专利名称：在装配电路板时对产品变换进行识别的方法
技术领域：
本发明涉及一种借助所谓的自动装配设备使用元件来装配电路板的方法。本发明尤其涉及一种在自动装配电路板时对产品变换进行识别的方法。
本发明还涉及一种自动装配设备，该自动装配设备用来实施按照本发明的方法。
此外，本发明还涉及一种计算机可读的存储介质以及程序段，该程序段包含有用于实施按本发明的识别产品变换的方法的指令。
背景技术：
当在所谓的自动装配设备中，对元件载体和/或电路板进行自动装配时，元件输送装置中的元件被提供到确定的拿取位置，并在此处由装配头拿取，装配头可借助于定位系统将元件定位在工作范围以内。取出的元件由装配头输送到装配位置，并在待装配元件载体上安放到通过相应接合面所确定的安装位置上。
其中电路板的装配通常以批次进行。其中每批次都有一定数量的电路板，这些电路板以相同的装配内容进行装配，每批次都配属有确定的装配程序。当第二批要装配的电路板相对于第一批要装配的电路板需要产品变换和/或批次发生变化时，自动装配设备被提供相应改变的装配程序，只要该改变的装配程序没有准备在自动装配设备内。一般来说，改变的装配程序是通过独立过程离线进行的，在该独立过程中，相应的数据被被传送给自动装配设备的计算单元。
到计算单元中的数据传输可以在批次变换以前就开始，其中直到通过操纵干预将本身的产品变换通知到自动装配设备之前，运行的批次才完成装配。当在批次变换和操纵干预之间在时间上不一致时，可能会导致装配错误，此时或者是要在批次变换后来装配的批次被使用了之前批次的装配程序进行了装配，或者此时在批次发生变化前还未完成装配的第一批次被使用了后续的第二批次的装配程序进行了装配。
为了使装配程序的修改与批次变换实现时间上的同步，已知在待装配的电路板上安装有条形码，它可由相应的读取装置采集。但这样的缺点是，即必须为要待装配的电路板设置相应的条形码，为实现对批次变换的自动识别，自动装配设备必须设置这种读取装置。
如果要装配没有这种条形码的电路板，和/或如果相关的自动装配设备没有相应的读取装置，则操作人员必须在自动装配设备的输入设备上使用手动输入来规定和/或确认批次变换的时间点。然而，这种方法特别会导致不专心的操作人员经常发生上述的装配错误。
发明内容
本发明的任务在于提供一种方法，通过该方法可以以简单并可靠的方式在产品变换时避免错误装配。
该任务通过独立权利要求的主题得以完成。从属权利要求中描述了本发明的优选实施方式。
独立权利要求1提供了在借助于自动装配设备自动地装配电路板时识别产品变换的方法。本发明所述的方法具有以下步骤(a)在使用第一装配程序的情况下，装配至少一个第一电路板；(b)输送产品变换识别元件，该产品变换识别元件具有电路板的形状。(c)借助于自动装配设备的采集装置对产品变换识别元件进行识别，以及(d)在使用第二装配程序的情况下，装配至少一个第二电路板。
本发明所述的方法基于这样的思想，即当自动装配设备识别出所谓批次变换电路板的输送时，那么批次变换或产品变换可以被自动装配设备自主并可靠地识别出。
根据本发明，每一批量和/或每一批次的电路板都配属有确定的装配程序，这种装配程序既在待装配元件的型号方面、也在待装配元件的位置方面对相应电路板的装配进行控制。此外装配程序还能预先给出确定的装配顺序，该装配顺序优选在元件的整个需要的运输路径方面进行优化。由于缩短了从预先给定的输送位置到相应安装位置的元件运输路径，由此可以缩短完成一定装配所需的装配时间，并相应地优化装配过程。
其中产品变换识别元件可以是各种任意的电路板，该任意的电路板既区别于第一电路板，又区别于第二电路板。
根据本发明所述方法的优点在于，一个在电子制造领域内可以常规地操作或监控多台自动装配设备的操作人员，可以通过自动批次变换识别来显著地减轻负担。使用这种方法，可切断潜在操作错误的错误源，相应地提高整个过程安全性。
根据权利要求2的本发明的实施例，产品变换识别元件被输送到自动装配设备的装配区域内。其优点在于，为输送产品变换识别元件，不需要特定的输送区域和/或特定的输送装置。因此，所述的方法能以简单的方式应用于常规的自动装配设备。
根据权利要求3的本发明的另一实施例，产品变换识别元件的输送是借助于电路板输送系统进行的。其优点在于，产品变换识别元件可以借助已有的电路板输送系统被输送到自动装配设备。其中产品变换识别电路板优选在第一批的最后一个电路板和第二批的第一电路板之间移入到装配区域内，并在那里由自动装配设备的采集装置识别出。
根据权利要求4的本发明的另一实施例，产品变换识别元件在它的光学的状态图(Erscheinungsbild)方面既区别于第一电路板，又区别于第二电路板。其中这种在产品变换识别元件和两个电路板之间的区别可以例如由于不同的颜色和/或由于不同的光学表面特性而引起。
根据权利要求4的本发明的另一实施例，产品变换识别元件与两个电路板相比具有至少一种不同的标记。其中这种标记上的区别例如借助特定的局部的检查标记(Passmarke)来实现。同样也可以的是，产品变换识别元件正是在该位置上没有标记，而在第一电路板和/或第二电路板上的该位置上则设置有标记。
对于产品变换识别元件和两个电路板使用同类的或者至少是类似的标记，但这些标记布置在不同的位置，也是可能的。当然也可以使用不同的标记来区分产品变换识别元件和两个电路板，其中这些不同的标记布置在不同的位置上。
对于布置在不同位置上的标记，例如可以这样来识别产品变换识别元件，即如果在待装配电路板上通常有标记的地方没有发现标记、或没有发现从属于两个待装配电路板的标记，则借助于可移动的影像机(Kamera)移动到产品变换识别元件的相应标记的位置。
根据权利要求6的本发明的另一实施例，所述产品变换识别元件具有标记，该标记基本上在产品变换识别元件的整个表面上延伸。其优点在于，产品变换识别元件的识别可以通过采集产品变换识别元件表面的任意的部分来进行。其中用于采集相应标记的影像机并不需要有针对性的定位。由此产品变换识别元件的识别可以在短时间内进行。因此缩短了两个不同批次装配之间的时间间隔，并由此提高自动装配设备的效率，即通过缩短了其中没有进行装配的辅助时间。
根据权利要求7的本发明的另一实施例，使用了电路板影像机作为采集装置，其优点在于，所述的方法可以使用常规的自动装配设备进行，而常规的自动装配设备本来就有所述的电路板影像机。由此能够以有利的方式使用在自动装配设备中本来就有的传感器。
相关地需要指出，电路板影像机典型地用于电路板在自动装配设备的装配区域内的精确位置确定。其中在相应待装配的电路板上的特定标记(所谓基准标记)被采集，并且它的位置借助于图象处理程序查出。通过对装配头的适当控制，可以必要时在安放元件时对在理论位置和标记位置之间存在的偏差进行补偿，从而保证电路板的高精度装配。
根据权利要求8的本发明的另一实施例，在产品变换识别元件完成识别以后，关于第二电路板那个批次的数据由自动装配设备读入。其中这种读入工作优选在对至少第二电路板进行装配之前执行。此外，数据优选用编码形式写在产品变换识别元件上和/或写在独立的信息元件上，而独立的信息元件同样也具有电路板的形状。
如同上面已经说明过的那样，数据优选由电路板影像机来采集，并由自动装配设备的控制软件读入，必要时进行解码并进一步处理。这种数据可以存储在二维的编码区中，该编码区优选由自动装配设备的电路板影像机来采集。其中如果在产品变换识别元件450的相应位置上进行光学采集而没有发现标记，而对于待装配的电路板则在该位置上应该设置有标记，那么优选以有利的方式对编码区进行测量。
这些数据例如可以包含关于相关电路板的信息，如制造商、制造地点、制造时间、电路板型号、发货编号和供货量等。使用这种方法可实现所谓“可追踪性”，也就是说，可追踪装配时用到的组件。因此在已装配的电子构件出现故障时，可以更快、更简单、更早地识别可能的故障，如情况可能，对已供给客户的元件进行召回。
根据权利要求9的本发明的另一实施例，通过对变换识别元件的识别，所述自动装配设备进行预定的产品变换专门过程。其优点在于，相关的自动装配设备可以在第一装配程序和第二装配程序之间被置于在产品变换识别方面实现了优化的运行状态。
根据权利要求10的本发明的另一实施例，产品变换专门过程包括以下方法步骤中至少一个(a)移开产品变换识别元件，(b)将第一装配程序转换到第二装配程序，(c)在显示设备上输出产品变换信息，(d)将产品变换信息传递到自动装配设备的控制装置上，以及(e)使用第二装配程序继续进行装配。
所述产品变换识别元件的移开，优选通过将产品变换识别元件流畅地输送通过自动装配设备来实现。为此，可以以有利的方式使用电路板传输设施，通过该电路板传输设施，待装配的或已装配的电路板被输送通过自动装配设备。
产品变换信息在显示设备上的输出可以例如在用户界面上进行，该界面具有显示器，在显示器上显示着关于当前装配程序的信息。
产品变换信息还可以由自动装配设备的控制装置继续传送给主机、传递到所谓监控系统或者直接传送给带有多台自动装配设备的整个装配生产线的制造执行系统(MES)上，从而关于产品变换的信息也可以被其它自动装配设备所使用。
独立权利要求11描述了使用元件来装配电路板的自动装配设备。根据本发明的自动装配设备具有至少一个处理器，该处理可以使用上述识别批次变换的方法。
独立权利要求12描述了计算机可读的存储介质，其中存储了处理程序，该处理程序用于使用元件来装配电路板的自动装配设备。当程序被处理器执行时，可以进行上述识别批次变换的方法。
独立权利要求13描述了使用元件来装配电路板的程序段。当程序段被处理器执行时，可以进行上述识别批次变换的方法。
这种程序段可以作为计算机可读的指令代码，用各种适当的编程语言，例如JAVA、C++等实现。这种程序段可以存储在计算机可读的存储介质(CD-Rom、DVD、可移动驱动器、易失性存储器(fluechtigerSpeicher)或非易失性存储器，内置存储器/处理器等)中。这种指令代码可以用计算机或者其它的可编程装置进行编程，使得执行期望的功能。此外，这种程序段可以在网络上例如因特网上提供，在需要时可由用户下载。
本发明既可以借助于计算机程序，也就是说软件，也可以借助一个或者多个特定的电路，也就是说使用硬件，或者以任意组合的形式，即借助于软件组件和硬件组件来实现。
本发明的其它优点和特征可以从以下对当前优选实施例的示例性描述中给出。
在附图中示意性地示出了图1已知的带有标记的电路板，用于在自动装配设备中识别电路板的位置，图2a至2e批次变换电路板上可能的局部检查标记的实施方式，图3a具有三个局部检查标记的产品变换识别元件，图3b具有全表面的标记的产品变换识别元件，图3c没有特定标记的产品变换识别元件，图4具有数据载体的产品变换识别元件，以及，图5具有计算单元的装配设备，该计算单元用来对识别电路板产品变换的方法进行控制。
在此需要指出，在附图中相同或者彼此相应的组件的参考标记仅仅在其第一个数字不同。
具体实施例方式
图1示出了从现有技术已知的电路板171，它具有三个标记175(所谓基准标记)对于同一批的所有的电路板171，标记175分别设置在电路板171表面上的相同位置上。当电路板171例如借助电路板输送系统进入到在自动装配设备中的装配区域内时，标记175用于对电路板171的位置进行精确测量。仅当电路板171的精确位置已知时，电子元件才能以预先给定的安装位置以较高的精度安放在电路板171上。
图2a至2e示出了可能的标记，它们可用于改变的电路板。根据本发明的实施例，改变的电路板应当在第一电路板和第二电路板之间进入到自动装配设备中，其中第一电路板属于第一批次，第二电路板属于第二批次。根据改变的电路板的特定标记，该改变的电路板也称为批次变换识别电路板或产品变换识别电路板，自动装配设备能够识别出一个批次变换在等候处理。相应地，正在执行的装配程序可以从从属于第一批次的第一装配程序转变到从属于第二批次的第二装配程序。
如图2a至2e所明显示出的那样，设置在产品变换识别电路板上的标记能够以多种不同的方法构成。产品变换识别电路板上的标记优选以显著的方式与待装配的电路板上的标记区分开来。例如产品变换识别电路板上可能的标记有双十字251、菱形252、正八角形253、圆形254或波浪符号255。
还需指出的是，产品变换识别电路板的标记也可以类似于待装配的电路板171的标记175，或者甚至可以是相同的。在这种情况下，产品变换识别电路板和待装配的电路板可以这样进行区分，即与电路板171相比，这些标记布置在产品变换识别电路板的不同位置上。
图3a示出了产品变换识别电路板或批次变换识别电路板350，在其上设置有三个波浪符号355。波浪符号355以显著的方式和待装配的电路板171的标记175区分开来。
图3b示出了批次变换识别电路板350，它具有一种连续的、全表面的波浪图案356作为可识别的标记。为了识别出识别电路板350，可以使用一种影像机，光学地对识别电路板350的表面的每个任意部段进行采集，并借助后置于影像机的图象分析装置进行识别。
图3c示出了一种批次变换识别电路板350，它与要装配的电路板比较，丝毫没有任何加上去的标记。因此，对于识别电路板350可以使用各种任意的板形元件，该识别电路板350具有同待装配的电路板相同或者至少类似的尺寸。
图4示出了一种产品变换识别电路板450，它在电路板表面中心有一个编码区458。编码区458当然也可以设置在识别电路板450上的其它位置。编码区可以由自动装配设备的一种电路板影像机来采集。其中优选直到对识别电路板450的相应位置(对于待装配的电路板，在该位置上设置有标记)进行光学采集而没有发现标记时，才对编码区458进行采集。
根据在这里示出的实施例，数据包含关于相应电路板的信息，例如制造商、制造地点、制造时间、电路板型号、发货编号和供货量等。使用这种方法，可以实现所谓的“可追踪性”，也就是说，对装配时用到的组件实现可追踪性。
图5示出了一种装配装置500，它用于自动地进行批次变换识别。装配装置500具有电路板输送系统510，通过该电路板输送系统510，电路板571、572沿着输送装置511被运送到装配区域505内。当然，在装配以后，已装配的电路板571、572从装配区域505移开。
这种用于识别批次变换的方法从电路板571的装配开始，为了在装配区域505内进行精确的位置测量，该电路板571具有标记575。这种装配借助装配头525进行，该装配头525与电路板影像机526一起可移动地支承在托臂521上。托臂521借助于未示出的滑块在直线导向装置520上沿运动方向522可移动地被支承。通过两个运动522和527的有针对性的叠加，既可以由装配头525、也可以由电路板影像机移到装配区域505的每个位置。
在电路板571装配以后，该电路板571是第一批次电路板中的最后一块电路板，电路板571从装配区域505内移出。同时，产品变换识别电路板550进入装配区域505内。产品变换识别电路板550具有特定标记555，该特定标记555以显著的方式区别于标记575。在标记555被作为批次变换识别标记被识别出以后，在用于控制自动装配设备500的计算单元580中选择出改变的装配程序。在移开产品变换识别电路板550和电路板572(该电路板572是第二批次的第一电路板)移入之后，以该改变的装配程序对第二批次的全部电路板572进行装配。
为了安全地运输电路板，电路板571和572以及产品变换识别电路板550各自借助一个由于表示清楚的原因而未示出的电路板夹紧装置进行固定。
需要指出的是，这里所述的实施方式仅仅是本发明可能实施变型中的有限选择。也可以将单个实施方式的特征以合适的方式进行组合，从而对专业技术人员来说，通过在此详尽说明的实施变型，多种不同的实施方式是显而易见的。
权利要求
1.在借助于自动装配设备(500)自动地装配电路板(571、572)时识别产品变换的方法，具有下列步骤● 在使用第一装配程序的情况下，装配至少一个第一电路板(571)，● 输送产品变换识别元件(550)，该产品变换识别元件(550)具有电路板的形状，● 借助于自动装配设备(500)的采集装置(527)对产品变换识别元件(550)进行识别，● 在使用第二装配程序的情况下，装配至少一个第二电路板(572)。
2.根据权利要求1所述的方法，在该方法中，所述产品变换识别元件(550)被输送到自动装配设备(500)的装配区域(505)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，在该方法中，借助于电路板输送系统(510)实现所述产品变换识别元件(550)的输送。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，在该方法中，所述产品变换识别元件(550)在它的光学状态图方面既区别于第一电路板(571)，又区别于第二电路板(572)。
5.根据权利要求4所述的方法，在该方法中，所述产品变换识别元件(550)与所述两个电路板(571，572)相比具有至少一个不同的标记(555)。
6.根据权利要求4到5中任一项所述的方法，在该方法中，所述产品变换识别元件(350，550)具有标记(356)，该标记(356)基本上在产品变换识别元件(350)的整个表面上延伸。
7.根据权利要求4到6中任一项所述的方法，在该方法中，使用电路板影像机(526)作为采集装置。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，在该方法中，在对产品变换识别元件(550)进行识别后，关于第二电路板(572)的批次的数据被自动装配设备(500)读入。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的方法，在该方法中，通过对所述产品变换识别元件(550)的识别，所述自动装配设备(500)进行预定的产品变换专门过程。
10.根据权利要求9所述的方法，在该方法中，所述产品变换专门过程包括以下方法步骤中的至少一个步骤● 移开产品变换识别元件(550)，● 将装配程序从第一装配程序转换到第二装配程序，● 在显示设备上输出产品变换信息，● 将产品变换信息传递到自动装配设备(500)的控制装置(580)上，●使用第二装配程序继续进行装配。
11.使用元件来装配电路板(571，572)的自动装配设备，该自动装配设备具有处理器(580)，该处理器(580)设置为可以执行根据权利要求1到10中任一项所述的方法。
12.计算机可读的存储介质，在该存储介质中存储有以元件来装配电路板(571，572)的程序，当该程序由处理器(580)运行时，该程序用于执行根据权利要求1到10中任一项所述的方法。
13.用于以元件来装配电路板(571，572)的程序段，当该程序段由处理器运行时，该程序段用于执行根据权利要求1到10中任一项所述的方法。
全文摘要
本发明描述了一种借助于自动装配设备(500)自动地装配电路板(571、572)时识别产品变换的方法，该方法具有下列步骤(a)在使用第一装配程序的情况下，装配至少一个第一电路板(571)，(b)输送产品变换识别元件(550)，该产品变换识别元件(550)具有电路板的形状，(c)借助于自动装配设备(500)的采集装置(527)对产品变换识别元件(550)进行识别，和(d)在使用第二装配程序的情况下，装配至少一个第二电路板(572)。为识别产品变换识别元件(550)，优选使用电路板影像机(525)。由此为实施本发明可以使用本来存在于自动装配设备中的传感器。
文档编号H05K3/30GK101094587SQ20071011188
公开日2007年12月26日 申请日期2007年6月20日 优先权日2006年6月20日
发明者M·施朗 申请人:西门子公司