專利名稱：線路板雕刻機(jī)刀具的自動(dòng)選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在用機(jī)械銑刻方式實(shí)現(xiàn)雕刻的線路板雕刻機(jī)中，為實(shí)現(xiàn)快速加 工，而自動(dòng)分析、驗(yàn)證、選擇適合的加工刀具的方法。
背景技術(shù)：
在機(jī)械銑刻式實(shí)現(xiàn)雕刻的線路板雕刻機(jī)中，使用雕刻刀將多余的銅箔剝 除，為了加快加工速度，同時(shí)又保證加工精度，通常采用大、小兩種不同尺寸 的雕刻刀組合加工用小刀徑的刀具刻除細(xì)微處的銅箔，用大刀徑的刀具剝除 大面積的銅箔。通過選擇不同尺寸的刀具進(jìn)行線路板雕刻的組合加工，實(shí)現(xiàn)加 工速度和加工精度的最優(yōu)化。
現(xiàn)有的各種組合加工方法，都是先設(shè)置刀具尺寸，然后計(jì)算加工路徑，再 通過路徑預(yù)覽功能檢査刀具是否進(jìn)入需加工的區(qū)域?？紤]到加工速度、效率和 刀具壽命，加工時(shí)總是盡可能的選擇大尺寸的刀具。但如果選擇的刀具尺寸過 大，會(huì)有部分細(xì)微線路條未被割開，導(dǎo)致局部短路，這在線路板制作上是決不 允許的。傳統(tǒng)方法都需要依靠人眼對(duì)每一處路徑的觀察來判斷整塊線路板區(qū)域 內(nèi)的所有細(xì)微處線路條條是否被割開，以確定刀具選擇與設(shè)置是否合理。如果 板面較大、線路較密，則很難識(shí)別每一處是否都能刻出需要的線路圖形，很容 易遺漏某些細(xì)微處線路條，使制作成功率降低，并給操作使用造成不便。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有線路板雕刻機(jī)在組合加工中依靠人眼觀察細(xì)微處線路條是否被 割開的繁瑣與不便，發(fā)明人經(jīng)過研究改進(jìn)，提供一種線路板雕刻機(jī)刀具的自動(dòng) 選擇方法，通過軟件自動(dòng)分析、驗(yàn)證整張線路圖形上的進(jìn)刀情況，得出能達(dá)到 線路板加工要求的最優(yōu)刀具設(shè)置參數(shù)，使線路板雕刻機(jī)的刀具選擇變得十分容 易，大大降低了操作難度。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種線路板雕刻機(jī)刀具的自動(dòng)選擇方法，包括下述步驟-(一)生成隔離路徑，沿著線路板頂層或底層所有線路銅箔的外圍走一次 刀，使要保留的銅層與要銑掉的銅層分離，其具體步驟如下-(1) 根據(jù)應(yīng)用的需要，設(shè)定好圖形分辨率，在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中開辟一個(gè)空
間，存放圖形； '
(2) 把上述圖形空間內(nèi)的像素全部設(shè)定為顏色O;
(3) 在上述圖形空間內(nèi)以光徑的直徑加上指定隔離刀具的寬度繪制線路 板圖，將繪制出來的圖形的像素設(shè)定為顏色l;
(4) 掃描整個(gè)圖形空間，査找顏色0與顏色1相連處，把所有相連處的 一個(gè)0像素單位設(shè)定為顏色2;
(5) 把顏色2轉(zhuǎn)換成路徑信息，得到在指定隔離刀具下的隔離路徑；
(二) 進(jìn)行線路條是否完全被隔離的驗(yàn)證與判斷，其具體步驟如下
(1) 填充圖形底色，在內(nèi)存中繪制出實(shí)際大小線路條圖形，并為頂層或 底層圖形重新分配顏色底色為顏色O，銅箔線路條部分為顏色l;
(2) 填充新顏色，第二次對(duì)所有圖形進(jìn)行掃描，將所有連在一起的線路 條分配為同一種顏色，不相連的分配不同的顏色，顏色號(hào)從11開始遞增，具 體方法為
A. 查找圖形，發(fā)現(xiàn)第一個(gè)顏色l，設(shè)定顏色為ll;
B. 在顏色1所在圖形內(nèi)進(jìn)行顏色11的種子填充；
C. 顏色號(hào)在A步驟的基礎(chǔ)上遞增1;
D. 重復(fù)步驟A、 B和C，直到圖形中不再存在顏色l，即將所有的顏色l 都變?yōu)轭伾玪l、 12、 13……;
(3) 畫出實(shí)際隔離路徑，在上述圖形中畫出實(shí)際隔離路徑，走刀路徑為 步驟(一)得到的隔離路徑，寬度為雕刻刀直徑，并將隔離路徑用顏色2表示；
(4) 填充修改，在圖形中査找11以上顏色的像素點(diǎn)，若顏色11相鄰的 像素點(diǎn)為顏色O，則將該相鄰點(diǎn)顏色改為11，并以新的顏色11繼續(xù)査找；若 相鄰點(diǎn)不為顏色O，則保持原相鄰點(diǎn)顏色不變；以同樣的方法依次填充顏色12、 13......;
(5) 檢査判定，所有填充完成后，若有相鄰兩個(gè)像素的顏色不同，且都 超過IO，則參數(shù)不正確，反之則參數(shù)正確；
(三) 用上述方法對(duì)刀具參數(shù)進(jìn)行檢查，以確定合適的刀具參數(shù)，步驟如
下
(1)首先判斷默認(rèn)尺寸刀具是否能完全隔離線路條，若默認(rèn)尺寸刀具正 確則轉(zhuǎn)入步驟(2)，若默認(rèn)尺寸刀具不正確則轉(zhuǎn)入步驟(3);
5(2) 判斷比默認(rèn)尺寸大的刀具是否能完全隔離線路條，若比默認(rèn)尺寸大 的刀具正確則選擇用比默認(rèn)尺寸大的刀具隔離線路條并銑雕；若比默認(rèn)尺寸大 的刀具不正確則選擇用默認(rèn)尺寸刀具隔離，用比默認(rèn)尺寸大的刀具銑雕；
(3) 判斷比默認(rèn)尺寸小的刀具是否能完全隔離，若比默認(rèn)尺寸小的刀具 正確則選擇用比默認(rèn)尺寸小的刀具隔離線路條，用比默認(rèn)尺寸大的刀具銑雕； 若比默認(rèn)尺寸小的刀具不正確則判定沒有合適的刀具。
其進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述比默認(rèn)尺寸小的刀具、默認(rèn)尺寸刀具和比默 認(rèn)尺寸大的刀具分別是直徑寬度為(J.:tmm、 (K2mm和0.3mm的刀具。
本發(fā)明突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步在于
本發(fā)明通過軟件自動(dòng)分析，可以自動(dòng)搜索線路板加工的最佳刀具參數(shù)，避 免了設(shè)置刀具加工參數(shù)時(shí)，依靠眼睛觀察確定是否每條線路條都己割開，做到 了不遺漏任何一小處未割開的線路條，大大提高了使用的便利性與加工的成功 率。采用本發(fā)明可以讓計(jì)算機(jī)自動(dòng)分析哪種刀具最適合，給出最優(yōu)刀具設(shè)置， 提高了加工的成功率，并加快了加工速度。


圖l是原始圖形空間。
圖2是實(shí)施例1的中間狀態(tài)圖1-1。 圖3是實(shí)施例2的中間狀態(tài)圖2-1。 圖4是實(shí)施例1的中間狀態(tài)圖1-2。 圖5是實(shí)施例2的中間狀態(tài)圖2-2。 圖6是實(shí)施例1的中間狀態(tài)圖1-3。 圖7是實(shí)施例2的中間狀態(tài)圖2-3。 圖8是實(shí)施例1的中間狀態(tài)圖1-4。 圖9是實(shí)施例2的中間狀態(tài)圖2-4。 圖IO是實(shí)施例1的中間狀態(tài)圖1-5。 圖11是實(shí)施例2的中間狀態(tài)圖2-5。 圖12是實(shí)施例2的中間狀態(tài)圖2-6。 圖13是刀具參數(shù)檢查的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，并通過與現(xiàn)有方法的對(duì)比，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施 方式做進(jìn) 一步說明。本發(fā)明中，小刀具用于生成隔離路徑，大刀具用于銑除多余銅箔(即銑雕)。 首先介紹生成隔離路徑的方法。 一、生成隔離路徑
所謂生成隔離路徑就是沿著線路板頂層或底層所有線路銅箔的外圍走一 次刀，使要保留的銅層與要銑掉的銅層分離。其具體步驟如下
(1) 根據(jù)應(yīng)用的需要，設(shè)定好圖形分辨率，在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中開辟一個(gè)空 間，存放圖形；如圖1所示，在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中開辟一個(gè)36x36點(diǎn)陣的存儲(chǔ)空間 作為原始圖形空間。
(2) 把上述圖形空間內(nèi)的像素全部設(shè)定為顏色O，如圖1所示。
(3) 在上述圖形空間內(nèi)繪制線路板圖，繪制時(shí)光徑的直徑需加上指定隔 離刀尖的寬度(例如0.2mm)，所以繪制出來的圖形要比實(shí)際圖形大一個(gè)刀尖 寬度，將繪制出來的圖形像素設(shè)定為顏色l。
在公知的PCB繪風(fēng)軟件中，線路板圖通常采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)圖形描述語言 Gerber代碼表示。例如， 一段PCB圖的標(biāo)準(zhǔn)圖形描述語言Gerber代碼如下 %FSLAX44Y44*% %MOMM*% G71* G01* G75*
%ADD10C,2.0000*% D10*
X1463040Y1380500D02814 D03*
Y1329700D02*
上述代碼表示，用①2.0mm的實(shí)心圓(稱為光徑)從起點(diǎn)坐標(biāo)(1463040， 1380500)到終點(diǎn)坐標(biāo)(1463040， 1329700)畫一條直線。
為說明該方法的實(shí)現(xiàn)過程，采用如圖2、圖3所示兩個(gè)示例。上述兩幅圖 都由兩段線路條組成(圖2、圖3中像素1所圍成的區(qū)域所示)，不同的是線路 條之間的間距不同，圖2間距1個(gè)像素，圖3無間距。
(4) 掃描整個(gè)圖形空間，隔離選定的線路條，査找顏色0與顏色1相連 處，把所有相連處的一個(gè)0像素單位設(shè)定為顏色2;圖4、圖5分別是圖2、圖3隔離后的示意圖。
(5)把顏色2轉(zhuǎn)換成隔離路徑信息，計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)并進(jìn)行優(yōu)化， 得到在指定隔離刀具下的隔離路徑。
二、得到隔離路徑后，采用類似現(xiàn)有技術(shù)中的種子填充的方法進(jìn)行線路是 否完全被隔離的驗(yàn)證與判斷。其具體步驟如下
(1) 填充圖形底色
在內(nèi)存中根據(jù)Gerber代碼繪制出實(shí)際大小的線路條圖形，并為頂層或底 層圖形重新分配顏色底色(沒有銅箔線路的部分)為顏色0，銅箔線路部分 為顏色l。如圖6、圖7所示。
(2) 填充新顏色
第二次對(duì)所有圖形進(jìn)行掃描，將所有連在一起的線分配為同一種顏色，不 相連的分配不同的顏色。顏色號(hào)從ll開始遞增。 具體方法為
A. 査找圖形，發(fā)現(xiàn)第一個(gè)顏色l，設(shè)定顏色為ll;
B. 在顏色1所在圖形內(nèi)進(jìn)行顏色11的種子填充，該種子填充方法同現(xiàn)有 技術(shù)；
C. 顏色號(hào)在A步驟的基礎(chǔ)上遞增1;
D. 重復(fù)步驟A、 B和C，直到圖形中不再存在顏色l，即將所有的顏色l 都變?yōu)轭伾?1、 12、 13……，如圖8、圖9所示。(圖8、圖9中僅用到顏色 11、 12，如還有其他的線路條，顏色號(hào)相應(yīng)遞增。)
(3) 畫出實(shí)際隔離路徑 在上述圖形中畫出實(shí)際隔離路徑，走刀的路徑為步驟(一)中得到的隔離
路徑(如圖4、圖5中像素2區(qū)域所示)，寬度為雕刻刀的直徑(一般為O.lmm、 0.2mm或0.3mm)，實(shí)施例用3個(gè)像素的寬度示意0.2mm的雕刻刀直徑，并將 實(shí)際隔離路徑用顏色2表示。如圖10、圖11所示。
(4) 填充修改
在圖10、圖11的圖形中找出11以上顏色的像素點(diǎn)，在這些像素點(diǎn)區(qū)域之 間的顏色為O的區(qū)域內(nèi)，進(jìn)行種子填充與顏色11像素區(qū)相鄰的像素點(diǎn)如為 顏色O，則將該相鄰點(diǎn)顏色改為11，構(gòu)成新的顏色為11的像素區(qū)，并以新的 顏色為11的像素區(qū)繼續(xù)查找，按上述方法繼續(xù)填充，直到不再有相鄰的顏色O 像素為止；若相鄰點(diǎn)不為顏色O，則保持原相鄰點(diǎn)顏色不變。如所隔離的電路條多于兩段，以同樣的方法依次填充像素顏色12、 13……。由圖10可以看到， 圖10的顏色11、 12相鄰的像素點(diǎn)沒有為0的，因此沒有修改任何像素點(diǎn)的顏 色；而圖11的顏色11的相鄰像素點(diǎn)有顏色O，所以將這些顏色O都修改為顏 色11，修改后如圖12所示。圖11中像素點(diǎn)顏色11區(qū)域和像素點(diǎn)顏色12區(qū)域 之間之所以有顏色0區(qū)域，是因?yàn)榫€路條之間距離太窄，刀尖無法進(jìn)入；而圖 IO不是如此。
(5)檢査判定
見圖10、圖12，所有填充完成后，若有相鄰兩個(gè)像素的顏色不同，且都 超過10，則刀具參數(shù)不正確。如圖12，顏色11與顏色12相鄰，是因?yàn)轭伾?11的線條與顏色12的線條間的部分，判定隔離用的刀具尖太粗，不能進(jìn)入， 所以該部分原來的顏色O被修改為顏色11，導(dǎo)致顏色11與顏色12相鄰。而圖 10中，因?yàn)轭伾?1與顏色12之間有隔離路徑，則該部分存在顏色2，使顏色 11與顏色12不可能相鄰，判定隔離用的刀具可以進(jìn)入。
通過對(duì)隔離是否完全的驗(yàn)證，可以判定使用的該刀具參數(shù)是否能正確加工 該線路板圖。
需要注意的是，上述各像素圖僅為示意圖，為了便于說明取的像素點(diǎn)很少。 在實(shí)際應(yīng)用中，雕刻圖形遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上述36x36像素點(diǎn)陣的，且雕刻刀具的寬度 也遠(yuǎn)不止幾個(gè)像素，不能認(rèn)為上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明形成限定。
三、用以上方法對(duì)常見的幾種刀具參數(shù)(本實(shí)施例中以0.1mm、 0.2mm以 及0.3mm為例)進(jìn)行檢查，以確定合適的刀具參數(shù)，步驟如圖13所示
(1) 首先判斷0.2毫米的刀是否能完全隔離，若0.2毫米的刀具正確則轉(zhuǎn) 入步驟(2)，看能否選擇大一點(diǎn)的刀具完成隔離，以提高工作效率；若0.2毫 米的刀具不正確則轉(zhuǎn)入步驟(3)，看能否選擇小一點(diǎn)的刀具以完成隔離。
(2) 判斷0.3毫米的刀具是否能完全隔離，若0.3毫米的刀具正確則選擇 0.3毫米的刀具隔離并銑雕；若0.3毫米的刀具不正確則選擇0.2毫米的刀具隔 離、0.3毫米的刀具銑雕。
(3) 判斷O.l毫米的刀具是否能完全隔離，若O.l毫米的刀具正確則選擇 O.l毫米的刀具隔離、0.3毫米的刀具銑雕；若0.1毫米的刀具不正確則判定沒 有合適的刀具。
以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例?？梢?理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種線路板雕刻機(jī)刀具的自動(dòng)選擇方法，其特征在于包括下述步驟(一)生成隔離路徑，沿著線路板頂層或底層所有線路銅箔的外圍走一次刀，使要保留的銅層與要銑掉的銅層分離，其具體步驟如下(1)根據(jù)應(yīng)用的需要，設(shè)定好圖形分辨率，在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中開辟一個(gè)空間，存放圖形；(2)把上述圖形空間內(nèi)的像素全部設(shè)定為顏色0；(3)在上述圖形空間內(nèi)以光徑的直徑加上指定隔離刀具的寬度繪制線路板圖，將繪制出來的圖形的像素設(shè)定為顏色1；(4)掃描整個(gè)圖形空間，查找顏色0與顏色1相連處，把所有相連處的一個(gè)0像素單位設(shè)定為顏色2；(5)把顏色2轉(zhuǎn)換成路徑信息，得到在指定隔離刀具下的隔離路徑；(二)進(jìn)行線路條是否完全被隔離的驗(yàn)證與判斷，其具體步驟如下(1)填充圖形底色，在內(nèi)存中繪制出實(shí)際大小線路條圖形，并為頂層或底層圖形重新分配顏色底色為顏色0，銅箔線路條部分為顏色1；(2)填充新顏色，第二次對(duì)所有圖形進(jìn)行掃描，將所有連在一起的線路條分配為同一種顏色，不相連的分配不同的顏色，顏色號(hào)從11開始遞增，具體方法為A.查找圖形，發(fā)現(xiàn)第一個(gè)顏色1，設(shè)定顏色為11；B.在顏色1所在圖形內(nèi)進(jìn)行顏色11的種子填充；C.顏色號(hào)在A步驟的基礎(chǔ)上遞增1；D.重復(fù)步驟A、B和C，直到圖形中不再存在顏色1，即將所有的顏色1都變?yōu)轭伾?1、12、13……；(3)畫出實(shí)際隔離路徑，在上述圖形中畫出實(shí)際隔離路徑，走刀路徑為步驟(一)得到的隔離路徑，寬度為雕刻刀直徑，并將隔離路徑用顏色2表示；(4)填充修改，在圖形中查找11以上顏色的像素點(diǎn)，若顏色11相鄰的像素點(diǎn)為顏色0，則將該相鄰點(diǎn)顏色改為11，并以新的顏色11繼續(xù)查找；若相鄰點(diǎn)不為顏色0，則保持原相鄰點(diǎn)顏色不變；以同樣的方法依次填充顏色12、13……；(5)檢查判定，所有填充完成后，若有相鄰兩個(gè)像素的顏色不同，且都超過10，則參數(shù)不正確，反之則參數(shù)正確；(三)用上述方法對(duì)刀具參數(shù)進(jìn)行檢查，以確定合適的刀具參數(shù)，步驟如下(1)首先判斷默認(rèn)尺寸刀具是否能完全隔離線路條，若默認(rèn)尺寸刀具正確則轉(zhuǎn)入步驟(2)，若默認(rèn)尺寸刀具不正確則轉(zhuǎn)入步驟(3)；(2)判斷比默認(rèn)尺寸大的刀具是否能完全隔離線路條，若比默認(rèn)尺寸大的刀具正確則選擇用比默認(rèn)尺寸大的刀具隔離線路條并銑雕；若比默認(rèn)尺寸大的刀具不正確則選擇用默認(rèn)尺寸刀具隔離，用比默認(rèn)尺寸大的刀具銑雕；(3)判斷比默認(rèn)尺寸小的刀具是否能完全隔離，若比默認(rèn)尺寸小的刀具正確則選擇用比默認(rèn)尺寸小的刀具隔離線路條，用比默認(rèn)尺寸大的刀具銑雕；若比默認(rèn)尺寸小的刀具不正確則判定沒有合適的刀具。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述線路板雕刻機(jī)刀具的自動(dòng)選擇方法，其特征在于 所述比默認(rèn)尺寸小的刀具、默認(rèn)尺寸刀具和比默認(rèn)尺寸大的刀具分別是直徑寬 度為0.1mm、 0.2mm和0.3mm的刀具。
全文摘要
本發(fā)明提供一種線路板雕刻機(jī)刀具的自動(dòng)選擇方法，首先生成隔離路徑，沿著線路板頂層或底層所有線路銅箔的外圍走一次刀，使要保留的銅層與要銑掉的銅層分離；然后采用類似種子填充的方法進(jìn)行線路是否完全被隔離的驗(yàn)證與判斷；最后用以上方法對(duì)常見的幾種刀具參數(shù)進(jìn)行檢查，以確定合適的刀具參數(shù)。本發(fā)明通過軟件自動(dòng)分析、驗(yàn)證整張線路圖形上的進(jìn)刀情況，得出能達(dá)到線路加工要求的最優(yōu)刀具設(shè)置參數(shù)的，使線路板雕刻機(jī)的參數(shù)選擇變得十分容易，大大降低了操作的難度。
文檔編號(hào)B23C3/00GK101642825SQ20091018411
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月18日
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