使用感光传感器的飞达进料位置检测模块的制作方法

本发明涉及表面贴装(smt)领域，具体的是一种使用感光传感器的飞达进料位置检测模块。

背景技术

飞达是将smd贴片元件安装在它上面，为贴片机提供元件进行贴片的一种设备。电动飞达是用来实现高速、高精度地全自动进料的设备，对元件的兼容性强，是贴片机中最关键的配件之一。

飞达的核心竞争力在于，进料精度、进料速度、适用的元器件种类等。

目前提高进料精度的方法主要有以下2种方法：

1、利用带编码器的步进电机替代普通电机。

优点：开发难度低；有反馈不会导致电机失步，精度高。

缺点：价格普通电机的3-10倍，成本增加比较明显；体积大，不适合用于飞达这种小型产品；要实现高精度进料对传动机构要求较高，因为此电机的精度只能反应电机的位置精度而不是料带的位置精度。

2、采用红外对射光电传感器检测进料棘轮齿的位置。

优点：成本低廉，安装简单，从末级检测不会受到传动精度影响。

缺点：料带孔决定了进料棘轮齿为4mm间距，对于0402、0201等2mm间距料带不适用；检测精度低，难以实现高精度进料；进料位置固定，只能通过调整传感器位置来改变进料位置。

增加适用的元器件种类的具体方案:

飞达适用的元器件种类主要受到进料精度的影响，料带定位孔国际通用标准是4mm,而电子原件的间距则是大小不一，小型封装的元件如0201在料带上为2mm间距，元件宽度仅0.254mm，进料位置稍有偏差就会导致贴装头取不到料，仅靠电机步数与光电传感器单点检测棘轮齿(宽度约1.2mm)来判断进料位置难以达到精度要求，例如由于惯性或震动等原因，棘轮齿没有在传感器触发点停下而是略微转动过量，此时，无法确定具体偏差量，也无法对偏差进行矫正，不能达到需求的精度；料带孔决定了进料棘轮的齿间距也只能是4mm，当需要使用2mm间距元器件时，只能通过计算电机步数与齿轮传动比来模拟，而不是通过传感器准确确定位置，加上传动结构带来的误差，使精度进一步降低。

当使用了线阵感光传感器配合光源之后，进料棘轮的位置可以直接通过线阵感光传感器获取，精度可达μm级；可以通过软件调整进料位置适配不同元件间隔的料带；当受到外界干扰，飞达进料未停在目标点时，也可以获取当前位置信息并与上位机通信报告具体误差。从而达到更小封装元件对精度的要求，实现对小封装元件的适配。

技术实现要素：

本发明主要是为了克服现有技术中进料装置的位置感知不精确，对于误差的调整复杂的问题，将线阵感光传感器运用在电动飞达的运动控制系统中，用结构简单、体积小巧的设计提高飞达的进料精度和适用元件种类。

本发明采用线阵感光传感器配合光源检测进料棘轮齿的位置，并且注重模块的小型化，与飞达整体结构的适应性。具体的方案是，一种使用感光传感器的飞达进料位置检测模块，这种飞达应当包含数字控制机构，包括进料棘轮、线阵感光传感器和光源，料带为国际标准，市面上进料棘轮齿间距均为4mm，齿宽基本一致，仅半径有不同，因此所有型号均适用该技术。而本发明中，对于光源要求，即为到达感光传感器时亮度基本均匀。所述线阵感光传感器由若干个高密度线型排列的感光元件构成，所述光源的光线照射在所述进料棘轮上，投影在所述线阵感光传感器上，所述线阵感光传感器感知投影后，将位置信息传送至所述飞达的数字控制机构。

优选的是，还包括导光槽，所述光源的光线经过所述导光槽进行反射，照射在所述进料棘轮的棘轮齿上。理论上，对于光源所处的位置并无特殊的要求，光源、进料棘轮以及线阵感光传感器可以按照上、中、下的位置依次进行设置，也可以从节约空间的角度来进行布局。比如将导光槽设计成u型结构，安装在与线阵感光传感器在同一端，光源散发出的光线经过2次反射，可以依次照射在进料棘轮、线阵感光传感器上，并且在线阵感光传感器上形成投影，准确检测出进料棘轮的位置。

优选的是，线阵感光传感器为线阵ccd传感器。相比与面阵ccd，线阵ccd的优点是一维像元数可以做得很多，分辨率较高，而且像元尺寸比较灵活，帧幅数高，价格低廉，特别适用于一维动态目标的测量。电荷耦合器件图像传感器ccd(chargecoupleddevice)使用一种高感光度的半导体材料制成，当光照射到ccd硅片上时，在栅极附近的半导体体内产生电子-空穴对，其多数载流子被栅极电压排开，少数载流子则被收集在势阱中形成信号电荷，当对它施加特定时序的脉冲时，其存储的信号电荷便可在ccd内作定向传输而实现自扫描。线阵ccd由高密度线型排列的感光元件构成。

将线阵ccd置于进料棘轮齿下方，从上方提供均匀亮度的光照，棘轮齿就会在ccd上留下影子，通过ccd检测被棘轮齿遮光的具体位置，即可确定料带的位置，且精度误差可限制在1个像素以内，即ccd的感光元件间隔距离，视ccd选型而定可达μm级，由于是在最末级检测，可无视传动精度影响；可以通过软件手段选取不同的像素点作为参考点从而调整进料位置。

优选的是，所述线阵ccd传感器为曲线排列，其曲度与所述进料棘轮的曲线一致。线阵感光传感器的形状并不一定是直线的，而可能是具有曲度或者其他形状的。若线阵ccd为直线形，每相邻两个像素点间距与棘轮圆心的夹角均不相等，从而棘轮齿每走过一个像素点所行进的长度不相等，此时会产生轻微误差；若ccd为曲线形，弯曲弧度与进料棘轮一致时，可以消除此误差影响。

优选的是，所述的线阵感光传感器为cmos相机或面阵ccd感光传感器。cmos相机与面阵ccd的优点是可以获取二维图像信息，测量图像直观。相比于两种ccd，cmos相机功耗更低。

优选的是，所述光源为led光源。相对激光光源来说，led光源价格低廉、功耗低、体积小、驱动电路简单，而激光光源指向性高，对光路需求高。。

优选的是，所述的感光传感器为若干个联合使用，例如多个传感器沿棘轮切向放置，增加有效测量面积；或多个传感器与棘轮切线呈一定角度放置，使像素点在径向更为密集，牺牲一定量的测量面积换取更高的精度；

本发明相对于现有设计，具有以下优点：1.采用ccd检测棘轮齿位置之后，飞达进料精度可控制在μm级，可以大大提高贴片机的精度；2.飞达是贴片机的主要配件之一，每台贴片机都会配置数十至上百把飞达，通过自动检测进料棘轮的误差，自动反馈和自动调整棘轮，可以提高工作效率，能够带来较高的经济效益；3.本发明的模块结构简单，实施方便，容易推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是对本发明的实施例的描述，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据技术方案进行简单变形或者名称变化，或者是采取惯用手段，也可以实现发明目的。

图1为一种使用线阵感光传感器的飞达进料位置检测模块的位置示意图

图2为一种使用线阵感光传感器的飞达进料位置检测模块的立体图

图3为一种使用线阵感光传感器的飞达进料位置检测模块的截面图

图4为一种使用线阵感光传感器的飞达进料位置检测模块的立体图(含导光槽)

图5为导光槽的光路示意图

图6为直线形线阵感光传感器更换为曲线形感光传感器的情形

图7为线阵ccd传感器更换为面阵ccd传感器的情形

标号说明：1-进料棘轮；2-光源；3-线阵ccd传感器；4-导光槽；5-接插件；6-飞达进料位置检测模块；7-取料点；8-面阵ccd传感器

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例公开了一种使用线阵感光传感器的飞达进料位置检测模块。模块所处的位置由棘轮确定，模块安装在棘轮圆周任一点，而棘轮一般在取料点后方，模块相对于飞达、取料点的位置关系如图1所示，飞达进料位置检测模块6位于飞达整体的前部，取料点位于靠近飞达进料位置检测模块6所处的位置。飞达进料位置检测模块6由进料棘轮1、光源2、线阵ccd传感器3组成还包括为光源提供能量的电源的接插件5(本实施例中未示出)。本实施例中光源为led灯，使用该种光源的特点在于led灯体积小、廉价、同向度较低，可以通过漫反射形成近似均匀亮度的光，对光路要求低。使ccd感光区边缘恰好与棘轮齿根圆相切。

线阵ccd感光器选用tsl1401cl，该型号具有1*128个像素点，分辨率为400dpi即63.5μm/像素。具体检测模块运行的方法如图2、图3所示，开启led灯，4mm进料时控制电机通过传动机构带动进料棘轮1转动，每当在阴影到达线阵ccd感光器的第33像素点时停止，该第33个像素点，是从进料棘轮1与线阵ccd感光器切入的位置开始起算的第33个，此时进料偏差必定在63.5μm内；2mm进料时，控制阴影分别在到达第33和64像素点时停止，误差必定小于63.5μm、32μm。其原理在于，当像素点获取到的阴影值正好在检测临界点时，有可能会产生一个像素的偏差，设第33个像素点为0μm，则第64个为1968.5μm，若产生偏差也只会前进到第65像素点(2032μm)，误差小于32μm。

当进料棘轮1出现误差时，本模块可以检测到具体偏差量，直接发送给飞达数字控制机构，控制电机正、反转来控制棘轮到达指定位置；或由飞达数字控制机构与贴片机主控制器通信告知偏差量，由主控制器调整贴装头取料位置来达到消除误差的效果。

实施例2

如图4所示，本实施例与实施例1的不同点在于还包括一个导光槽4。导光槽4由pom材料制成，设计成倒u形样式，光线经导光槽4反光面可以发生反射。光源2为led灯，安装在线阵ccd感光器的同侧。led灯4发出的光经过导光槽2的2次反射，可以照射在进料棘轮1的齿上，然后投影在线阵ccd传感器上。线阵ccd传感器3与数字控制机构相连，提供进料棘轮1的位置信息，并且进行反馈和修正。倒u形导光槽的光路如图5所示。

本实施公开的模块，是根据其形状特点和空间设计需要进行的改进，使得这种布局较为灵活，增强了模块整体的适应性。加长光路，避免直射，使光到达传感器时更为均匀，减少由光源引起的干扰。

实施例3

如图6所示，本实施例与实施例1的不同点在于，线阵ccd传感器3不是直线的，而是具有一定的曲度，其曲度与进料棘轮1相同。这种设计相比于实施例1的优点在于，像素点均匀分布，能避免每两个相邻像素点之间代表的棘轮距离有细微差距的问题。

实施例4

如图7所示，本实施例与实施例1的不同点在于，线阵ccd传感器3更换成面阵ccd传感器8，获取棘轮二维图像而不是一维数据来判断其位置，使控制器能更为灵活地处理数据，通过算法提高精度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的变动与润饰，均应属于本发明的保护范围。