一种自动化插件方法与流程

本发明涉及一种自动化插件方法。

背景技术：

pcb电路板作为电子产品的核心部件，随着电子产品技术的飞速发展，对于pcb电路板的质量要求也越来越高。在pcb电路板的加工过程中，有一个重要插件工序，一般是通过人工或插件机将电子元器件运送至pcb板上方的确定位置，再将电子元器件插入到pcb板上预设好的线脚插孔中，当pcb板完成插件后再对插有电子元器件的线脚插孔进行焊接加固。

现有的插件工艺主要是通过对pcb板进行定位，夹料装置夹持相应位置的元器件，移动到pcb板上对应位置进行插件，运行模式较为单一。在实际生产中，不同批次的pcb板的尺寸大小并不一致，当需要更换其他尺寸的pcb板进行插件时，采用现有的插件机需要重新设置pcb板的固定位置和夹料装置的运行路线，而且现有的插件机对于pcb板位置的固定要求精度较高，pcb板位置出现微小偏差都会导致元器件无法插入线脚插孔中，损伤pcb板。

技术实现要素：

针对现有插件工艺中存在对于不同尺寸的pcb板适应性差，定位要求精度高的问题，本发明提供一种自动化插件方法，能够适应大部分电子元器件的自动插件作业，完全替代人工，节约生产成本；采用元器件、pcb板双重自动补偿，安装精度高，降低不良率。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

提供一种自动化插件方法，包括以下操作步骤：

步骤一：提供一种插件机，所述插件机包括机座以及设置于机座上的机械臂、第一ccd识别装置和控制电脑，所述机械臂上设置有第二ccd识别装置；

步骤二：pcb板位置识别，通过第二ccd识别装置识别并记录pcb板图像信息，所述pcb板图像信息包括线脚插孔位置信息；

步骤三：电子元器件的识别，机械臂夹取电子元器件至第一ccd识别装置，第一ccd识别装置识别并记录电子元器件图像信息，所述电子元器件图像信息包括引脚位置信息；

步骤四：插件，控制电脑根据线脚插孔位置信息、引脚位置信息控制机械臂，机械臂带动电子元器件至pcb板上对应线脚插孔位置进行插件。

进一步的，所述步骤一中，所述pcb板上设置有标识点，在控制电脑中记录有标识点和线脚插孔在pcb板上的相对位置信息；

所述步骤二中，所述pcb板图像信息包括标识点位置信息，第二ccd识别装置识别标识点位置信息，通过标识点位置信息确定并记录线脚插孔位置信息。

进一步的，所述步骤一中，所述标识点为两个，分别设置在所述pcb板的对角位置。

进一步的，所述步骤一中，所述插件机还包括pcb输送装置，通过pcb输送装置对pcb板进行输送和定位，pcb输送装置为三段式输送，分别设置有第一传送段、第二传送段、第三传送段，所述第一传送段为进料段，所述第二传送段为pcb板的定位加工段，所述第三传送段为出料段；所述第一传送段、第二传送段和第三传送段分别设置有调节其传送速度的第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置。

进一步的，在所述第一传送段、第二传送段和第三传送段上分别设置有第一传感器、第二传感器和第三传感器，第一传感器、第二传感器和第三传感器分别感应所述第一传送段、第二传送段和第三传送段上是否有pcb板通过，从而分别对第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置进行控制，带动第一传送段、第二传送段和第三传送段的运行。

进一步的，在所述第二传送段上还设置有定位装置，所述定位装置位于第二传送段在其传送方向的末端位置；所述定位装置包括定位气缸和定位杆，所述定位杆由定位气缸推动上下位移，用于限制第二传送段上物料在其传送方向上的位移。

进一步的，所述步骤四中，pcb板进行插件时，在pcb板的底部设置有减震垫；所述减震垫的邵氏硬度为10-50，拉伸强度为5-40kg/cm2，断裂伸长率300-700％，撕裂强度为5-30kg/cm。

进一步的，所述步骤三中，还包括电子元器件的筛选，所述电子元器件图 像信息包括引脚弯曲信息，根据电子元器件底部引脚的图像确定引脚的排列位置是否正确，是否发生弯曲以及弯曲的程度，若引脚的位置和弯曲程度会影响插件，则确定为不合格电子元器件，机械臂将不合格电子元器件放入到指定箱内，重新进行电子元器件的夹取识别。

进一步的，所述步骤三中，所述机械臂在一次电子元器件识别流程中进行多个电子元器件的夹取和识别，所述机械臂上设置有元器件夹具，所述元器件夹具包括多组可独立升降的升降块，所述升降块上固定安装有元器件夹头，通过元器件夹具转动进行元器件夹头的切换，单个升降块控制单个元器件夹头进行单个电子元器件的夹取和识别，确定并记录各个电子元器件的引脚信息，进行步骤四操作。

进一步的，所述步骤三中，所述电子元器件通过设置元器件进料机构输送到元器件进料机构的前端位置，进行机械臂夹取；所述元器件进料机构包括管状送料器、盘状送料器、振动盘送料器和带状料送料器。

本自动化插件方法在机械臂上设置了第二ccd识别装置，通过第二ccd识别装置识别pcb板上标识点的位置，从而确定pcb板上线脚插孔的具体位置；在机座上设置了第一ccd识别装置，所述第一ccd识别装置用于电子元器件的引脚识别筛选，将不合格的电子元器件放入指定箱内，同时确定合格电子元器件的种类和各引脚的位置；从而系统可根据电子元器件的引脚位置和pcb板的位置设计运行路线，将电子元器件准确插入pcb板的对应位置，该设置采用了电子元器件和pcb板的双重位置反馈，能够较快适应不同尺寸pcb板的插件工作，同时降低pcb板的定位精度要求，插件时可根据第二ccd识别装置识别的pcb板位置对机械臂的运行进行调整，保证安装精度。

附图说明

图1是本发明提供的插件机的结构示意图；

图2是本发明提供的插件机的另一视角结构示意图；

图3是本发明提供的机械臂的结构示意图；

图4是本发明提供的第一ccd识别装置的结构示意图；

图5是本发明提供的pcb输送装置的结构示意图；

图6是本发明提供的pcb定位台的结构示意图。

说明书附图中的附图标记如下：

1、机座；2、机械臂；21、龙门架；22、元器件夹具；221、升降块；222、元器件夹头；223、夹持头；23、固定端；24、传动机构；25、自由端；26、活动杆；3、第二ccd识别装置；31、第二ccd相机；32、第二环形光源；4、第一ccd识别装置；41、第一ccd相机；42、第一环形光源；5、带状料送料器；6、振动盘送料器；7、管状送料器；8、盘状送料器；9、pcb输送装置；91、第一传送段；92、第二传送段；93、第三传送段；94、pcb固定台；941、减震垫；942、垫板；943、磁力固定座；944、调节板；945、气缸；946、支撑板；95、第一传感器；96、第二传感器；97、第三传感器；98、定位装置。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1和图2所示，为本自动化插件方法对应的插件机的结构示意图；包括机座1以及设置于机座1上的pcb输送装置9、机械臂2、第一ccd识别装置4(ccd，charge-coupleddevice，电荷耦合元件)和多个元器件进料机构；所述第一ccd识别装置4用于电子元器件的引脚识别筛选，将不合格的电子元器件放入指定箱内，同时确定合格电子元器件的种类和各引脚的位置；通过pcb输送装置9对需要插件的pcb板进行输送和定位。

所述机械臂2包括用于安装固定的固定端23和用于采集元器件、插件的自由端25，所述自由端25和固定端23之间设置有传动机构24，所述机械臂2的自由端25上设置有元器件夹具22和第二ccd识别装置3；所述第二ccd识别装置3用于pcb板的识别定位：通过第二ccd识别装置3识别pcb板上标识点的位置，从而确定pcb板上线脚插孔的具体位置，从而系统可根据电子元器件的引脚位置和pcb板的位置设计运行路线，将电子元器件准确插入pcb板的对应位置。

该设置采用了电子元器件和pcb板的双重位置反馈，能够较快适应不同尺寸pcb板的插件工作，同时降低pcb板的定位精度要求，插件时可根据第二ccd识别装置3识别的pcb板位置对机械臂2的运行进行调整，保证安装精度。

参见图1和图2所示，所述机械臂2的底端还设置有龙门架21，所述固定端23安装于所述龙门架21的顶部中心，所述龙门架21的两端分别架设在pcb输送装置9的两侧。

如图3所示，为机械臂2的结构示意图，所述传动机构24为摆臂，所述传动机构24的两端分别与固定端23和自由端25可转动连接，且所述固定端23与传动机构24的连接位置设置伺服电机进行转动角度调节，所述自由端25与传动机构24的连接位置设置伺服电机进行转动角度调节；在传动机构24上设置了两个自由度，使得自由端25可在同一水平面上自由移动，方便机械臂2移动到需要取料位置和需要插件位置的上方。

所述自由端25上远离传动机构24的一端向下延伸有活动杆26，所述活动杆26可相对于自由端25转动和上下位移，所述活动杆26的转动和上下位移分别由伺服电机进行控制，所述元器件夹具22安装于所述活动杆26的底部，通过活动杆26可带动元器件夹具22进行转动和上下位移，实现取料和插件。

所述元器件夹具22包括多组可独立升降的升降块221，所述升降块221上固定安装有元器件夹头222，所述元器件夹头222包括夹持头223，通过控制夹持头223的开合，从而控制对电子元器件的夹持和释放。多个元器件夹头222可单独控制，实现一次性夹取多个不同电子元器件的作用，一次性完成多个电子元器件的插件，提高插件效率；进一步优选所述升降块221为4个，分别设置于活动杆26底部的四个方向上，且所述元器件夹头222设置于升降块221上背离活动杆26的一面上。

所述第一ccd识别装置4的数量有2个，分别位于pcb输送装置9的两 侧，机械臂2从pcb输送装置9一侧夹取的电子元器件可在该侧的第一ccd识别装置4进行引脚识别，提高识别效率。

如图4所示，所述第一ccd识别装置4包括第一环形光源42和第一ccd相机41，所述第一ccd相机41的镜头朝上，所述第一环形光源42位于第一ccd相机41顶部，且第一环形光源42镶嵌于机座1的上表面，所述第一ccd相机41内置于机座1内部，当进行电子元器件的引脚识别的时候，元器件夹具22将电子元器件夹持并运行到第一环形光源42的顶部，电子元器件的引脚朝向下方，第一环形光源42的光线照射在电子元器件的底部，以提高电子元器件底部的亮度，所述第一ccd相机41接收电子元器件底部图像，识别引脚位置和弯曲度，若电子元器件的引脚不合格，则将不合格的电子元器件放置到指定箱中，若电子元器件的引脚合格，则可进行插件。

所述第二ccd识别装置3包括第二环形光源32和第二ccd相机31，所述第二ccd相机31的镜头朝下，所述第二环形光源32位于第二ccd相机31底部，且第二环形光源32通过支架与机械臂2的自由端25固定安装，所述第二环形光源32中部开口，当进行pcb板定位的时候，机械臂2控制第二ccd识别装置3在pcb板的顶部移动，第二环形光源32的光线照射在pcb板上，以提高pcb板的亮度，第二ccd相机31接收pcb板顶面的图像，识别出pcb板上的标示点，从而确定pcb板以及pcb板上线脚插孔的准确位置，机械臂2在取件时再确定电子元器件的引脚位置，根据pcb板和电子元器件的相对位置确定运行路线，将电子元器件插入线脚插孔中。

所述自动化插件机还包括控制电脑，所述pcb输送装置9、机械臂2、第一ccd识别装置4、第二ccd识别装置3与控制电脑连接，通过控制电脑接收来自于第一ccd识别装置4和第二ccd识别装置3的图像，进行分析，确定图片中引脚和标识点的位置；另一方面，控制电脑控制pcb输送装置9的运行、停止、pcb定位等动作和机械臂2的夹料、插件等动作。

所述元件进料机构包括管状送料器7、盘状送料器8、振动盘送料器6和带状料送料器5，所述管状送料器7、盘状送料器8、振动盘送料器6和带状料送料器5分别设置在所述pcb输送装置9的两侧。

如图5所示，所述pcb输送装置9包括用于pcb板传输的第一传送段91、第二传送段92、第三传送段93和pcb固定台94，所述第一传送段91、第二传送段92和第三传送段93沿物料传送方向依次设置，且所述第一传送段91、第 二传送段92和第三传送段93的顶部位于同一平面上，所述pcb固定台94设置于第二传送段92内部，第一传送段91为进料段，第二传送段92为加工段，第三传送段93为出料段，在第二传送段92内设置有pcb固定台94，用于固定pcb板，进行插件机的插件；

所述第一传送段91、第二传送段92和第三传送段93分别设置有调节其传送速度的第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置。

所述第二传送段92上设置有定位装置98，所述定位装置98位于第二传送段92在其传送方向的末端位置；所述定位装置98包括定位气缸945和定位杆，所述定位杆由定位气缸945推动上下位移，用于限制第二传送段92上pcb板在其传送方向上的位移。

所述第一传送段91、第二传送段92和第三传送段93上分别设置有用于感应物料通过的第一传感器95、第二传感器96和第三传感器97，所述第一传感器95位于第一传送段91在其传送方向上的初始端，所述第二传感器96位于第二传送段92在其传送方向上的末端，所述第三传感器97位于第三传送段93在其传送方向上的末端。

如图6所示，所述pcb固定台94设置于所述第二传送段92内部，通过pcb固定台94对于pcb板进行固定，从而对pcb板进行插件。所述pcb固定台94包括支撑板946、气缸945、调节板944、垫板942和减震垫941，所述气缸945位于支撑板946上，所述调节板944安装于气缸945顶部，通过气缸945控制调节板944高度，所述调节板944上设置有磁力固定座943，所述垫板942为钢材，所述垫板942固定于磁力固定座943的顶部，所述减震垫941固定于垫板942的顶面上，当第二传送带处于运行状态时，气缸945处于收缩状态，当第二传感器96感应到第二传送带上的pcb板时，定位杆顶出，限制pcb板的位移，同时第二传送带停止运行，此时pcb板位于pcb固定台94的上方，pcb固定台94的气缸945带动调节板944和垫板942上顶，将pcb板顶出第二传送带之上，减震垫941与pcb底面直接接触，通过减震垫941和固定轨道上凹槽的配合将pcb板固定，开始插件。

所述减震垫941的邵氏硬度为10-50，拉伸强度为5-40kg/cm2，断裂伸长率300-700％，撕裂强度为5-30kg/cm。

本发明公开了一种自动化插件方法，包括以下操作步骤：

步骤一：提供一种插件机，所述插件机包括机座1以及设置于机座1上的 机械臂2、第一ccd识别装置4和控制电脑，所述机械臂2上设置有第二ccd识别装置3；

步骤二：pcb板位置识别，机械臂2在pcb板上方移动，同时第二ccd识别装置3采集并记录pcb板图像信息，所述pcb板图像信息包括线脚插孔位置信息，线脚插孔用于与电子元器件的引脚配合，实现电子元器件的固定安装和电性连接；

步骤三：电子元器件的识别，机械臂2夹取电子元器件至第一ccd识别装置4，第一ccd识别装置4识别并记录电子元器件图像信息，所述电子元器件图像信息包括引脚位置信息；

步骤四：插件，控制电脑根据线脚插孔位置信息、引脚位置信息设计机械臂2的运行路线，机械臂2带动电子元器件至pcb板上对应线脚插孔位置进行插件。

需要说明的是，所述第二ccd识别装置3可直接识别线脚插孔位置信息，作为本发明的一种优选的实施方式，还可通过标识点进行线脚插孔位置信息的确定。

所述步骤一中，所述pcb板上设置有标识点，在控制电脑中记录有标识点和线脚插孔在pcb板上的相对位置信息；

所述步骤二中，所述pcb板图像信息包括标识点位置信息，第二ccd识别装置3识别标识点位置信息所述标识点为与pcb板在颜色上具有较高区分度的，具有特定形状的平面图形，便于第二ccd识别装置3对于标识点的识别；机械臂2在pcb板上方移动，同时第二ccd识别装置3采集pcb板图像信息，第二ccd识别装置3将采集的图像信息传输至控制电脑，控制电脑将采集的图像信息与系统中预设的标识点图像进行对比，辨识出标识点，确认标识点位置信息，从而通过标识点位置信息确定并记录对应的线脚插孔位置信息。

在本发明中，所述步骤一中，所述标识点为两个，分别设置在所述pcb板的对角位置，所述线脚插孔布置于所述两个标识点之间，以提高线脚插孔与标识点的相对位置识别精度。

所述步骤一中，所述插件机还包括pcb输送装置9，通过pcb输送装置9对pcb板进行输送和定位，pcb输送装置9为三段式输送，分别设置有第一传送段91、第二传送段92、第三传送段93，所述第一传送段91为进料段，所述第二传送段92为pcb板的定位加工段，所述第三传送段93为出料段；所述第 一传送段91、第二传送段92和第三传送段93分别设置有调节其传送速度的第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置。

通过分别设置不同的驱动装置实现不同传送段传送速度的调节，分别控制进料速度和出料速度，可根据不同需要对第一传送段91、第二传送段92、第三传送段93的传送速度进行调节，以实现不同的需求，该设置进一步提高了pcb板的输送速度，缩短加工段换料的时间，避免发生堵料的情况。

在所述第一传送段91、第二传送段92和第三传送段93上分别设置有第一传感器95、第二传感器96和第三传感器97，第一传感器95、第二传感器96和第三传感器97分别感应所述第一传送段91、第二传送段92和第三传送段93上是否有pcb板通过，从而分别对第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置进行控制，带动第一传送段91、第二传送段92和第三传送段93的运行，从而控制不同传送段上的物料传输速度，以及控制定位装置98对第二传送段92上的物料进行限位和释放。本发明并不对传感器的类型进行限制，所述第一传感器95、第二传感器96和第三传感器97可选择红外线传感器、超声传感器、电容传感器等，均能实现本发明功能。

在所述第二传送段92上还设置有定位装置98，所述定位装置98位于第二传送段92在其传送方向的末端位置；所述定位装置98包括定位气缸和定位杆，所述定位杆由定位气缸推动上下位移，用于限制第二传送段92上物料在其传送方向上的位移。

在本发明中，所述步骤四中，pcb板进行插件时，在pcb板的底部设置有减震垫941；所述减震垫941的邵氏硬度为10-50，拉伸强度为5-40kg/cm2，断裂伸长率300-700％，撕裂强度为5-30kg/cm，该减震垫941可有效缓冲和吸收插件机所带来的的冲击力和震动，避免pcb板出现明显震动，从而防止已插装好的电子元器件发生脱落。同时，由于该减震垫941具有合适的力学性能，可使电子元器件的引脚稳定的插入弹性体内部，使电子元器件稳定的固定于减震垫941上。在整个pcb板的插件工序完成后，将pcb板与弹性体分离，即可将元器件从弹性体内取出，同时电子元器件仍位于pcb板的线脚插孔内。

所述步骤三中，还包括电子元器件的筛选，所述电子元器件图像信息包括引脚弯度信息，第一ccd识别装置4采集电子元器件的底部图像，根据电子元器件底部引脚的图像确定引脚的排列位置是否正确，是否发生弯曲以及弯曲的程度，所述引脚的弯曲程度可由图像中引脚的成像长度进行确定，由于电子元 器件的引脚垂直于其底面设置，正常状态下引脚的成像为一个点，当引脚发生弯曲时，其成像的长度也会相应增加；若引脚的位置和弯曲程度会影响插件，则确定为不合格电子元器件，机械臂2将不合格电子元器件放入到指定箱内，重新进行电子元器件的夹取识别，避免不合格的电子元器件对pcb板的损伤，提高成品质量。

作为本发明的一种优选的实施方式，所述步骤三中，所述机械臂2在一次电子元器件识别流程中进行多个电子元器件的夹取和识别，所述元器件夹具22包括多组可独立升降的升降块221，所述升降块221上固定安装有元器件夹头222，通过元器件夹具22转动进行元器件夹头222的切换，单个升降块221控制单个元器件夹头222进行单个电子元器件的夹取和识别，确定并记录各个电子元器件引脚的位置信息，然后进行步骤五操作。

为了适应各种异形件的插件，在所述步骤三中，所述电子元器件通过设置元器件进料机构输送到元器件进料机构的前端位置，进行机械臂2夹取；所述元器件进料机构包括管状送料器7、盘状送料器8、振动盘送料器6和带状料送料器5。

通过所述管状送料器7、盘状送料器8、振动盘送料器6和带状料送料器5，可基本适应现有不同类型的电子元器件的送料；所述带状料送料器5的作用为：输送小型电子元器件的编带料，如电容类、电阻类元器件，同时进行编带料的剪脚；所述管状送料器7、盘状送料器8和振动盘送料器6用于输送一些多引脚电子元器件的散料，如双列直插式元器件、圆形矩阵式元器件，具体可根据电子元器件的外部形状选择相应送料器；通过多种元器件进料机构的设置，适应多种元器件的插件工作，可以代替人工，节约成本，提高插装质量。

本发明还包括步骤五：pcb板出料，解除对pcb板的定位，将完成插件工序的pcb板出料，同时再次进料将待插件的pcb，重复上述步骤。

本发明公开的一种自动化插件方法采用了电子元器件和pcb板的双重位置反馈，能够较快适应不同尺寸pcb板的插件工作，同时降低pcb板的定位精度要求，插件时可根据第二ccd识别装置3识别的pcb板位置对机械臂2的运行进行调整，保证安装精度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。