في هذه المقالة، آلة SMT يشير تحديدًا إلى نظام آلي آلة الالتقاط والوضع تُستخدم هذه التقنية خلال مرحلة وضع المكونات في تجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB). وهي تتبع بيانات الإنتاج المُعدة مسبقًا، وتحدد الموضع الفعلي للوحة الدوائر المطبوعة، وتلتقط المكونات من مواقع الإمداد المُتحكم بها، وتقيس موضعها واتجاهها، وتصحح إحداثيات وضعها، ثم تُطلقها في مواقع لوحة الدوائر المطبوعة المُبرمجة.
يمكن تلخيص عملية التشغيل على النحو التالي:
بيانات الإنتاج ← تحديد موضع لوحة الدوائر المطبوعة ← عرض المكونات ← الالتقاط ← القياس البصري ← تصحيح الإحداثيات ← التموضع ← التكرار
تُعد هذه العملية عالية المستوى شائعة في جميع معدات وضع SMT، على الرغم من أن تصميمات الرأس الدقيقة وترتيبات الكاميرا وطرق الالتقاط وتسلسلات التحكم تختلف باختلاف منصة الآلة وتكوينها.
1. بيانات الإنتاج تُهيئ عملية التوظيف
قبل بدء عملية التثبيت الفعلي، تتلقى الآلة معلومات الإنتاج التي تحدد المكونات المطلوبة ومكان وضع كل مكون على لوحة الدوائر المطبوعة.
قد تتضمن هذه المعلومات ما يلي:
-
لوحة الدوائر المطبوعة أو برنامج المنتج
-
هويات المكونات ومعلومات الحزمة
-
إحداثيات لوحة الدوائر المطبوعة المبرمجة
-
مهام التوريد
-
تخصيصات الفوهة أو أداة الالتقاط
-
معلومات ائتمانية خاصة بلوحات الدوائر المطبوعة
-
تسلسل التوزيع المخطط له
لا تحدد الآلة مواقع المكونات بشكل مستقل. يحدد برنامج الإنتاج الموضع المقصود، بينما تربط أنظمة تحديد المواقع والقياس والتحكم هذه المعلومات بلوحة الدوائر المطبوعة وحالة المكونات الفعلية داخل الجهاز.
2. تدخل لوحة الدوائر المطبوعة وتثبت موضعها
تبدأ عملية وضع اللوحة عندما تدخل لوحة الدوائر المطبوعة إلى الآلة من خلال ناقل أو نظام آخر مدعوم لمعالجة اللوحات.
بحسب تصميم الآلة، قد تُستخدم قضبان أو موانع أو مشابك أو آليات دعم اللوحة لتثبيت لوحة الدوائر المطبوعة في وضع ثابت أثناء وضع المكونات. ثم تحدد الآلة العلاقة بين موضع لوحة الدوائر المطبوعة الفعلي والإحداثيات المخزنة في برنامج الإنتاج.
كيف تدعم علامات تحديد المواقع على لوحات الدوائر المطبوعة عملية تحديد المواقع
تُعد علامات التتبع على لوحة الدوائر المطبوعة علامات مرجعية يمكن التعرف عليها، وتساعد عادةً نظام الرؤية في تحديد موضع اللوحة واتجاهها وإزاحتها.
قد تقيس الآلة نقاط المرجعية هذه وتقارن مواقعها الفعلية ببيانات البرنامج المتوقعة. وهذا يسمح لنظام التحكم بمراعاة الاختلافات في:
-
موضع المحور السيني
-
موضع المحور Y
-
تدوير اللوح
3. يقدم نظام التوريد المكون
أثناء عملية وضع المكونات، يقوم نظام إمداد المكونات بتقديم المكون المطلوب في موضع التقاط محدد. بالنسبة للمكونات المغلفة بشريط لاصق، وحدة تغذية SMT يقوم عادةً بتقديم المكون وتجهيزه للاستلام.
يمكن توفير المكونات من خلال:
-
مغذيات الشريط
-
صواني
-
أنابيب أو أعواد
-
أنظمة الإمداد الأخرى المدعومة
يوفر نظام التوريد المكون المطلوب للاستلام، ولكنه لا يقوم بوضع المكون على لوحة الدوائر المطبوعة.
على سبيل المثال، يقوم جهاز تغذية الشريط بتحريك شريط النقل حتى يصل المكون المطلوب إلى منطقة الالتقاط، بينما يقوم نظام الصواني بعرض المكونات في مواقع محددة على الصواني. وتستخدم أنظمة التوريد الأخرى طرق عرض مختلفة تبعًا لتغليف المكونات وتكوين الآلة.
4. الفوهة تلتقط المكون
بمجرد توفر المكون في موضع الالتقاط، يتحرك رأس الوضع نحو منطقة التوريد.
تتصل فوهة مناسبة أو أداة التقاط بالمكون وتثبته أثناء تحريكه. يُستخدم الشفط عادةً مع العديد من مكونات التثبيت السطحي، على الرغم من أن طرق الالتقاط تختلف باختلاف نوع المكون وتصميم الجهاز.
تؤدي الفوهة ورأس التثبيت وظائف مختلفة:
-
فوهة: يقوم بالاتصال بالمكون، ثم يمسكه ويحرره.
-
رئيس قسم التوظيف: يحمل وينقل الفوهة أو أداة الالتقاط بين مراحل التشغيل.
تتفاعل الفوهة مباشرة مع المكون، بينما يوفر رأس الوضع الحركة المتحكم بها اللازمة للالتقاط والقياس والوضع.
اعتمادًا على منصة الآلة، قد يتضمن تأكيد الالتقاط ردود فعل المستشعر، ومعلومات الفراغ، وبيانات الرؤية، أو طرقًا أخرى مدعومة.
5. قياس النظر وتصحيح الوضع
بعد عملية الالتقاط، قد لا يكون المكون متمركزًا تمامًا أو موجهًا بشكل صحيح على الفوهة. قبل التثبيت، قد يقيس نظام الرؤية موضعه واتجاهه الفعليين.
قياس رؤية المكونات
قد يقوم نظام الرؤية المكانية بتقييم ما يلي:
-
وجود المكون
-
موضع المكون بالنسبة للفوهة
-
التوجيه الدوراني
-
حواف أو أشكال أو سمات مميزة
-
هل حالة الاستلام مقبولة؟
توفر مرحلة القياس هذه معلومات حول حالة الالتقاط الفعلية للمكون قبل وضعه.
تصحيح الإزاحة والدوران
قد يجمع نظام التحكم بين ما يلي:
-
إحداثيات المكونات المبرمجة
-
قياسات موضع لوحة الدوائر المطبوعة
-
قياسات موضع المكونات
-
معلومات التناوب
باستخدام هذه المعلومات، قد يقوم نظام التحكم بحساب التصحيحات لما يلي:
-
موضع المحور السيني
-
موضع المحور Y
-
دوران المكون
-
إحداثيات الموقع النهائي
على سبيل المثال، إذا تم تدوير أحد المكونات قليلاً بعد التقاطه، فيمكن لنظام التحكم حساب التصحيح المطلوب قبل أن يقوم نظام الحركة بنقله إلى الموقع المستهدف.
يختلف ترتيب الكاميرا الدقيق وطريقة التصحيح وحسابات البرامج حسب منصة الآلة، ولا ينبغي اعتبارها متطابقة في جميع أنظمة وضع SMT.
رؤية الموضع مقابل منطقة الاهتمام
تخدم تقنية تحديد المواقع البصرية والفحص البصري الآلي أغراضًا مختلفة.
-
رؤية التوظيف: يقيس موضع المكون واتجاهه قبل وضعه حتى تتمكن الآلة من تنفيذ عملية الوضع.
-
منطقة الاهتمام: يقوم بفحص لوحة الدوائر المطبوعة المجمعة بعد وضعها أو إعادة تدفقها، وذلك حسب مكان وضع نظام الفحص في عملية الإنتاج.
تُساعد تقنية الرؤية المكانية في تحديد موضع المكونات قبل وصولها إلى لوحة الدوائر المطبوعة، بينما تُقيّم تقنية الفحص البصري الآلي نتائج تجميع لوحة الدوائر المطبوعة. فهما ليسا النظام نفسه أو الوظيفة نفسها.
6. رأس التثبيت يحرك ويضع المكون
بعد حساب تصحيحات الموضع والدوران المطلوبة، يقوم نظام الحركة بتوجيه رأس الوضع لحمل المكون نحو موقعه المبرمج على لوحة الدوائر المطبوعة.
قد تتضمن عملية الزرع ما يلي:
-
التحرك نحو إحداثيات الهدف المصححة
-
تدوير المكونات عند الحاجة
-
خفض متحكم به نحو ارتفاع الوضع المبرمج
-
التحرير في الموضع المقصود على لوحة الدوائر المطبوعة
في عملية إعادة اللحام القياسية، يُوضع المكون عادةً على طبقة من معجون اللحام مطبوعة مسبقًا على لوحة الدوائر المطبوعة. تساعد لزوجة معجون اللحام على تثبيت المكون مؤقتًا في مكانه، لكن آلة التثبيت لا تُنشئ وصلة اللحام الدائمة.
عادةً ما يتم تشكيل الوصلات الكهربائية والميكانيكية الدائمة في وقت لاحق أثناء عملية اللحام بالتدفق.
7. تتكرر دورة التوظيف
تقوم الآلة بتكرار الدورة الوظيفية للمكونات المطلوبة في برنامج الإنتاج:
حاضر ← اختر ← قس ← صحّح ← انقل ← ضع ← كرر
اعتمادًا على تكوين الآلة، قد يشمل الإنتاج فوهات متعددة، ورؤوس وضع متعددة، وعمليات التقاط أو وضع متوازية، أو مسارات ألواح متعددة أو مواقع عمل متعددة.
قد تغير هذه التكوينات كيفية تداخل العمليات، لكن العلاقة الوظيفية نفسها تبقى كما هي: يتم عرض المكونات واختيارها وقياسها وتصحيحها ووضعها وفقًا لمعلومات الإنتاج المعدة.
ماذا يحدث عندما تفشل عملية الالتقاط أو التعرف؟
إذا لم تتمكن الآلة من تأكيد عملية الالتقاط أو الحصول على نتيجة تعرف مقبولة، فإن استجابتها تعتمد على منصة الآلة وإعدادات البرنامج وحالة الخطأ.
قد تقوم الآلة بما يلي:
-
أعد محاولة العملية
-
ارفض المكون
-
سجل خطأً أو حدث إنتاجي
-
أوقف العملية
-
طلب انتباه المشغل
تعتمد الأسباب التفصيلية وتفسير الإنذارات والإجراءات التصحيحية على الآلة المحددة وتنتمي إلى موارد استكشاف الأخطاء وإصلاحها الخاصة بالمعدات.
ماذا يحدث بعد وضع المكونات؟
بعد وضع المكونات المطلوبة، تغادر لوحة الدوائر المطبوعة آلة الوضع وتنتقل إلى مرحلة التصنيع التالية.
التسلسل النموذجي هو:
تركيب لوحة الدوائر المطبوعة ← لحام إعادة التدفق ← الفحص
أثناء عملية إعادة اللحام، يتم تسخين معجون اللحام لتشكيل وصلات لحام دائمة بين أطراف المكونات ووسادات لوحة الدوائر المطبوعة. بعد ذلك، يمكن لأجهزة الفحص تقييم وضع المكونات ولحامها وظروف التجميع الأخرى وفقًا لعملية الإنتاج.
لذا، فإن وضع المكونات ولحامها الدائم وظيفتان منفصلتان. تقوم آلة الالتقاط والوضع بوضع المكونات، بينما تشكل عملية إعادة التدفق وصلات اللحام.
كيفية تطبيق آلات ASM/SIPLACE لعملية التموضع هذه
آلات وضع SMT من نوع ASM/SIPLACE تطبيق نفس التسلسل العام لإمداد المكونات المبرمجة، والتقاطها، وقياسها، وتصحيحها، ووضعها على لوحة الدوائر المطبوعة.
قد تختلف أجيال وتكوينات الآلات المتاحة في إعداد رأس الطباعة، وأنظمة التزويد المدعومة، ومعالجة اللوحات، ووظائف البرامج. عند تقييم أي آلة، تأكد من مطابقة أبعاد لوحة الدوائر المطبوعة المطلوبة، ونطاق المكونات والتغليف، وحجم الإنتاج، وتكوين خط الإنتاج الحالي مع مواصفات الجهاز الفعلية.
استكشف آلات وضع ASM/SIPLACE المتاحة، أو قدم متطلباتك الخاصة بلوحة الدوائر المطبوعة والمكونات والإنتاج عند تقييم تكوين معين.
الأسئلة الشائعة حول كيفية عمل آلات SMT
كيف تعمل آلة التجميع والتركيب السطحي (SMT)؟
تتبع آلة SMT pick-and-place بيانات الإنتاج المعدة مسبقًا، وتحدد موضع لوحة الدوائر المطبوعة، وتستقبل المكونات من نظام الإمداد، وتلتقطها بفوهة، وتقيس موضعها واتجاهها، وتصحح إحداثيات الوضع، وتطلقها في مواقع لوحة الدوائر المطبوعة المبرمجة.
كيف تعرف الآلة مكان وضع كل مكون؟
تستخدم الآلة بيانات الإنتاج التي تحتوي على إحداثيات المكونات والمعلومات ذات الصلة. وتساعد قياسات موضع لوحة الدوائر المطبوعة وقياسات المكونات نظام التحكم في حساب موضع الهدف المصحح.
ما الفرق بين الفوهة ورأس التوزيع؟
تلامس الفوهة المكون، وتثبته، ثم تطلقه. يحمل رأس التثبيت الفوهة أو أداة الالتقاط ويحركها بين موضع التزويد، ومرحلة القياس، وموقع وضع لوحة الدوائر المطبوعة.
هل تقوم آلة وضع المكونات بتقنية SMT بلحام المكونات؟
لا. تقوم آلة وضع المكونات بوضعها على لوحة الدوائر المطبوعة. وعادةً ما تتشكل وصلات اللحام الدائمة بعد ذلك أثناء عملية اللحام بالتدفق.
خاتمة: تجمع آلة التجميع السطحي (SMT) بين بيانات الإنتاج المبرمجة، وتحديد موضع لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، وإمداد المكونات المُتحكم به، والتقاط الفوهات، والقياس البصري، وتصحيح نظام التحكم، وحركة رأس التجميع لوضع المكونات في مواقع مُبرمجة على لوحة الدوائر المطبوعة. بعد اكتمال دورة التجميع، تنتقل اللوحة إلى عملية إعادة اللحام بالتدفق والفحص.