接收头均与单片机相连。当盒子内装有腐蚀剂时，红外发射头发出的信号被盒子内的腐蚀剂阻挡，红外接收头接收不到红外发射头的发射信号，则单片机不会启动电动阀；若盒子内的腐蚀剂消耗完毕，红外接收头透过盒子接收到来自红外发射头的发射信号并反馈给单片机，单片机向蜂鸣器发出指令进行报警，提醒工作人员及时向盒子内添加腐蚀剂。
本实施例中的摄像头6采用了OV7670摄像头模块，该模块采用OV7670CAMERACHIPTM图像传感器，具有体积小、工作电压低特点，可提供单片VGA摄像和影像处理器的所有功能。该图像传感器应用独有的传感器技术，通过减少或消除光学或电子缺陷如固定图案噪声、托尾、浮散等提高图像质量，得到清晰的稳定的彩色图像。通过SCCB总线控制，可以输出整帧、子采样、取窗口等方式的各种分辨率八位影响数据。该产品VGA图像最高达到30帧/秒，使用者可以完全控制图像质量、数据格式和传输方式。所有图像处理功能过程包括伽玛曲线、白平衡、饱和度、色度等都可以通过SCCB接口编程，兼容ICC接口，可通过IIC直接与单片机相连实现数据传输。
所使用的单片机采用STM32F103芯片，该芯片具有最高72MHz工作频率，在存储器的0等待周期访问时可达1.25DMips/MHZ（DhrystONe2.1）。且其提供了丰富的外设：定时器、ADC、SPI、USB、IIC和UART，满足本装置的需求。
单片机与高水位传感器22和低水位传感器21通过串口通信方式实现数据传输。本装置的高水位传感器22和低水位传感器21分别提供四个引脚VCC、GND、TXD、RXD，可与单片机模块对应引脚相连，实现数据传输。
本发明摄像头6的采集图像原理为：腐蚀液的反射光线传播到摄像头6的镜头，经镜头聚焦到CCD芯片上，CCD根据光的强弱积聚相应的电荷，经周期性放电，产生表示一幅幅画面的电信号，经过预充放电路放大、AGC自动增益控制，由于图像处理芯片处理的是数字信号，所以经模数转换得到图像数字信号处理IC（DSP）。同步信号发生器主要产生同步信号时钟，即产生垂直和水平的扫描驱动信号到图像处理IC。然后，经数模转换电路通过输出端子输出一个标准的复合视频信号给单片机。
单片机对图片中腐蚀液颜色中的蓝色程度进行分析，当蓝色程度未达到预设的蓝色程度警戒值，则摄像头6继续采取图片信息；当腐蚀液蓝色程度达到警戒值，则单片机控制出水口上的电动阀42打开出水口32，腐蚀液顺着出水管312排出，当低水位传感器21检测到腐蚀装置内已无腐蚀液，发送信号至单片机，单片机接收到信号后，关闭出水口上的电动阀42，同时打开进水口上的电动阀41放入清水。当水位达到高水位传感器22的位置后，高水位传感器22发送信号至单片机，单片机接收到信号后，关闭进水口上的电动阀41。此时，换水结束。然后，单片机控制腐蚀剂自动添加装置5中的电动阀，将盛放腐蚀剂的盒子打开，按照预设向箱体1内的清水中添加适量的腐蚀剂，这样，印刷电路板腐蚀液更换结束。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。