重复地测量位于自动装配机的装配区域中的元件载体的制作方法
【专利摘要】描述了一种给元件载体载装配电子元件的方法。该方法具有：(a)将元件载体带到自动装配机的装配区域中；(b)将元件载体固定在装配区域中，因此该元件载体相对于自动装配机占据固定的空间位置；(c)探测设置在元件载体上的标志；(d)确定探测到的标志在自动装配机的坐标系统中的位置；(e)在考虑该确定的位置的情况下给元件载体装配第一多个元件；(f)重新探测该标志；(g)重新确定重新探测到的标志在坐标系统中的位置；以及(h)在考虑该重新确定的位置的情况下给元件载体装配第二多个元件。还描述了一种自动装配机以及计算机程序，借助它们能够实施该用来装配的方法。
【专利说明】
重复地测量位于自动装配机的装配区域中的元件载体
技术领域
[0001]本发明涉及制造装配技术这一技术领域。本发明尤其涉及自动装配机中的传感技术，并且尤其涉及借助传感器来探测测量数据以及通过数据处理装置来加工该测量数据，该数据处理装置接在该至少一个传感器之后，以确保空间上精确地给元件载体装配电子元件。此外，本发明还涉及一种方法、一种自动装配机并且一种计算机程序，以便给元件载体装载配电子元件，其中在考虑至少一个标志的特定位置数据的情况下来装配该元件载体，该标志设置在元件载体上。
【背景技术】
[0002]元件载体的自动装配通常在所谓的自动装配机中进行。电子元件在此由元件-供应装置传输至装配位置，并且在元件载体上分别安装在指定的元件-安装位置上。由于电子元件的微型化趋势越来越盛，准确安装过程的基础是，精确地确定待安装元件以及待装配的元件载体的位置。
[0003]典型的是，借助设置在元件载体上的以及由照相机光学探测到的标志，来确定安放在自动装配机的装配区域中的以及待装配的元件载体的位置。接在该照相机之后的数据处理装置则用来确定元件载体相对于自动装配机的静止的坐标系统的期望方位或位置。与其它照相机(其以已知的方式用来确定待安装的电子元件的位置并因此也称为元件-照相机)不同，用来确定待装配的元件载体的位置的照相机称为电路板照相机。
[0004]在待装配的元件载体上能够安装唯一(较大的)电子组件，亦或能够安装多个(较小的)相互分开的电子组件。在安装多个(小的)电子组件时，整个元件载体都典型地划分为多个所述的子嵌板中。在此，为了高精确地确定位置，每个子嵌板都配备有一个或多个标
V 1、1、O
[0005]在典型地借助输送系统将待装配的元件载体带入自动装配机的装配区域之后，借助卡夹在空间上固定该元件载体。在所述在空间上进行的固定之后，测量安放在元件载体上的标志并且从中确定元件载体在装配区域内的准确的空间位置。
[0006]原本的装配过程的持续时间取决于元件的数量，这些元件应该安放在待装配的元件载体上或安放在多个设置在该元件载体上的子嵌板上。
[0007]在自动装配机的装配区域中典型地存在着与环境条件略微提高的温度。这一点例如能够由马达的废热引起，它们用来定位自动装配机的装配头。但该上升的温度会使待装配的元件载体在其装配过程中缓慢地变热。在装配内容较小时，即在元件载体上安放相对较小的电子元件，则该缓慢的温度上升只会产生无足轻重的影响。在装配内容较大时待装配的元件载体需要在装配区域中停留较长的时间，并且在其装配过程中会元件载体会出现持续的热膨胀，对于如今所需的装配精度来说无法再忽视该热膨胀。从而扭曲了元件载体的开始时测得的且确定的空间坐标系统，并且相应地降低了装配精度。
[0008]在温度上升7K时，例如对于500mm长的元件载体来说在考虑铜的热膨胀系数(16，5x 10—6K—工)的情况下，装配位置会出现最大的位移58μπι(58χ 10—6m)。尤其对于较小的元件或对于具有多个相互隔开的连接触点的元件(例如所谓的细间距元件)来说，这种位移可能会导致错装。
[0009]尽管该问题是已知的，但还是能容忍由待装配的元件载体的温度上升引起的装配精度的下降。只是已知一些能够将装配精度的下降保持在一定范围内的措施。
[0010](A)例如在将所述装配划分在多个自动装配机上时，会导致装配内容相当小，该装配内容从属于自动装配机的装配区域。因此，减少了待装配的元件载体在装配区域中的停留时间。根据各自的装配任务和可供使用的自动装配机的数量，这种划分并不总是可行的，或者必须容忍装配效率的明显下降。在此上下文中，“装配效率”这一概念是指在预先设定时间单位内可由自动装配机和装配头安放的电子元件数量。
[0011](B)此外还能通过以下方式减少元件载体的温度上升，即在装配区域中为元件载体使用冷却的止动装置。为了确保这种止动装置和元件载体之间的良好的热接触，它例如能够借助低压吸在止动装置的表面上。但这种冷却的或可冷却的止动装置在技术上相当昂贵，因此会引起可观的成本上升。此外，这种止动装置不能接纳所有可能的元件载体类型或给它们调温。
[0012](C)在给元件载体装配多个相互独立的、分别安装在子嵌板上的电子组件时，可考虑的是，分别在这种子嵌板装配之前直接测量固定地从属于各子嵌板的标志。但只有应该安装在子嵌板上的电子元件的数量相对较少时，这一点才能成功。即只有在这种情况下，相应的子嵌板的装配时间也比较少。
[0013](D)此外还已知的是，多个局部标志设置在待装配的元件载体上，它们分别从属于相对较少数量的电子元件。如果尽量在装配所述相对较少数量的元件之前直接测量这些相应的标志，则在此也减少了有效的装配时间(通过相应地减少待装配的元件的数量)。但这种措施会明显降低自动装配机的装配效率，并使自动装配机的操作变得麻烦。
【发明内容】
[0014]本发明的目的是，以简单的方式在自动装配机的装配区域中改善给元件载体载装配电子元件的精度。
[0015]此目的通过独立权利要求的内容得以实现。在从属权利要求中描述了本发明的有利的实施例。
[0016]按本发明的第一角度，描述了一种方法，其自动地给元件载体装配电子元件。该方法具有:(a)将元件载体带到自动装配机的装配区域中；(b)将元件载体固定在装配区域中，因此该元件载体相对于自动装配机占据固定的空间位置；(C)探测设置在元件载体上的标志；(d)确定探测到的标志在自动装配机的坐标系统中的位置；(e)在考虑该确定的位置的情况下给元件载体装配第一多个元件；(f)重新探测该标志；(g)重新确定重新探测到的标志在坐标系统中的位置；以及(h)在考虑该重新确定的位置的情况下给元件载体装配第二多个元件；
[0017]所述方法是以下面的知识为基础:暂时中断该给元件载体装配多个电子元件的过程，并且该引起的无装配的时间间隔内能够重新测量设置在元件载体上的标志的位置。通过重新测量位置，能够识别到元件载体上的装配位置的细微位移，该细微位移尤其是通过元件载体的典型的不期望的热膨胀引起的，并且通过用于装配头的定位系统的适当控制来平衡。因此，尽管存在着元件载体的由热引起的延迟，无需自动装配机的额外的仪器部件，也能确保高的装配精度。
[0018]与用来获知或平衡元件载体的尤其由热引起的延迟的已知措施(在此只增加所用标志的数量)相比，借助此处描述的发明实现了完全不同的方案。该按本发明的方案不是提高标志的数量并因此减少待装配的、分别配备有标志的元件的数量。而是通过周期性地测量至少一个安放在元件载体上的标志，来探测其位移作为时间参数，并且从中推断出元件载体的随着时间变化的延伸。元件载体的跟时间有关的延迟则通过定位系统的适当控制来平衡，装配头借助该定位系统相对于待装配的元件载体移动。
[0019]“元件载体”这一概念在此文献中可理解为各种可装配的物体，尤其是电路板。元件载体能够或多或少是刚性甚至是挠性的。此外，元件载体还能够既具有刚性区域，也具有挠性区域。
[0020]“元件”这一概念在此文献中可理解为所有可装配的元件，它们能够定位在元件载体上。元件尤其能够是两极或多极的SMT-元件或其它高度集成的平面的元件，例如球栅阵列、裸芯片和倒装焊芯片。此外，“元件”这一概念还可包含机械部件，例如连接销钉、插头、插座或类似物体或光电构件，例如发光二极管或光电二极管。此外，“元件”这一概念还可包含用于所谓收发器的所谓的RFID芯片，它用于所谓的应答器。
[0021]〃装配范围“这一概念可尤其指自动装配机的空间部位，元件载体在其装配过程中位于该空间部位中。根据相关自动装配机的结构，该装配区域能够位于中央、边缘区域甚至自动装配机之外。
[0022]优选以可松脱的方式来描述元件载体的所述固定。这意味着，在至少局部地完成装配之后能够将元件载体固定在装配区域中，因此该元件载体能够从装配区域中除去并且将新的待装配的元件载体带到该装配区域中。为了带入和除去该元件载体，能够使用优选线性的传送系统，借助它能够使元件载体连续地穿过装配区域。在此当然在装配区域中插入“中间停留”，因此这些电子元件能够安放在静止的元件载体上在，而不是安放在运动的元件载体上。
[0023]按本发明的实施例，借助照相机来光学地探测该标志和/或重新探测该标志。其优点是，为了实施此处所示的方法，能够应用以已知的方式已在待装配的元件载体的所谓首次定位时使用的标志。此外，还能够借助测量装置进行光学的探测，该测量装置存在于许多已知的自动装配机中。因此所述的方法不需要其它特殊的部件并且能够由软件控制，该软件例如在升级的范畴内安装在自动装配机的控制计算机上。因此，已知的自动装配机能够以简单的方式配置用来实施此处描述的方法。
[0024]按本发明的另一实施例，该照相机是能够在自动装配机的坐标系统中移动的照相机。在应用多个标志的情况下，该照相机以有利的方式不必探测该唯一的图像中的这些多个标志。该照相机必要时能够在自动装配机的坐标系统中这样移动，从而在照相机的位置处探测到各标志，该照相机直接位于相关标志的上方。如果在探测相应标志时准确地知晓照相机在自动装配机的坐标系统中的位置，则至少能够改善该光学探测的精度。
[0025]该照相机优选借助定位系统来移动，该定位系统也负责装配头的移动或定位，元件被元件-供应装置从该定位系统上取下并且输送到装配区域中，并且安放到位于装配区域中的元件载体上。
[0026]在尤其简单的实施例中，该可移动的照相机直接或间接地设置在装配头上。在此上下文中需注意，通过应用从属于装配头的定位系统，照相机的移动不会或至少只会轻微地引起装配的不期望的附加时间，因为在重新探测该至少一个标志时反正必须暂时中断元件载体的装配。
[0027]按本发明的另一实施例，一起探测该标志与自动装配机的结构元件，该结构元件在自动装配机的坐标系统中具有固定的空间位置。直观地表达是，所述的结构元件起参照结构的作用，它在自动装配机的坐标系统中具有准确定义的位置。那么，足以确定该探测到标志相对于该结构元件的相对位置。在了解该结构元件的准确位置时，在确定的、具有高精度的相对位置的基础上，能够确定该探测到的标志在坐标系统中的绝对位置。
[0028]按本发明的另一实施例，该方法还具有(i)再次探测该标志；(j )再次确定该再次探测到的标志在坐标系统中的位置；以及(k)在考虑该该再次确定的位置的情况下给元件载体装配第三多个元件。
[0029]对该标志的位置进行再次确定的优点是，重新获知待装配的元件载体的位置变化和/或延伸，并且相对于装配头的定位通过适当控制来平衡。如果位于装配区域中的元件载体应该装配多个元件，这当然会引起相对长的装配时间并因此典型地也会引起元件载体的更大的热延迟或位移，则这一点尤其有利。
[0030]在此上下文中需注意，在此文件中描述的方法也能够具有许多原则上无限多次的循环，其中一个循环包括:探测标志；确定该探测到的标志的位置；以及在考虑最后确定的标志的情况下给元件载体装配多个元件。这种循环的重复率或持续时间在此优选能够根据各运转条件，尤其根据待装配的元件载体的预期延迟或预期位移的强度或时间梯度来选择。
[0031]按本发明的另一实施例，该方法还具有(a)探测至少另一个设置在元件载体上的标志；(b)确定该探测到的另外的标志在坐标系统中的位置，其中在给元件载体装配第一多个元件时考虑该探测到的另外的标志的确定的位置；(C)重新探测该另外的标志；以及(d)重新确定重新探测到的另外的标志在坐标系统中的位置，其中在给元件载体装配第二多个元件时考虑该探测到的另外的标志的重新确定的位置。
[0032]通过重复地测量到至少一个同样设置在元件载体上的另外的标志，能够以尤其高的精度识别出元件载体的尤其由热引起的延迟，并且在给元件载体装配第二多个元件时以适当的方式加以考虑。
[0033]该(第一)标志优选位于元件载体的第一端部的区域中，而该另外的标位于元件载体的相对而置的第二端部的区域中。通过(第一)标志的位移和另外的标志的位移之间的适当内推(Interpolat1n)，能够获知元件载体的单个点的位移。在此，(第一)标志的位移也能够是零。如果(第一)标志至少位于元件载体的局部区域(其位置准确地固定在自动装配机内)附近，则会出现这种情况。以已知的方式通过将元件载体适当地尤其卡在元件载体-输送系统上，能够实现这种位置准确的固定。
[0034]在此上下文中能够很容易地看出，标志的数量越多，贝Ij越能准确地确定元件载体的尤其由热引起的延迟，所述标志的位移被探测到并且在考虑第二多个元件的情况下将所述位移加以考虑。
[0035]因此，例如在应用三个标志的情况下，也能探测到元件载体的由剪刀效应引起的延迟。
[0036]按本发明的另一实施例，(a)将该标志配备给元件载体的第一下方区域；(b)将该另外的标志配备给元件载体的第二下方区域。第一下方区域与第二下方区域是不同的。
[0037]不同的下方区域的大小或空间位置以及两个标志的位置能够根据装配内容以适当的方式选择。因此，借助相对较少的标志数量就已经能够以尤其高的精度来确定元件载体的单个部位的位移，这些位移对于各装配内容来说是尤其重要的。
[0038]在此上下文中，第一多个元件尤其能够配备给元件载体的第一下方区域，第二多个元件尤其能够配备给元件载体的第二下方区域。
[0039]按本发明的另一实施例，该方法还包括监控测量变量，其表示给元件载体装配第一多个元件这一工艺的运行条件。如果经监控的测量变量的当前值超过或至少达到了预先设定的阈值，则要重新探测该标志以及重新确定该重新探测到的标志在坐标系统中的位置。
[0040]该受监控的测量变量能够指任意的物理观测点，它与装配工艺的第一部分结合在一起，该装配工艺借助此处所述的方法加以说明。该装配工艺的第一部分包括所有的方法步骤，执行这些方法步骤，直至给元件载体装配第一多个元件。该监控的测量变量尤其能够表示该进程或可能随时间变化的运行条件，在该运行条件下第一多个元件定位在元件载体上。
[0041]按本发明的另一实施例，受监控的测量变量是起始时间和当前时间之间的当前时间间隔。该起始时间通过该方法的流程预先给定，直至给元件载体装配第一多个元件。该预先设定的阈值是预先设定的时间间隔。该预先设定的时间间隔因此确定了对该标志进行重新探测和对其位置进行重新确定的时间点。
[0042]应指出，借助本实施例描述的原理(即考虑预先设定时间间隔)不仅能够用来重新探测该标志，也可用来重新确定该重新探测的标志的位置。在装配工艺具有超过两个上述循环的情况下，该原理也可用于该装配工艺的至少一个另外的循环。
[0043]该预先设定的时间间隔也可理解为衰弱期(Verfallszeit)，在该失效期内将事先确定的标志位置视为有效的。自动装配机的系统时间优选能够配备有所有所述时间或时间间隔，或者能够在考虑该系统时间的情况下获知所有所述时间或时间间隔。
[0044]按本发明的实施例，该起始时间通过标志的探测来确定。
[0045]直观地表达是，该标志的探测时间点是指时间零点，在此当然还不存在慢慢出现的位移或慢慢出现的元件载体延迟。通过选择时间零点，能够达到尤其高的平均装配精度。在此上下文中，“平均装配精度”这一概念是指对所有元件的装配精度取平均值，其中在时间零点之后安装的元件的装配精度典型地大于在明显位于时间零点之后的时间点上安放在元件载体上的元件。
[0046]按本发明的另一实施例，该经监控的测量变量是处于该装配区域中的温度，因此准确地确定了这样的物理变量，其直接影响着由热引起的位移或由热引起的元件载体的延迟。
[0047]该温度能够借助合适的、位于装配区域中的温度传感器来获知。该温度传感器设置得离待装配的元件载体越近，则越能准确地探测至此所述方法重要的温度。甚至能够将这种温度传感器在热方面直接与待装配的元件载体耦合。这种实施例能够实现此处描述的方法的最高精度，但需要一定的设备费用。
[0048]按本发明的另一实施例，该阈值是预先设定的温度或预先设定的温度变化，其自该标志的探测起进行调节。
[0049]所述的阈值能够这样选择，即长时间地给元件载体装配电子元件，直到温度波动大到不再能确保预先设定的装配精度。如果达到了该阈值，则按本发明的此处描述的实施例短暂地中断元件载体的装配并且进行该标志的前述的重新的位置确定。只要在随后装配该元件载体时考虑了该标志的由温度波动引起的位移，则能够自动地平衡由热引起的元件载体的延迟。
[0050]在此上下文中提出，待装配的元件载体的温度波动以及由此引起的元件载体的空间延迟在实践中都是非常缓慢的过程，这对装配精度都有不利的、持续增大的影响。通过在装配多个电子元件时按本发明的“再校准”，其是在装配第一多个电子元件之后进行的，能够以类似简单的方式为多个电子元件确保持续不断的高的装配精度。
[0051]应指出，用于这种“再校准”的时间点也可通过以下方式确定，即监控一个或多个装配特有的测量变量，其中所述的时间点通过对装配精度来说很关键的测量变量来确定，或通过至少两个与装配相关的或装配特有的测量变量来确定。这也适用于下面示例性描述的其它(物理)测量变量。
[0052]按本发明的另一实施例，该经监控的测量变量是热量，它在装配区域中和/或装配区域上从自动装配机的部件以及尤其从自动装配机的电机部件中排出。
[0053]直观地表达是，在此将自动装配机且尤其将自动装配机的装配区域视为热系统，它作为排到该系统上的热量的反应展示了特定的温度上升。在排出的热量和由此产生的温度上升之间的关系能够事先根据经验确定，并且例如存储在参考表中。
[0054]该排出的热量的主要部分是来自电机部件且尤其来自驱动器，它们从属于定位系统并且是必需的，以便以合适的方式来定位装配头。此外，明显的热量也可由电机的执行器引起，其从属于相关的装配头。
[0055]该排出的热量能够在无额外或特制传感器的情况下获知，其方式是:探测简单的电子变量如电压和/或电流并且从中获知由相关的电机部件产生的热量，这些电子变量对于电机部件(例如驱动器、执行器)的运行来说是必要的。
[0056]按本发明的另一实施例，该经监控的测量变量是元件的数量，它从确定该标志在元件载体上的位置起就已被安装。
[0057]通过考虑安放在元件载体上的元件的数量，能够以尤其简单的方式来确定由上述电机部件产生的大概热量。在此从中得出，每个机械运动都会平均产生一定的热量，其会引起待装配的元件载体的温度上升，该机械运动对于以下工作来说都是必要的:(a)其从元件-供应装置接纳电子元件；(b)用来将接纳的元件输送到装配区域中，以及(C)将该元件安放在元件载体上。必要时在此还能事先获知(i)元件载体的温度上升和(i i)待安放在元件载体上的电子元件的数量之间的关系，并且存储在参考表中。
[0058]按本发明的另一角度，描述了一种自动装配机，其用来给元件载体装配电子元件。描述的自动装配机具有(a)用来接纳元件载体的装配区域；(b)用来测量至少一个设置在元件载体上的标志的照相机；(C)装配头，其(Cl)用来接纳至少一个电子元件、(c2)用来通过元件载体输送至少一个经接纳的电子元件，以及(c3)将至少一个输送来的电子元件安放在元件载体上；以及(d)与照相机耦合的数据处理装置，其中该数据处理装置设计得使自动装配机实施前面描述的方法。
[0059]按本发明的另一角度，描述了一种计算机程序，其用来给元件载体装配电子元件。如果该计算机程序由数据处理装置来执行，则它设计得用来实施前面描述的方法。
[0060]在此文献的意义中，这种计算机程序的称呼与程序元件、计算机程序产品和/或计算机可读的介质(这些概念在意思上是一样的，该介质包含用来控制计算机程序的指令，以便以适当的方式来协调系统或方法的工作方式，以便达到借助按本发明的方法实现的效果O
[0061]该计算机程序能够作为计算机可读的指令代码以各种合适的程序语言例如JAVA、C++等来执行。该计算机程序能够存储在计算机可读的存储介质(CD-Rom、DVD、蓝光光盘、可更换驱动组件、易失性或非易失性存储器、内置存储器/处理器等等)上。该指令代码能够给计算机或其它可编程的设备编程，从而执行所需的功能。此外，还能在网络(例如因特网)中提供计算机程序，用户在需要时从中下载。
[0062]本发明既能借助计算机程序(即软件)，也能借助一个或多个特制的电路实现，SP在硬件中或者任意的混合形式借助软件组份和硬件组份实现。
[0063]应指出，本发明的实施例已参照不同的
【发明内容】
进行描述。尤其描述了本发明的具有方法权利要求的几个实施例，并且描述了本发明的具有装置权利要求的其它实施例。对于专业人员来说在阅读该申请时能够立即明白，如果没有另外的详细说明，则除了这些属于这类
【发明内容】
的特征组合以外，还可能实现这些特征的任意组合，这些任意的特征组合属于其它类型的
【发明内容】
。
[0064]本发明的其它优点和特征从目前优选的实施例的以下示例性描述中得出。
【附图说明】
[0065]图1在透视图中示出了按本发明的实施例的自动装配机；
[0066]图2示出了具有多个标志和下方区域的元件载体，多个安装位置位于该下方区域中，在此已给元件载体局部地装配电子元件。
[0067]图3示出了按本发明的优选实施例的装配方法的流程图。
[0068]参考标记清单
[0069]100 自动装配机
[0070]101 控制单元
[0071]102 框架
[0072]103 引导器
[0073]104 承载臂
[0074]105 引导器
[0075]106 承载元件
[0076]107 装配头
[0077]108 装配区域
[0078]112 元件-供应装置
[0079]114 电路板一照相机
[0080]116元件一照相机
[0081 ]118数据处理装置
[0082]120吸管
[0083]130元件载体
[0084]131输送带
[0085]132标记
[0086]235下方区域
[0087]232a-d 标志
[0088]236用于电子元件的安装位置
[0089]290电子元件
【具体实施方式】
[0090]应指出，以下描述的实施例只是从本发明的可能的实施例中选出来的。
[0091]图1示出了自动装配机100，其具有框架102，两个平行定向的引导器103设置在该框架上。这两个引导器103承载着横向放置的承载臂104。该横向放置的承载臂104具有引导器105，承载元件106可移动地支承在该线性引导器上。在图1所用的卡笛尔坐标系统中，这两个引导器103沿着y-方向延伸，引导器105沿着X-方向延伸。装配头107设置在承载元件106上，该装配头具有至少一个构成为吸管120的元件-止动装置，它借助未示出的驱动器沿着与X-方向以及y-方向垂直的Z-方向可推移。
[0092]为了修正接纳的元件的角度位置并因此为了能够以正确的角度位置来装配这些元件，还设置有未示出的旋转驱动装置。借助该旋转驱动装置，能够使吸管120围绕着其纵轴线旋转。
[0093]自动装配机100还具有元件-供应装置112，图1未示出的元件能够通过它传输至装配工艺中。此外，自动装配机100还具有输送带131，待装配的元件载体或待装配的电路板130能够借助该输送带带到自动装配机100的装配区域108中。
[0094]该吸管能够通过装配头107的相应的x-y运动定位在装配区域108中。
[0095]此外，自动装配机100还具有处理器或中央控制单元101。在该控制单元101上能够实施用于自动装配机100的加工程序，以便给元件载体130装配元件，因此自动装配机100的所有元件都能够以同步的方式工作，因此有助于无错误且顺利地给元件载体130装配元件。
[0096]此外，所谓的电路板一照相机114固定在承载元件106上，该照相机用来探测设置在元件载体130上的标记132。以这种方式能够通过测量该标记130的位置，来确定带到装配区域中的元件载体130的准确位置。按本发明的下述实施例，至少两次在元件载体130的装配过程中确定标志132的位置。下面描述了其它细节。
[0097]为了测量元件的位置并且为了控制接纳的元件，设置有照相机116，它按此处所示的实施例设置在自动装配机100上的固定位置中。优选直接在元件-供应装置112接纳该元件之后，通过将装配头107相应地定位在元件一照相机116之上，来实现元件的光学测量。由该照相机116拍摄的图像在数据处理装置118中进行评估。在此，既识别接纳的元件类型，也确定接纳的元件的位置。在确定位置时，获知由吸管120接纳的元件相对于该吸管120或相对于装配头107的偏差。
[0098]该数据处理装置118也可集成在中央控制单元101中。在此，可借助自身的硬件亦或合适的软件来实现数据处理装置118。
[0099]应指出，本发明绝对不是局限于此处描述的自动装配机100的应用。本发明尤其还可借助元件一照相机来实现，它与装配头108—起移动并且设置得用来在从接纳位置输送到装配位置期间测量接纳的元件。
[0100]同样，本发明还能结合多重装配头一起应用，它具有多个止动装置并因此能够同时输送多个元件。这些止动装置在此能够呈行或呈矩阵状设置。但同样这些止动装置还能够设置围绕着旋转轴线径向突出来，因此通过止动装置的旋转能够连续地接纳并且还再次放下多个元件。当然，本发明还能借助其它任意类型的单一或多重-装配头来实现。
[0101]图2示出了具有多个标志232a、232b、232c和232d的元件载体130，这些标志设置在元件载体130的上侧上。如同前面已借助图1描述的一样，在元件载体130用第一多个电子元件290进行第一局部装配之前，并且在元件载体130用第二多个电子元件进行第二局部装配之前(并一在元件载体的第一局部装配之后)，测量第一这些标志232a、232b、323c、232d的位置。
[0102]这些标志232a、232b、323c和232d的在空间上不完全规则的布局应该展示出元件载体130的特定的空间延迟，该时间延迟是在元件载体130用电子元件进行第一局部装配期间由于图1所示的装配区域中的温度上升引起的。每个标志232a、232b、323c、232d都能够产生沿着X-方向的位移dx以及沿着y-方向的位移dy。这些标志232a、232b、323c、232d的位移能够以适当的方式内推，因此能够在元件载体130的整个表面上为每个可行的装配位置获知自身的位移dx以及dy。通过适当修正地定位该装配头，在安放相应的电子元件时能够平衡对于每个装配位置来说独有的位移dx、dy。
[0103]图2所示的元件载体130具有下方区域235，许多用于电子元件的安装位置236位于该下方区域中。如图2所示，安装位置236的第一部分已铺设有第一多个电子元件290。安装位置236的其余部位(其用敞开的长方形表示)应该还装配有第二多个电子元件，必要时还装配有其它多个电子元件。按此处所示的实施例，在装配有所述“多个”元件之后并且在装配下方区域235之前，重新测量标志232a、232b、323c和232d的位置。
[0104]应指出，元件载体130的其它在图2中未示出的下方区域能够以相同的方式和方法进行装配。
[0105]图3示出了按本发明的优选实施例的装配方法的流程图。该装配方法以步骤SI开始，在该步骤中将待装配的元件载体带入自动装配机100的图1所示的装配区域108中。为此，应用了具有输送带131(见图1)的传输系统，待装配的元件载体平放在该输送带上。元件载体来到装配区域中并且在步骤S2中机械地固定，因此该元件载体在随后的装配过程中不能相对于自动装配机的固定的空间坐标系统进行移动。
[0106]在元件载体固定之后，在步骤S3中图2所示的标志232a、232b、323c和232d借助设置在装配头上的照相机进行则量。随后，在步骤S4中确定这些标志232a、232b、323c和232d在自动装配机的固定的坐标系统中的位置。
[0107]随后，在步骤S5中给元件载体装配第一多个元件。在此(局部)装配过程中，持续地监控物理的测量变量，它们表示相应的(局部)装配工艺的运行条件。按此处所示的实施例，该运行条件是当前的时间间隔，该时间间隔是指自探测到这些标志起在步骤3中经过的时间。借助询问Fl实现持续的监控。如果当前的时间间隔短于预先设定的时间间隔SW，则在步骤S5中继续装配该元件载体。如果当前的时间间隔大于或至少等于预先设定的时间间隔，则中断电子元件载体的装配。
[0108]在此中断过程中在步骤S6中重新探测这些标志，并且在步骤S7中重新确定这些标习的位置。那么在重新确定的位置的基础上，继续给该元件载体装配第二多个电子元件。
[0109]在此在重新确定的位置的基础上，为每个装配位置确定元件载体的一定的延迟。在安放相应的元件时，该延迟通过适当地修正装配头的定位来平衡。
[0110]在第二(局部)装配第二多个元件时，借助询问F2检测，元件载体的装配是否结束了或者是否还应有其它元件安放或定位在该元件载体上。
[0111]如果从询问F2中得出，还必须定位其它元件，则此处描述的装配方法以前面描述的步骤S5继续进行。根据还待定位的电子元件的数量，或根据为此所需的时间，来一次或多次地执行包括询问Fl、步骤S6、S7和S8以及询问F2这一次序。
[0112]如果从询问F2中得出，元件载体的至少相关的下方区域已被完全装配好，则在步骤SlO中松开元件载体在装配区域中的机械固定，并在步骤SI I中元件载体借助传输系统从装配区域中驶出来。
[0113]通过在此文件中描述的、重复地确定安放在元件载体上的标志的位置，能够以简单的方式提高装配精度。这尤其适用于包括许多电子元件的装配内容，其在元件载体上的定位需要相应长的时间，因此可能会出现元件载体的相对较大的空间延迟。
[0114]应注意，“具有”这一概念不是排除其它元件，“一个”不是排除多个。其它结合不同实施例描述的元件也能够组合起来。还应注意，权利要求中的参考标记不应该限制权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种用来给元件载体(130)装配电子元件(290)的方法，该方法具有: 将元件载体(130)带到自动装配机(100)的装配区域(108)中； 将元件载体(130)固定在装配区域(108)中，因此该元件载体(130)相对于自动装配机(100)占据固定的空间位置； 探测设置在元件载体(130)上的标志(132、232a); 确定探测到的标志(132、232a)在自动装配机(100)的坐标系统中的位置； 在考虑该确定的位置的情况下给元件载体(130)装配第一多个元件(290);重新探测该标志(132、232a)；重新确定重新探测到的标志(132、232a)在坐标系统中的位置； 在考虑该重新确定的位置的情况下给元件载体(130)装配第二多个元件；以及监控测量变量，其表示给元件载体(130)装配第一多个元件(290)这一工艺的运行条件，如果经监控的测量变量的当前值超过预先设定的阈值，则要重新探测该标志(132、232a)以及重新确定该重新探测到的标志(132、232a)在坐标系统中的位置， 其中该经监控的测量变量是处于该装配区域(108)中的温度， 和/或该经监控的测量变量是热量，它在装配区域(108)中和/或装配区域上从自动装配机(100)的部件以及尤其从自动装配机(100)的电机部件中排出，和/或该经监控的测量变量是元件(290)的数量，它从确定该标志(132、232a)在元件载体(130)上的位置起就已被安装。2.按上述权利要求所述的方法，其中 借助照相机(114)来光学地探测该标志(132、232a)和/或重新探测该标志(132、232a)。3.按上述权利要求所述的方法，其中 该照相机是能够在自动装配机(100)的坐标系统中移动的照相机(114)。4.按上述权利要求中任一项所述的方法，其中 一起探测该标志(132、232a)与自动装配机(100)的结构元件，该结构元件在自动装配机(100)的坐标系统中具有固定的空间位置。5.按上述权利要求中任一项所述的方法，其中该方法还具有: 再次探测该标志(132、232&);再次确定再次探测到的标志(132、232&)在坐标系统中的位置； 在考虑该再次确定的位置的情况下给元件载体(130)装配第三多个元件。6.按上述权利要求中任一项所述的方法，其中该方法还具有: 探测设置在元件载体(130)上的至少一个另外的标志(23213、232(3、232(1); 确定探测到的另外的标志(232b、232c、232d)在坐标系统中的位置，其中 在给元件载体(130)装配第一多个元件(290)时考虑该探测到的另外的标志(232b、232c、232d)的确定的位置； 重新探测该另外的标志(23213、232(3、232(1);并且重新确定重新探测到的另外的标志(232b、232c、232d)在坐标系统中的位置，其中在给元件载体(130)装配第二多个元件时考虑该探测到的另外的标志(232b、232c、232d)的重新确定的位置。7.按上述权利要求所述的方法，其中该标志(232a)从属于该元件载体(130)的第一下方区域(235)，并且 该另外的标志(232c)从属于该元件载体(130)的第二下方区域，其中第一下方区域(235)与第二下方区域是不同的。8.按上述权利要求1至7所述的方法，其中 该受监控的测量变量是起始时间和当前时间之间的当前时间间隔， 其中该起始时间通过该方法的流程预先给定，直至给元件载体(I 30)装配第一多个元件(290)， 其中该预先设定的阈值是预先设定的时间间隔。9.按上述权利要求8所述的方法，其中该起始时间通过标志的探测来确定。10.按上述权利要求1至9所述的方法，其中 该阈值是预先设定的温度或预先设定的温度变化，其自该标志(132、232a)的探测开始进行调节。11.一种用来给元件载体(130)装配电子元件的自动装配机，该自动装配机(100))具有: 用来容纳元件载体(130)的装配区域(108); 用来测量至少一个设置在元件载体(130)上的标志(132、232a)的照相机(114);装配头(107)，其 (i)用来容纳至少一个电子元件(290)、 (ii)用来通过元件载体(130)输送至少一个经接纳的电子元件(290)，以及 (iii)将至少一个输送来的电子元件(290)安放在元件载体(130)上；以及 与照相机(114)耦合的数据处理装置，其中该数据处理装置(101、118)设计得使自动装配机(100)实施按前述权利要求中任一项所述的方法。12.—种用来给元件载体(130)装配电子元件(290)的计算机程序，如果该计算机程序由数据处理装置(101、118)来执行，则它设计得用来实施按权利要求1至10中任一项所述的方法。
【文档编号】H05K13/04GK106068073SQ201610217862
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年4月8日 公开号201610217862.9, CN 106068073 A, CN 106068073A, CN 201610217862, CN-A-106068073, CN106068073 A, CN106068073A, CN201610217862, CN201610217862.9
【发明人】克里斯托夫·格鲁伯, 赖克特·蕾芙, 希尔维斯特·德梅尔, 鲍里斯·布尔德克
【申请人】先进装配系统有限责任两合公司