专利名称：动臂式电子元件贴片机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子元件贴装设备，尤其涉及一种动臂式电子元件贴片机。
背景技术：
目前国内研制这类贴片机单位不多，且大都属于低速低精度机(包括港、台机和大量的二手机)，技术相对落后。这类贴片机的相关技术存在如下不足1、采用单轴中置或单轴侧置的Y轴单电机驱动，尺寸大导致重量大，采用单轴中置或单轴侧置的Y轴驱动方式，高速运动时会有晃动，无法实现高精度控制；2、视觉检测采用技术水平相对低的模拟式面阵CCD拍摄方式，面阵CCD属于单幅拍摄方式，速度低，视野小，多幅图拼合时失真大；3、控制系统采用单台计算机或PLC及其组合，运行速度和可靠性方面有待提高。
实用新型内容本实用新型解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种精度高，速度快，可靠性佳动臂式电子元件贴片机。
本实用新型为解决上述问题，所采用的技术方案如下动臂式电子元件贴片机，包括运动机构、贴装头机构和控制系统，贴装头机构安装于运动机构上，控制系统通过线路控制运动机构和贴装头机构的工作，其结构特点是运动机构包括安装有贴装头机构的横梁、平行并列的两个运动轴和一对丝杠机构，横梁安装于运动轴上，且与运动轴垂直，其上设有导轨和用于贴装头横向移动的电机，运动轴上设有同步驱动横梁纵向移动的两个电机，一对丝杠机构分别安装于运动轴上。
进一步，还可以采用如下技术方案所述的控制系统包括主控机及与其联网的三个下位机，三个下位机分别控制贴装头机构和前后喂料器等一百多个电控气阀的工作，运动轴是通过主机内的运动卡控制。
所述的下位机采用嵌入式微处理器。
所述的贴装头机构包括面阵摄像机和吸嘴，面阵摄像机对吸嘴实施静态监控，且在横梁正下方，贴装头机构运动线上还固定有线阵摄像机，线阵摄像机对吸嘴实施动态监控。
贴片机工作流程如下进板，将PCB板送到贴片工作区；面阵摄像头摄取PCB板MARK定位基准，校准PCB板贴装原点；根据准备贴装的元器件类型更换吸嘴类型；吸取贴装元器件；用线阵摄像头摄取元器件图像，确认当前元器件是否满足要求，并获取该元器件的吸取状况，以便调整其贴装位置和角度；校正被吸取芯片的贴装位置和角度，移动到PCB板指定贴装位置，进行贴装；完成元器件的贴装后送出PCB板。
与现有技术相比较，本发明具有如下的技术效果1、贴装头机构可做横向和纵向移动，而待装的PCB板静止的方式，避免了高速运动时板的移动引起已贴装元件的移位造成的偏差，该种贴装方式更加适合小元件小间距的高速贴装，同时，双轴同步驱动减少了横梁和电机的重量和体积，使得结构紧凑轻量，便于高速时的惯性使运动更趋平稳。
2、采用一台上位的主控机和三台下位的嵌入式微处理器联网工作的方式实施智能控制的系统，外围部件少，可靠性高，速度快，远远超过现有的单机或PLC及其组合方式。
3采用线阵CCD采集图像，系统在贴装头装置的运动过程中就可以一次完成全部8个吸嘴的图像采集。当运动速度达到1.3m/s时，整个图像采集过程只需要不到100ms就可以完成对于面阵CCD800ms的工作(4次停顿拍摄拼图)，由此带来图像数据丰富，视野宽，速度快，失真小的优点。
目前的面阵CCD分模拟式和数字式两种。数字式面阵CCD速度相当高，但价格昂贵，极少采用；模拟式速度低，价廉。面阵CCD在本设计中只作辅助性使用。2、线阵CCD性价比最好(航空拍摄常用方式)。本设计优先选用线阵CCD
图1为本实用新型实施例结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步的详细叙述。
参考图1，本实施例包括运动机构、贴装头机构和控制系统，贴装头机构安装于运动机构上，控制系统通过线路控制运动机构和贴装头机构的工作，贴装头机构包括面阵摄像机8和吸嘴10，面阵摄像机8对吸嘴10(共有8个，图中只画出1个)实施静态监控，吸嘴则由气缸驱动向上下运动，完成贴装动作过程，在横梁2正下方，贴装头机构运动线上还固定有线阵摄像机9，线阵摄像机9对吸嘴10实施动态监控，运动机构包括安装由贴装头机构的横梁2(X轴方向运动)、平行并列的两个运动轴3(Y轴方向运动)和一对丝杠机构5，横梁2安装于运动轴3上，并与运动轴3垂直，其上设有导轨和用于贴装头机构横向移动的电机11，运动轴3上设有同步驱动横梁2纵向移动的电机1，一对丝杠机构5分别安装于运动轴3上；控制系统包括主控机6及与其联网的三个下位机7，三个下位机分别控制贴装头机构和所有的输出输入点(包括电磁阀、光电传感器)的工作，下位机7采用嵌入式微处理器。
X、Y工作台运动机构由于使用了滚珠丝杆和滚珠直线滑轨等精密级的运动部件并配合了适当的预拉紧、压紧等进一步消除误差，提高刚度的措施，其运动效率和位置精度是传统的传动方式所不可比拟的。
此外，驱动各运动轴的伺服电机和计算机组成闭环控制，即计算机发出指令(若干个步进脉冲)，伺服电机执行后，其执行情况从自带的编码器上实时反馈到计算机进行比较，若有误差，可即时修正。
贴装头装置及其控制贴装方式是使用了贴装头沿X、Y方向移动，而PCB板静止的方式，避免了高速运动时板的移动引起已贴装元件的移位造成的偏差，功能强大的视觉识别系统(图形处理分析系统)可以对机械系统的误差进行补偿和修正。在工作过程中，由于零件型号大小的不同而经常需要对吸嘴进行更换，选用了飞行换嘴方式，即在贴装头装置移动去吸片的过程中，按计算机指令完成了换嘴过程，节省了到换嘴站的来回行程时间。基于真空度的闭环控制方式，避免了丢片现象，其原理为计算机在贴装头装置的工作进程中始终通过传感器来监测吸嘴的真空度，从而判断吸、贴过程是否成功，若此过程中发生元件丢失，吸嘴真空度降低，则可判为丢片而去重新补片。
强大的计算机功能贴片机作为一台智能机器，其运算速度快、慢和控制系统功能强、弱是举足轻重的，甚至是决定性的。本机在硬件设计方面，采用一台上位机(高速工控机)和三台执行各自任务的下位机(嵌入式微处理器)联网工作，速度方面和可靠性方面远远超过单台计算机，软件设备方面是使用了具有先进优化算法的数字图象处理系统，伺服控制系统以及数据管理系统，能够对不同的PCB板贴装时的轨道分配和运动路线进行优化，从而大大提高了速度和降低差错率。另外使用中文系统的良好人机界面，整个贴装生产的状况(包括当前实况和历史数据)都可以在彩色液晶显示屏上显示出来，直观明了，强大的用户数据库和自诊断功能，人机示教功能较大地帮助用户提升其使用该机器的能力，多方面、多层次全方位地提升生产效率。
工作流程1、PCB板送入PCB板从入口处经由传送带沿传输轨到达待贴装的工作位置，光电传感器发出信号，定位主档块升起，同时夹紧装置动作，从水平方向将PCB板固定，传送带停止，PU轴电机带动上升平台到预定位置，通过一组磁性顶针，将PCB板从下向上顶紧。
2、拾取元件贴装头装置在X、Y轴电机驱动下到达喂料器待贴元件上方，Z轴电机带动贴装头装置下降到指定高度，电控气阀动作，吸咀下降到达预定位置，准确将元件吸取，再经由线阵CCD摄像头(上视)识别吸咀上的元件类型是否符合，读取元件中心坐标，从而判断吸持的位置，角度是否正确，若不正确或元件有缺损，则丢弃到废件箱后重新吸取，三次吸取不成功则发出故障信号等待处理。
3、贴装元件吸取成功后，贴装头装置移到PCB板上方的下视线阵摄像机对板上的基准(Mark)点进行确认并与计算机内存中的模板图象进行比较，从而完成对PCB板坐标识别和定位，吸嘴下移至预定位置，完成贴装过程。
4、PCB板送出当所有贴装工序完成后，计算机发出信号，主挡块下降，传送带将完成贴装的PCB送至出口处，同时新的PCB板到达，进入下一个作业循环。
权利要求1.动臂式电子元件贴片机，包括运动机构、贴装头机构和控制系统，贴装头机构安装于运动机构上，控制系统通过线路控制运动机构和贴装头机构的工作，其特征是运动机构包括安装有贴装头机构的横梁、平行并列的两个运动轴和一对丝杠机构，横梁安装于运动轴上，且与运动轴垂直，其上设有导轨和用于贴装头横向移动的两个电机，运动轴上设有同步驱动横梁纵向移动的电机，一对丝杠机构分别安装于运动轴上。
2.根据权利要求1所述的动臂式电子元件贴片机，其特征是所述的控制系统包括主控机及与其联网的三个下位机。
3.根据权利要求2所述的动臂式电子元件贴片机，其特征是所述的下位机采用嵌入式微处理器。
4.根据权利要求1所述的动臂式电子元件贴片机，其特征是所述的贴装头机构包括面阵摄像机和吸嘴，面阵摄像机对吸嘴实施静态监控，且安装在横梁正下方，贴装头机构运动线上还固定有线阵摄像机，线阵摄像机对吸嘴实施动态监控。
专利摘要本实用新型公开了一种动臂式电子元件贴片机，包括运动机构、贴装头机构和控制系统，贴装头机构安装于运动机构上，控制系统通过线路控制运动机构和贴装头机构的工作，运动机构包括安装由贴装头机构的横梁、平行并列的两个运动轴和一对丝杠机构，横梁安装于运动轴上，且与运动轴垂直，其上设有导轨和用于贴装头横向移动的两个电机，运动轴上设有同步驱动横梁纵向移动的电机，一对丝杠机构分别安装于运动轴上。与现有技术比较，具有精度高，速度快，可靠性高的优点，可广泛应用于电子元件的贴片生产中。
文档编号H05K13/04GK2867813SQ20062005354
公开日2007年2月7日 申请日期2006年1月11日 优先权日2006年1月11日
发明者林伟强, 梁引花, 胡跃明, 陈裕锦, 袁鹏, 罗继权, 梁耀国, 江声堂 申请人:广东风华高新科技股份有限公司, 肇庆新宝华电子设备有限公司