用于焊开和/或焊接印制电路板上的电子元件的返工系统的制作方法

本发明涉及一种用于焊开和/或焊接印制电路板上的电子元件的返工系统(reworksystem)。

背景技术：

在给印制电路板装配电子元件时，会出现缺失的或低劣的钎焊连接。此外，电子元件可能会完全缺失、放置错误、歪扭或有缺陷。为了消除这些缺陷，采用了返工系统，借助这些返工系统把印制电路板上的各个元件焊开，必要时予以更换并再次焊接。

为了修理较大的印制电路板，在此可以采用返工系统，其具有用于固定印制电路板的工作台。此外优选存在至少一个摄像机，其对设置在印制电路板上的电子元件拍摄，然后把这些元件放大地显示在显示器上。在此，摄像机在工作台上方沿着至少一个x轴和y轴特别是平行于被固定的印制电路板可自由运动。另外可考虑的是，摄像机在高度上可沿着z轴垂直于工作台平面运动。

为了运动至少一个摄像机，设置了驱动单元。为了控制该驱动单元，采用了控制单元。此外设置了例如计算机形式的计算单元，该计算单元配设了显示器和可由使用者操作的输入装置。在此，输入装置尤其包括可在显示器上运动的指示器，例如鼠标指示器，且包括指令发送器，比如在计算机鼠标或触控板上的开关或按键。

尤其在处理较大的印制电路板——其可以具有50或以上厘米的边长——时，已表明比较难把摄像机定位在待处理的电子元件的上方，因为一方面显示在显示器上的元件的放大率很大，还因为必须精确地定位至1/10至1/100毫米。此外，当摄像机未位于印制电路板上方，而是例如位于加热部件上方时，仅仅通过视觉显示无法实现定向。

技术实现要素：

本发明的目的因而在于，提出一种开篇所述类型的返工系统，其中，以比较简单的方式和方法对摄像机进行定位。

该目的通过一种具有权利要求1的特征的返工系统得以实现。在此规定，计算单元被构造为，使得在定位模式下利用输入装置产生控制信号，控制单元根据这些控制信号控制驱动部定位摄像机。因此，输入装置和计算单元在此也用于控制驱动单元，其中，控制驱动部的控制单元也可以形成计算单元的一部分。

计算单元还被构造用于在定位模式下在显示器上在摄像机图像区域中示出所拍摄的且必要时被计算单元分析、处理和/或加工的摄像机图像，以及特别是在摄像机图像区域旁或上显示概览图，其中该摄像机图像放大地显示印制电路板和/或印制电路板的电子元件，该概览图示出工作台和/或固定在工作台上的印制电路板。该概览图在此可以例如由附加的摄像机拍摄，该附加的摄像机检测带有印制电路板的整个工作台。该概览图也可以是存储的图像，或者是例如由待处理的印制电路板的cad数据得到的图像，或者是代表工作台和/或相应的印制电路板的方位图。

在显示器上示出的摄像机图像优选是两维的；但也可考虑的是，由至少一个摄像机产生的摄像机图像被三维地呈现。对于三维的呈现来说有利的是，并非只存在一个摄像机的数据，而是存在两个或多个摄像机的数据，并相应地分析、处理和/或加工这些数据。由此可以在空间内对摄像机进行定位，必要时对其它可移动的包括返工系统的构件组进行定位。

因而在显示器上除了必要时显示其它物件之外，还显示显示摄像机图像的摄像机图像区域，以及与此独立地显示显示概览图，其中概览图示出工作台或印制电路板。

在此，指示器可以运动至概览图中，并在那里运动至摄像机的第一给定位置。概览图提供了关于工作台或印制电路板的概览，该概览图因而是使用者的方位确定辅助，使用者使得指示器在概览图中运动至一个位置，摄像机要运动至该位置(给定位置)。

于是如果触动了指令发送器，就控制驱动单元，使得摄像机移动至与第一给定位置相应的第一给定部位，在该给定部位拍摄的且必要时经过处理的摄像机图像显示在显示器上。摄像机因而按照在概览图上选定的给定位置移动至相关的给定部位。然后，随着到达给定部位，摄像机图像在显示器上被显示在给定部位。通过在概览图的第一给定位置触动指令发送器，因而可以对摄像机进行粗略定位；摄像机运动到使用者在概览图中“粗略地”选定的区域中。

在到达摄像机的第一给定部位之后，在显示于显示器上的摄像机图像区域中可自由运动的指示器可运动至摄像机图像中的第二给定位置。使用者因而可以在所示的摄像机图像中选定他想要详细观察的第二给定位置。

然而，使用者也可以进行第二次粗略定位，为此把指示器运动至概览图中的另一位置，并在那里触动指令发送器。然后把摄像机运动至该位置。

如果使用者在摄像机图像区域中的第二给定位置触动了指令发送器，就控制驱动单元，使得摄像机移动至与第二给定位置相应的第二给定部位，并且，摄像机图像在该给定部位在显示器上的摄像机图像区域中被显示在一个具体的位置。该具体的位置可以特别为居中的或中间的位置。在这方面可以采用简单的方式实现对摄像机的精准定位。

在此，粗略定位和精准定位可以相互独立地任意频繁地进行。

通过根据本发明的返工系统，因而可以在仅仅两个步骤中在最终要予以观察或处理的印制电路板的区域上方对摄像机进行准确的、特别是居中的或中间的定位。此外有利的是，无需其它额外的用于把摄像机移动至所希望的第二给定位置的输入装置。

此外有利的是，返工系统或其计算单元被构造为，使得可从另一种模式切换到定位模式。由于利用本发明的返工系统不仅定位摄像机，而且有针对性地加热电子元件，有针对性地远离印制电路板，并且又放置到印制电路板上，所以计算单元可以有利地在不同的模式特别是在定位模式、加热模式、取下模式和/或插入模式下运行。

此外有利的是，计算单元在定位模式下被构造为，使得摄像机图像在摄像机图像区域中在第一和/或第二给定部位被居中地特别是在中心示出。于是，摄像机图像区域中的该特定位置是居中的或中间的位置。由此可以保证使用者容易地找到头绪，以及在显示器上或者在摄像机图像被显示的所在区域中找到居中的所希望的给定部位。

另外有利的是，计算单元在定位模式下被构造为，使得在概览图中显示与摄像机的相应的当前实际部位相应的实际位置。这特别是当摄像机移动时也是有利的。使用者由此可以容易地识别：一方面移动摄像机，另一方面得到摄像机相对于印制电路板或工作台处于什么区域的概览。

根据本发明还可考虑的是，计算单元在定位模式下被构造为，使得在摄像机移动时在移动期间拍摄的摄像机图像显示在显示器上。使用者由此也得到摄像机在移动的反馈，并且在这种情况下看见由摄像机拍摄的、在显示器上放大地示出的印制电路板图像。

此外可以设想的是，计算单元在定位模式下被构造为，使得当在摄像机的移动期间指示器处于摄像机图像区域或概览图中，以及当继续触动指令发送器时，驱动单元经过控制，从而停止移动运动。使用者由此可以随时通过触动指令发送器来停止移动运动。这特别是当如下时候是有利的：使用者在摄像机移动时感觉到印制电路板的、他想要详细观察的另一区域。

计算单元优选在定位模式下被配置为，使得所显示的摄像机图像与所显示的概览图的大小比例处于40:3至40:1的范围内，进一步地处于40:2的范围内。在此可考虑的是，摄像机图像区域占据显示器的绝大部分，概览图仅仅为摄像机图像区域的大约1/20倍地在显示器区域中被显示。

此外有利的是，计算单元在定位模式下被构造为，使得提供了摄像机图像的缩放功能，该缩放功能可借助指示器和/或通过触动指令发送器予以触动。缩放功能可以显示在显示器上，例如显示在摄像机图像区域中或附近，和/或显示在概览图中或附近。

此外已表明有利的是，计算单元在定位模式下被构造为，使得指示器在其位于概览图区域中时具有不同于在指示器位于摄像机图像区域中时的轮廓。由此可以让使用者看到在摄像机图像区域中给指示器指配了一种不同于在概览图中的功能。在此可以有利地规定：计算单元被构造为，使得可由使用者选定指示器的轮廓。尤其可以选定在显示器上在相应的阶段在哪个区域显示什么样的轮廓。

尤其已表明有利的是，指示器的轮廓在概览图中呈现为矩形块。矩形块的大小在此尤其与由摄像机提供的摄像机图像的大小成比例。因而在摄像机放大率较大情况下，概览图中的矩形块比较小；在放大率较小时，矩形块比较大。

此外可考虑的是，概览图分成格网方格(planquadrate)。使用者可以比较快速地利用矩形指示器在各格网方格之间选定格网方格内部的位置，或者也选定格网方格，以及触动指令发送器，使得摄像机移动至第一给定部位。

格网方格的划分情况在此可以相应于设置在工作台上的加热部件的布置情况。

为了进一步提高功能性，有利的是，计算单元在定位模式下被构造为，使得概览图借助指示器和/或通过触动指令发送器可在显示器上移位和/或最小化和/或最大化。概览图因而可以在显示器上特别是自由地运动，且可以移位到不干扰用户对显示器的感知的位置。尤其可考虑的是，概览图可移位至显示屏的角落。此外尤其可以规定，概览图也透明地或者半透明地显示在显示器上。

此外有利的是，计算单元被构造为，使得它形成第一模块，该第一模块形成显示器上的概览图，并且该计算单元形成第二模块，该第二模块形成显示器上的摄像机图像区域，其中，两个模块可相互独立地提供或相互独立被提供。通过两个模块的相互独立，提高了定位模式下的返工系统的可靠性。失效或者位于一个模块中的缺陷因而不会直接影响到另一模块。两个模块之间的通信可以通过计算单元予以提供。

附图说明

本发明的其它细节和有利设计可由以下说明得到，借助该说明来详述和介绍本发明的实施例。

图1示出根据本发明的返工系统；

图2示出根据图1的返工系统的显示器，其在定位模式下处于第一种状态；

图3以放大图示出图2中所示的方位图；

图4示出根据图2的处于另一状态下的显示器；

图5示出根据图4的在选择给定位置时的显示器；

图6示出根据图5的在触动给定位置时的显示器；

图7示出在摄像机移动时根据图6的显示器；

图8示出在到达摄像机的给定部位时根据图7的显示器；

图9示出在指示器运动时根据图8的显示器；

图10示出在指示器运动至第二给定位置时根据图9的显示器；以及

图11示出第二给定部位的根据图10的显示器。

具体实施方式

图1中示出一种用于焊开和/或焊接印制电路板14上的电子元件的返工系统10。该返工系统10包括工作台12，印制电路板14紧固在该工作台上。在台12或印制电路板14的上方设置了可沿着x轴18和y轴20移动的处理模块16。模块16也可以沿着z轴在竖直方向上移动。为了模块16的移动，设置了门架式地构造的支架22，该支架在其自由端具有两个支撑部24。这些支撑部24在此可以沿着y轴20在相关的引导部26中运动。在支架22上设置了另一引导部28，模块沿着该另一引导部可在x方向18上即垂直于y轴20移动。为了模块16在空间内的移动，设置了在图1中未详细示出的驱动单元30。该驱动单元30在此可以包括伺服电机，这些伺服电机可以使得支架22进而使得模块16在x方向上运动，使得模块16在支架22上在y方向运动，并使得模块16在竖直的z方向上移动。为了控制驱动单元30，设置了控制单元32。此外设置了计算单元34，其中，控制单元32是计算单元34的组成部分，或者由计算单元构成或者集成到计算单元中。在一种未示出的实施方式中，控制单元也可以形成单独的、与计算单元34分开的单元。

计算单元34配设有显示器36，以及配设有可由使用者操作的输入装置38，这些输入装置在所示实施方式中包含键盘和计算机鼠标，该计算机鼠标带有在显示器36上的鼠标指示器。输入装置38也可以按其它方式设计，例如设计成触控板或接触灵敏的显示器(触摸屏)。

在所示实施方式中，模块16包括加热器40，以便加热位于印制电路板14上的电子元件或其与印制电路板的焊接连接线。模块16也包括自动化的抓取器42，利用该抓取器可以将电子元件从印制电路板14取下和位置准确地放置到印制电路板14上。此外在模块16中安装了上置式摄像机44(下面称为摄像机)，利用该摄像机从上面对印制电路板14或布置在其上的元件进行拍摄。除了摄像机44外，还在模块16上通过支臂45设置了rpc摄像机46(回流焊工艺摄像机)，利用该摄像机可以从斜前方对电子元件进行拍摄，特别是可以观察焊料的熔化。

通过计算单元34或通过附加的控制单元，可以控制加热器40、抓取器42以及摄像机44和附加摄像机46。

为了把模块16定位在印制电路板14上方，通过对驱动单元30的适当控制来使得带有摄像机44的模块16移动，从而位置准确地使得印制电路板14上的相应的电子器件位于模块16下方。对于可以具有数10厘米的长度和宽度的较大的印制电路板，这无法直截了当地实现，因为由摄像机44检测的图像还在显示器36上被显著放大地示出。

为了把模块16或摄像机44定位在所希望的构件上方，首先通过输入装置38把计算单元34切换至定位模式。

在该定位模式下，显示器36显示出图2中所示的图像。在显示器36上，一方面在摄像机图像区域48中示出摄像机44的摄像机图像。在摄像机图像区域48中可看到被显著放大的印制电路板14，该印制电路板带有布置于其上的电子元件。

在显示器36示出的摄像机图像优选是二维的；但也可考虑的是，由两个摄像机44和46拍摄的图像被计算单元34予以分析、处理和加工，从而在摄像机图像区域48中呈现出一种三维的摄像机图像。由此可以把摄像机44和带有相关元件的整个模块16在空间上定位在印制电路板14上方。如果在下面谈到“拍摄的”摄像机图像“被显示”在摄像机图像区域48中，则这在必要时也包括分析、处理和加工由摄像机44产生和必要时也由摄像机46产生并提供给计算单元34的图像数据。

显示器36在右上方示出方位图50形式的概览图，该方位图50缩小地表示工作台12的面积。该方位图在此由所存储的、定义印制电路板的cad数据的图像产生。代替方位图50，也可考虑的是，摄像机图像作为由摄像机拍摄的概览图而渐渐出现，该摄像机检测整个工作台或整个待加工的印制电路板14。

在该方位图50中，工作台12被示出分成了20个格网方格。根据工作台12的大小和构造，也可以规定格网方格的其它数量和划分，特别是5×5的格网方格，即总共25个格网方格。格网方格的大小和方向在此可以相应于在工作空间中存在的加热部件，利用这些加热部件可以加热印制电路板14。

此外，摄像机44的实际位置在方位图50上通过突显矩形块52来标出。由摄像机44示出的部分在此并非必须一定要相应于格网方格的大小。

总之，使用者在观察方位图50时有一种直观的印象，即在显示器36上在摄像机图像区域48中能看到印制电路板14的哪个区域。

在根据图2的显示器36上还可以提供其它信息，比如为了改变模式可选取的不同的菜单以及其它的技术信息。

方位图50在图3中放大地示出。可明显看到台12被分成的各个格网方格以及台12的或印制电路板14的当前由摄像机44拍摄的区域或矩形块52。突显的区域52因而相应于摄像机44的实际位置。方位图50还可以具有其它的切换面54，以便例如减小方位图50或增大方位图50，或者缩放到方位图50中或者使得方位图50透明。

现在为了在模块16的定位模式下以比较简单却位置准确的方式使得模块16和摄像机44移动至确定的位置，计算单元34被构造为，使得它能够如下述那样运行。

借助输入装置，特别是利用鼠标，可以在显示器36上使得图2中所示的指示器56运动。计算单元34在此被构造为，使得当指示器56运动到摄像机图像区域48中或者从中移出时，指示器56改变其轮廓。在图4中，指示器56位于摄像机图像区域48内，并在那里作为叉号示出。如果指示器56现在继续运动到方位图50的区域中，如图5中所示，则指示器56又改变其轮廓。在图5中，指示器56被示为实心的矩形块，该矩形块在比例上相应于在摄像机图像区域48中待显示的摄像机图像的大小。

计算单元34在定位模式下还被构造为，使得可以利用指示器56在方位图50上选定给定位置，摄像机44要到达该给定位置。对给定位置的选定通过触动输入装置28上的指令发送器来进行，例如通过单击或双击鼠标按键来进行。

如果在图5中现在通过点击来确认方位图50中的利用指示器56选定的位置，指示器56就会又改变其轮廓，如图6中所示。在那里，指示器56在选定给定位置之后且在触动指令发送器之后被示出为圆圈。

摄像机44的起始位置和目标位置因而被示出为方位图50中的矩形块，其中，目标位置通过指示器56的位置来表示。在引起摄像机44移动之后，指示器的形状变为优选红色的圆圈，在该圆圈中优选有个白色的方块。模拟拍摄设备的停止键的该符号要表明：另一指令输入即点击在移动期间中断了移动运动。而特别是红色的带有白色方块的这个圆圈表明：除了中断移动运动之外，不能进行其它的指令输入。由此提供了一种保护机制，其使得使用者无需寻找切断按钮。

通过触动指令发送器，由控制单元32或计算单元34控制驱动单元30，使得模块16进而摄像机44朝向相应于给定位置的实际的给定部位移动，以便粗略定位。在该移动期间，由摄像机44拍摄的摄像机图像显示在显示器36的摄像机图像区域48中，该显示器由于摄像机44移动得比较快而在图7中不清晰或模糊。

由于摄像机44运动，摄像机44的在方位图50上显示的实际位置52改变。由此，使用者在摄像机44运动时也得到摄像机44在方位图50上位于何处或者印制电路板14的哪个区段在摄像机图像区域48中得到再现的概览。

随着到达摄像机44的给定部位，在方位图50上显示的实际位置52到达了在方位图50上选定的给定位置；在图8中，围起来的矩形块即实际位置52包围选定的已由指示器56点击的第一给定位置。在摄像机图像区域48中，现在示出了印制电路板14的相关的部分。

计算单元34还被设立为，使得例如在到达摄像机44的如图8中所示的第一给定部位之后，指示器56可以由方位图50运动到摄像机图像区域48中。如果指示器56运动到方位图50上方，它就又将其轮廓改变为实心的矩形块，如图9中所示。如果指示器56现在继续从方位图50拉入到摄像机图像区域48中，则指示器56又改变其轮廓；它再次变换为圆圈形轮廓，如图10中所示。由此用信号通知使用者：他现在可以进行精准定位，其方式为，他把指示器56在摄像机图像区域48中放置到他想要在摄像机图像区域48中定中的位置。

如果使用者现在把图10中的指示器56运动至第二给定位置，并在那里触动指令发送器，则驱动单元30经过控制，从而摄像机44现在移动至与第二给定位置相应的第二给定部位，用于精准定位。在引起摄像机44移动之后，指示器56的形状又变换为红色的圆圈，在该圆圈内优选存在一个白色方块，这模拟了拍摄设备的停止键。由摄像机44在第二给定部位拍摄的摄像机图像于是在摄像机图像区域48中居中地被示出，如图11中所示。

计算单元34在定位模式下被构造为，使得当在摄像机44移动期间指示器56(其于是特别是呈现为其中带有白色方块的红色圆圈)处在摄像机图像区域48中或者在方位图50中并且继续触动指令发送器时，驱动单元30经过控制，使得移动运动停止。由此，使用者可以随时通过触动指令发送器来停止移动运动。

在此，摄像机图像与摄像机44的运动或者与驱动单元30的电机步骤或移动步骤相协调，并且系统在μm范围内校准，从而能够进行长度测量或距离测量。

通过触动相应的切换面，在摄像机图像区域48中示出的摄像机图像必要时可以进一步增大或缩小。

通过对计算单元的所述设计，使用者因而可以采用比较简单的方式并且比较快地把摄像机移动至所希望的给定部位，以便在那里观看所希望的电子元件。

有利地，计算单元34具有两个独立的模块，其一为用于在摄像机图像区域48中显示相应的摄像机图像的模块，另一个为用于显示方位图50且用于在方位图50中显示摄像机的相应的实际位置的另一模块。计算单元34在此可以提供对于两个模块相同的参数，从而两个模块彼此同步地在摄像机图像区域48中显示摄像机图像，以及在显示器36上显示方位图50。