专利名称：Smd器件排列分选叠装的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对SMD器件排列分选叠装的方法和装置，尤其是smd超小型、超薄型 晶体、陶瓷元件及相关器件的排列分选叠装的方法和装置。
背景技术：
随着电子技术的迅猛发展，作为基础器件的石英晶体谐振器、陶瓷振荡器的需求量 越来越大，并且越来越向着小型化的方向去发展。从原来大量使用的49U、 49S的带引线 脚的封装形式，逐步向SMD (贴片)形式过渡，且封装尺寸从8X3.2到5X3.2甚至更小。 现有的对石英晶片和陶瓷片的分选测试方法不能简单移用于此。
本申请人已经申请过对晶片自动测量的方法和系统，例如中国专利CN00240759. 0 石英晶片自动定位测频分选装置、CN03278891.6片式压电陶瓷及相关器件自动定位 测试装置和CN200520076016. 7晶片分选装置。
现有的技术一般是SMD器件在测量工作平台上进行排列，所述平台是采用圆盘形平 台，在平台的圆周边区域具有均匀分布的若干测量工位从而对smd超小型、超薄型器件 进行测量，在其上设有图象识别系统和180度的转动平台，对器件的极性方向进行判别， 并对极性不正确的器件进行180度方位的旋转。平台的圆周边区域具有均匀分布的若干 测量工位对SMD器件的电极平面进行测量，得到的信号经过计数器后送到计算机内处理。 计算机根据计数的结果处理后，将器件送入设定的料盒内。现有的SMD器件排列分选装 置图象识别系统的摄像头处于180度的转动平台的下方，这种方法结构系统复杂、图象 识别成功率低，从而造成整个系统的误判率高，质量不能保证，工作效率低下。
器件测量分选后往往有后续工艺，例如在另一面进行激光打标，需要掉转一个平面， 即进行翻面，露出打标工作面，从而保护电极引出平面，需要具有整齐的专用安装盒。 现有的技术不具备叠合的安装盒，这就需要频繁的人工干预，会影响后续工艺的效率。
SMD器件一般都具有2 4个电极，电极具有极性方向，并且所有电极都处于器件的 基座上，器件的另一面一般都是陶瓷或金属封装，因此要对SMD器件进行测试，首先要 识别被测器件的正反面和器件电极平面的极性方向，并对极性方向不一致的器件进行自 动转向，因此需要图象识别系统和自动转向系统。另外由于器件测试后要进入打标工序， 所以在器件测试完成后，所有的合格品都必须陶瓷或金属封装朝上，以一定的顺序排列 在特定的托盘中，故釆用翻面装置对器件进行翻面。因此如何进行高效快速并自动准确 的测试分选及叠装是十分重要的任务。
发明内容
本发明目的是提出一种高效而可靠的的SMD器件排列分选叠装的方法和装置，实
现器件电极平面方向一致地排列，在测量工位测量时对器件的电极平面进行性能方面的 测量，测量分选后进行翻面并装盒，尤其是提出一种叠装的方法和装置，达到整齐排列 并有序进行叠装，提高设备的工作效率并满足后续工艺的需要。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的SMD器件的检测和叠装方法，经过螺旋 送料器将散乱的待测器件进行正反面判别后，使其电极平面朝上有序排列后送到直线送 料器，并在直线送料器的末端工位，先设有一个对器件电极平面极性方向进行识别的工 位，此方法采用图象识别处理方法进行，再设有一个180度旋转工位，当前道识别器件 电极平面极性方向不一致时则进行180度旋转；然后进入旋转的圆盘测量工位，圆盘圆 周边区域总共具有均匀分布的6-12组工位，在测量工位程序控制测量电极自动与工位上 SMD器件接触后完成测量，测量仪器是特有的高精度的网络测试仪和绝缘电阻测试仪， 来进行绝缘电阻、频率等参数的测试，测量时在器件的电极平面进行测量，测试结束后 掉转一个平面，即进行翻面，露出打标工作面，其方法是设有一个180翻转的机械手， 这个机械手从测量工位吸住器件后经180度旋转后器件翻面后传递给放料机械手吸住， 然后通过放料机械手将器件置入料盒或按顺序排列装入安装盒。
本发明设有叠合的专用安装盒，叠装的方法和装置如下
现有的矩形托盘，每只有24行*9列均匀分布的放置器件的存储槽。放料机械手直线 运输至矩形托盘，将已测器件按顺序依次放置在矩形托盘上储存槽内。矩形托盘分别由 两个直线电机控制前后和上下运行的位置，器件每放置完一排，水平电机运行一步；器 件每放满一个矩形托盘，垂直电机向上运行一步，更换新的托盘。本发明将多只(一般 是2-8只)矩形托盘叠合在一起，矩形托盘叠合的过程是，器件装满一只矩形托盘后， 采用自动叠装的方法叠加满盘的矩形托盘，设有气缸控制的托盘支撑架和伸縮导柱的配 合完成，气缸控制的托盘支撑架张开，由伸縮导柱向上顶起满的矩形托盘，到达位置时 气缸控制的托盘支撑架再进行支撑；下部则移入一空的矩形托盘。
上述机械手一般是由一个具有固定活动关节的负压吸头构成，
空盘进入的方法可以是将满盒沿着一轨道推出后，再根据这个轨道移动一空盘进 入。空盘进入位置的方法还可以是将上述自动叠装的方法叠加满盘的逆过程升縮导柱 上升将上面叠层的矩形托盘托起，气缸控制的托盘支撑架张开，升縮导柱缓慢下降，当 叠层矩形托盘中处于最下方的矩形托盘位于托盘支撑架的下方时，气缸控制的托盘支撑 架闭合进行支撑，而伸縮导柱继续缓慢下降，将空盒放置后并移动在轨道上。
叠装的具体装置构成是箱体、2-8只托盘、托盘定位支架、伸縮导柱、测盖、电 机等如图示。
本发明的特点是提出一种高效而可靠的SMD器件排列分选叠装的方法和装置，对 SMD器件的分选的工艺和装置作优化提供一种分选速度快、结构构成明了、设有一个 单独的器件翻面工位，构成从分选至器件的自动叠装完成。包括对器件的电极平面极性 方向的判别，尤其是整齐排列并进行有序叠装，设备的工作效率提高并满足后续工艺的 需要，工作过程可靠，保证整个排列分选叠装的可靠性和准确性。并保证输运的同步、 检测的同步和分选叠装的同步，并能满足多种规格器件的要求。
流程螺旋送料器和直线送料器、SMD器件极性方向的判别，先设图象识别系统进 行判别，再设180度的转动平台、机器手运输、器件在其上排列不正确时则进行180度方 位的旋转。用圆盘形平台，在平台的圆周边区域具有均匀分布的若干测量工位从而对smd
薄型和超小型器件进行测量；掉转一个平面进行翻面的工位、直线运输至矩形托盘或多 只料盒的工位、矩形托盘叠合工位
本发明的优点还包括本装置机械传动精度高，自动化程度高，操作方便，调整简 单，采用2个PLC和多个光电传感器进行多点检测和控制，定位准确，故障判断准确、识 别率高，基本避免了产生卡死或造成被测器件损坏等严重故障的产生。系统根据功能的 不同采用模块化设计，不同的功能设计成单独的结构组件，各功能组件之间相互独立互 不干扰。测试部分采用完全静态方式，保证测试电极与被测器件焊盘可靠接触，减小了 分布参数对测试结果的影响，提高了测试精度。同时放料部分采用叠装的专用安装盒存 放已测器件，存取方便，既保护了操作人员的安全，又减少了停机处理的时间，提高了 系统运行效率。
图l是本发明总体结构示意图 图2是螺旋送料器结构示意图
图3是直线送料和图象判别装置、测试装置结构示意图 图4是测试装置结构示意图 图5翻面、放料装置结构示意图 图6专用安装盒结构示意图
螺旋送料器l、直线送料器2、图象识别装置3、 180度旋转装置4、圆盘平台测试 装置5、 180度翻面装置6、不合格品料盒7、专用安装盒8、矩形托盘9、放料机械手 10;送料底座1-1、单片处理1-2、送料出口 1-3、摄像头11、光源12、连动的双机械 手13、直线送料器14、负压传感器15、 180度旋转装置16、绝缘电阻测试装置17、网 络仪测试装置18、圆盘平台19、光电传感器20;器件定位槽21、吸片工位22、绝缘 电阻测试工位23、网络仪测试工位24。
具体实施例方式
如图l-3所示，散乱无序的SMD器件倒入螺旋送料器中，螺旋送料器产生定向 振动将被测器件进行单片处理并有序排队，自动识别并调整器件的正反面，将调整好的 器件输送至送料出口，即直线送料器的前端。
当固定在直线送料器末端的负压传感器感应到有smd器件时，通过接口电路发出信 号控制直线送料器停止振动，这样就能消除因直线送料器送料过快而导致直线送料器上 的挤片现象。直线送料器的槽宽可以根据器件的大小进行调整。负压传感器检测真空度， 当达到预设的真空度，控制直线送料器停止振动。
直线送料器停止振动，计算机控制图象识别装置对器件的电极极性方向进行识别， 由于正负极的抽象图像特征可以被识别，识别结束后，计算机通知机械手将该器件搬运 至180G旋转装置中，同时直线送料器振动将下一个器件送至图象识别位进行识别，180。 旋转装置根据图象识别装置的识别结果，确定是否要对该器件进行18(^的方向旋转， 180G旋转装置也是一个工位，由电机带动承载器件的的旋转台进行180度旋转；然后机 械手搬运机构将该器件搬运至圆盘平台的器件定位槽中，尤其是同时将直线送料器中已 识别过的器件搬运至18(^旋转装置中。圆盘平台旋转45度，等待搬运机构将下一个器 件放入随后的空器件定位槽中，接着圆盘平台再旋转45度等待下一个器件，如此往复。
测试装置上安排有三个测试工位，并按照45度的分度进行排列，以对应分度盘上 的3个器件定位槽。当待测器件被输送至绝缘电阻测试工位时，测试电极下压，与器件 上的焊盘可靠接触后进行测试，测试结束后通知测试电极上升，此时分度盘可将器件运 送至下一个电网络测试工位，通知测试电极下压进行电网络性能的测试，同时前面的绝 缘电阻测试工位也开始对下一个器件进行测试。
在分度盘的圆周边区域具有均匀分布的8组工位，其中三个为测试工位，对smd器件 的绝缘电阻、频率等各种参数进行测量。每个分度盘适用于3种规格的器件。
不同规格器件分选前需对网络仪进行短路、负载和开路校准。因此，在分度盘上设 置有短路校准位和负载校准位，需要校准时，通知分度盘将相应的校准位旋转至电网络 测试工位，网络测试电极下压与校准工位可靠接触后即可进行校准。光电感应器用以检 测器件定位槽中是否还有器件未被取走。如果检测到有器件为被取走，就通知系统停机 报警。
图5中180度翻面装置31、不合格品料盒32、矩形托盘33、专用安装盒34、存储 槽35、放料机械手36， 18()G翻面机构将分度盘上焊盘向上的器件翻转180度，使其金 属或陶瓷外壳向上，随后通知放料机械手拾取该器件。若该器件为合格品，放料机械手 通过真空吸头拾取该器件后，将其依次放入矩形托盘的存储槽内。若是不合格品，则放 入相应的不合格品料盒中。矩形托盘存放在专用安装盒中，本机配有两个专用安装盒， 一个用来存放空托盘，另一个用来存放已承载了合格器件的矩形托盘。每次从专用安装 盒中取出一个空的矩形托盘，并由托盘移动机构带着向前步进，矩形托盘中有24行*9 列个器件存储槽，每放满一行，托盘移动机构就带着矩形托盘向前步进一行。当放满 24行后，托盘移动机构将矩形托盘移入另一个专用安装盒，然后移回，取下一个空的 托盘用以存放器件。
图6中托盘定位支架41、伸縮导柱42、箱体43、侧盖44、电机45，专用安装盒包括 托盘定位支架、升縮导柱、盒体、侧盖和电机，5个部分，以实现自动取空托盘和自动 存放满料托盘的功能。
需要取空托盘时，电机旋转并带动升縮导柱上升，升縮导柱将箱体中的矩形托盘顶 起，托盘定位支架打开，电机反向旋转带动升縮导柱下降，当处于最下方的矩形托盘位 于托盘定位支架的下方时，托盘定位支架合拢，将上方的矩形托盘托住。升缩导柱继续 下降，直至将该托盘放入托盘移动机构。托盘移动机构上的定位销顶出，带动该矩形托 盘移出。
当矩形托盘中放满器件后，托盘移动机构将该托盘移入专用安装盒中，并通知存放 托盘。接到通知后，电机旋转带动升縮导柱上升将该托盘略微顶起，与已有托盘底部接 触到后，通知托盘定位支架打开，电机继续旋转带动升缩导柱上升，当所有矩形托盘都 处于托盘定位支架上方时，托盘定位支架合拢，电机反向旋转，升縮导柱下降，将矩形 托盘放到托盘定位支架上。
一个专用安装盒中可存放2-8个矩形托盘，装满(或取空)后，可直接将专用安装 盒取走，同时放上一个空(或满)的专用安装盒后，系统就可以继续运行，减少了停机 处理的时间，提高了系统运行效率。
打开专用安装盒的侧盖，即可将其中的矩形托盘取出，并放入空的矩形托盘以备用。
本发明的装置包括传送单元(圆振装置、平振装置、机械手搬运装置、180度旋 转装置、分度盘测试圆盘平台装置)、图象识别处理单元(摄像头、光源)、测试单元(绝 缘电阻测试仪、专用网络仪及与被测器件组成的振荡电路，可与数据处理部分通讯)、 数据处理单元(由数据采集卡、计算机组成)、控制单元(计算机及PLC控制器)、下料 处理单元(180度翻面装置、放料机械手装置、不合格品存料盒、矩形托盘、专用安装 盒等部件组成)构成。
本发明的工作过程如下当分选装置开始工作，螺旋送料器将散乱的待测SMD器件 进行有序排队，自动识别并调整器件的正反面，将调整好的器件输送至直线送料器前端。 直线送料器产生定向振动，将排列整齐的器件队列向图象识别位输送。图象识别位处于 直线送料器的末端，当器件被输送至该位置时，被真空吸头吸住固定后，直线送料器随 即停止振动，此时摄像头拍照，将图象传输给计算机进行器件电极平面极性方向的识别。 同时，双吸头机械手臂动作， 一头将器件从直线槽末端输送至180度旋转工位，另一头 将器件从180度旋转工位送至圆盘平台器件定位槽。180度旋转工位根据图象识别的结 果，对被双吸头机械手臂前吸头吸入的器件进行位置不变或旋转180度的调整。然后圆 盘平台带动器件移位，分别至绝缘电阻测试工位和网络仪测试工位测试。绝缘电阻测试
工位由4根测试顶针和专用绝缘电阻测试仪组成。网络仪测试工位由装有两根顶针的n
网络板和高精度网络测试卡组成。测试参数通过相关电路送至计算机，由计算机确定此 器件属于合格或非合格品。测试好的器件继续随圆盘平台移位至翻面工位，经180度翻 面装置由电极平面翻至陶瓷或金属封装的打标平面。然后圆盘平台继续移位至光电传感 器判别工位，若有器件，系统报警，若无器件，则圆盘平台继续移位，重复上述吸片、 测试动作。同时放料机械手开始工作，将不合格器件按不同参数设置放入8个废料盒中 相应的料盒，将合格器件按顺序依次放入矩形托盘的存储槽。当运行出现故障或料盒已 满时，系统报警。重复上述动作。
权利要求
1、SMD器件排列分选叠装的方法，(1)经过螺旋送料器将散乱的待测器件进行正反面判别后，使其电极平面朝上有序排列后送到直线送料器，其特征是还经过如下步骤(2)在直线送料器的末端工位，先设有一个图像识别系统，对待测器件的电极平面的极性方向进行识别，此方法采用图象识别处理方法进行，(3)再设有一个180度旋转工位，当前道识别器件电极平面极性方向不一致时则进行180度旋转；180度旋转是通过机械手臂将待测器件搬至180度旋转工位，当前道识别系统发现器件的极性方向相反时则进行180度旋转；(4)然后进入旋转的圆盘测量工位，圆盘圆周边区域具有均匀分布的6-12组工位，在测量工位程序控制测量电极自动与工位上待测器件接触后完成测量；测量时在器件的电极平面进行测量，(5)测试结束后掉转一个平面，即进行翻面，露出打标工作面，其方法是设有通过个180翻转的机械手，这个机械手从测量工位吸住器件后经180度旋转后器件翻面后传递给放料机械手吸住，然后通过放料机械手将器件置入相应参数规格的料盒或按顺序排列装入安装盒；测试参数通过相关电路送至计算机，由计算机确定此待测器件的档位，通过放料机械手置入料盒或机械手将待测器件按顺序排列装入安装盒。
2、 根据权利要求1所述的SMD器件排列分选叠装的方法，其特征是在放料机械手之 前设有一巳测器件翻面工位，其方法是设有一个180翻转的机械手，这个机械手从翻面 工位吸住己测器件后经180度翻转后，将器件翻面传递给放料机械手，放料机械手吸住 已测器件的另一面进行放料。
3、 根据权利要求1所述的SMD器件排列分选叠装的方法，其特征是放料的方法是 放料机械手直线运输至矩形托盘，将己测器件按顺序依次放置在矩形托盘上储存槽内； 矩形托盘分别由两个直线电机控制前后和上下运行的位置，器件每放置完一排，水平电 机运行一步；器件每放满一个矩形托盘，垂直电机向上运行一步，更换新的托盘。
4、 根据权利要求1所述的SMD器件排列分选叠装的方法，其特征是设有叠合的专用 安装盒并进行叠装，叠装的方法如下将2-8只矩形托盘叠合在一起，矩形托盘叠合的 过程是，器件装满一只矩形托盘后，采用自动叠装的方法叠加满盘的矩形托盘，由设有 气缸控制的托盘支撑架和伸縮导柱配合完成。气缸控制的托盘支撑架张开，由伸縮导柱 上顶满的矩形托盘，到达位置时气缸控制的托盘支撑架再进行支撑；下部移入一空的矩 形托盘。
5、 根据权利要求1所述的SMD器件排列分选叠装的方法，其特征是空盘进入的方法 可以是将满盒沿着一轨道推出后，再根据这个轨道移动一空盘进入。空盘进入位置的方 法还可以是将上述自动叠装的方法叠加满盘的逆过程升縮导柱上升将上面叠层的矩形 托盘托起，气缸控制的托盘支撑架张开，升縮导柱缓慢下降，当叠层矩形托盘中处于最 下方的矩形托盘位于托盘支撑架的下方时，气缸控制的托盘支撑架闭合进行支撑，而伸 縮导柱继续缓慢下降，将空盒放置后并移动在轨道上。
全文摘要
SMD器件排列分选叠装的方法，(1)经过螺旋送料器将散乱的待测器件进行正反面判别后，使其电极平面朝上有序排列后送到直线送料器，(2)在直线送料器的末端工位，先设有一个图像识别系统，对待测器件的电极平面的极性方向进行识别，(3)再设有一个180度旋转工位；(4)然后进入旋转的圆盘测量工位；(5)测试结束后掉转一个平面，即进行翻面，露出打标工作面，然后通过放料机械手将器件置入相应参数规格的料盒或按顺序排列装入安装盒；测试参数通过相关电路送至计算机，由计算机确定此待测器件的档位，通过放料机械手置入料盒或机械手将待测器件按顺序排列装入安装盒。
文档编号B07C5/36GK101168154SQ20071013402
公开日2008年4月30日 申请日期2007年10月18日 优先权日2007年10月18日
发明者周文俊, 孙迎春, 轶 张, 谢金才, 陈晓争, 义 黄 申请人:南京熊猫仪器仪表有限公司