Dans cet article, un Machine CMS se réfère spécifiquement à un système automatisé machine de prélèvement et de placement Utilisée lors de l'étape de placement des composants dans l'assemblage des cartes de circuits imprimés (PCB), cette machine suit les données de production préparées, détermine la position réelle de la carte, prélève les composants à partir de positions d'alimentation contrôlées, mesure leur position et leur orientation, corrige les coordonnées de placement et les dépose aux emplacements programmés sur la carte.
Le processus opérationnel peut être résumé comme suit :
Données de production → Positionnement du circuit imprimé → Présentation des composants → Prise → Mesure visuelle → Correction des coordonnées → Placement → Répétition
Ce processus de haut niveau est commun à tous les équipements de placement SMT, bien que la conception exacte des têtes, la disposition des caméras, les méthodes de prélèvement et les séquences de contrôle varient selon la plateforme et la configuration de la machine.
1. Les données de production préparent le processus de placement
Avant le placement physique, la machine reçoit des informations de production qui définissent les composants nécessaires et leur emplacement sur le circuit imprimé.
Ces informations peuvent inclure :
-
Programme de circuit imprimé ou de produit
-
Identités des composants et informations sur l'emballage
-
Coordonnées du circuit imprimé programmé
-
Affectations de fournitures
-
Affectation des buses ou des outils de prélèvement
-
Informations fiduciaires sur les PCB
-
Séquence de placement prévue
La machine ne détermine pas elle-même l'emplacement des composants. Le programme de production définit le placement prévu, tandis que les systèmes de positionnement, de mesure et de contrôle relient cette information aux conditions réelles du circuit imprimé et des composants à l'intérieur de l'équipement.
2. Le circuit imprimé entre et se met en position.
Le processus de placement commence lorsque la carte PCB entre dans la machine par l'intermédiaire d'un convoyeur ou d'un autre système de manutention de cartes compatible.
Selon la conception de la machine, des rails, des butées, des pinces ou des mécanismes de support de carte peuvent maintenir la carte de circuit imprimé en position stable pendant le placement des composants. La machine détermine ensuite la relation entre la position réelle de la carte et les coordonnées enregistrées dans le programme de production.
Comment les repères de circuit imprimé facilitent le positionnement
Les repères de circuit imprimé sont des marques de référence reconnaissables qui aident généralement le système de vision à déterminer la position, l'orientation et le décalage de la carte.
La machine peut mesurer ces points de référence et comparer leurs positions réelles aux données de programme attendues. Cela permet au système de contrôle de prendre en compte les différences de :
-
Position sur l'axe X
-
Position sur l'axe Y
-
Rotation du plateau
3. Le système d'approvisionnement présente le composant
Lors du processus de placement, le système d'approvisionnement en composants présente le composant requis à une position de prélèvement contrôlée. Pour les composants conditionnés sur bande, un Alimentateur CMS fait généralement avancer et présenter le composant pour le ramassage.
Les composants peuvent être fournis par :
-
Chargeurs de bande
-
Plateaux
-
Tubes ou bâtonnets
-
Autres systèmes d'approvisionnement pris en charge
Le système d'approvisionnement met le composant nécessaire à disposition pour prélèvement. Il ne place pas le composant sur le circuit imprimé.
Par exemple, un chargeur de bande fait avancer la bande porteuse jusqu'à ce que le composant requis atteigne la zone de prélèvement, tandis qu'un système de plateaux présente les composants à des positions prédéfinies. D'autres formats d'alimentation utilisent des méthodes de présentation différentes selon le conditionnement des composants et la configuration de la machine.
4. La buse prélève le composant
Une fois le composant disponible à l'emplacement de prélèvement, la tête de placement se déplace vers la zone d'approvisionnement.
Une buse ou un outil de préhension adapté entre en contact avec le composant et le maintient en place pour son déplacement. Le vide est couramment utilisé pour de nombreux composants CMS, bien que les méthodes de préhension varient selon le type de composant et la conception de l'équipement.
La buse et la tête de placement remplissent des fonctions différentes :
-
Ajutage: Entre en contact avec le composant, le maintient en place et le relâche.
-
Responsable du placement : Transporte et déplace la buse ou l'outil de prélèvement entre les différentes étapes de fonctionnement.
La buse interagit directement avec le composant, tandis que la tête de placement assure le mouvement contrôlé nécessaire à la prise en charge, à la mesure et au positionnement.
Selon la plateforme de la machine, la confirmation de prise en charge peut impliquer un retour d'information de capteur, des informations sur le vide, des données de vision ou d'autres méthodes prises en charge.
5. Mesure et correction du positionnement de la vision
Après la prise en charge, le composant peut ne pas être parfaitement centré ou correctement orienté sur la buse. Avant sa mise en place, le système de vision peut mesurer sa position et son orientation réelles.
Mesure de la vision des composants
Le système de vision de positionnement peut évaluer :
-
Présence des composants
-
Position du composant par rapport à la buse
-
Orientation rotationnelle
-
Bords, formes ou caractéristiques reconnaissables
-
Si les conditions de ramassage sont acceptables
Cette étape de mesure fournit des informations sur l'état réel de captation du composant avant sa mise en place.
Correction du décalage et de la rotation
Le système de contrôle peut combiner :
-
Coordonnées des composants programmés
-
mesures de position du circuit imprimé
-
Mesures de position des composants
-
Informations sur la rotation
À partir de ces informations, le système de contrôle peut calculer des corrections pour :
-
Position sur l'axe X
-
Position sur l'axe Y
-
Rotation des composants
-
Coordonnées de placement final
Par exemple, si un composant est légèrement pivoté après sa prise en charge, le système de contrôle peut calculer la correction nécessaire avant que le système de mouvement ne le déplace vers l'emplacement cible.
La configuration exacte de la caméra, la méthode de correction et le calcul logiciel varient selon la plateforme machine et ne doivent pas être considérés comme identiques pour tous les systèmes de placement CMS.
Vision du positionnement vs AOI
Le positionnement par vision et l'inspection optique automatisée servent des objectifs différents.
-
Vision du placement : Mesure la position et l'orientation des composants avant leur placement afin que la machine puisse exécuter l'opération de placement.
-
AOI : Inspecte le circuit imprimé assemblé après placement ou refusion, selon l'endroit où se situe le système d'inspection dans le processus de production.
La vision de placement permet de positionner le composant avant qu'il n'atteigne le circuit imprimé, tandis que l'AOI évalue les résultats d'assemblage du circuit imprimé. Ce ne sont ni le même système ni la même fonction.
6. La tête de placement déplace et positionne le composant
Une fois les corrections de position et de rotation requises calculées, le système de mouvement dirige la tête de placement vers son emplacement programmé sur le circuit imprimé.
L'opération de placement peut comprendre :
-
Déplacement vers la coordonnée cible corrigée
-
Rotation des composants si nécessaire
-
Descente contrôlée vers la hauteur de placement programmée
-
Libérer à la position prévue sur le circuit imprimé
Lors d'un processus de refusion standard, le composant est généralement placé sur des dépôts de pâte à braser préalablement imprimés sur le circuit imprimé. L'adhérence de la pâte à braser permet de maintenir temporairement le composant en place, mais la machine de placement ne crée pas la soudure définitive.
Les connexions électriques et mécaniques permanentes sont généralement formées ultérieurement lors du brasage par refusion.
7. Le cycle de placement se répète
La machine répète le cycle fonctionnel pour les composants requis par le programme de production :
Présenter → Choisir → Mesurer → Corriger → Déplacer → Placer → Répéter
Selon la configuration de la machine, la production peut impliquer plusieurs buses, plusieurs têtes de placement, des opérations de prélèvement ou de placement parallèles, ou plusieurs voies de cartes ou positions de travail.
Ces configurations peuvent modifier la façon dont les opérations se chevauchent, mais la même relation fonctionnelle demeure : les composants sont présentés, sélectionnés, mesurés, corrigés et placés conformément aux informations de production préparées.
Que se passe-t-il lorsque la prise en charge ou la reconnaissance échoue ?
Si la machine ne peut pas confirmer une prise en charge ou obtenir un résultat de reconnaissance acceptable, sa réponse dépend de la plateforme de la machine, des paramètres du programme et de la condition d'erreur.
La machine peut :
-
Réessayez l'opération
-
Rejeter le composant
-
Enregistrer une erreur ou un événement de production
-
Arrêtez le processus
-
Demander l'attention de l'opérateur
Les causes détaillées, l'interprétation des alarmes et les procédures correctives dépendent de la machine en question et font partie des ressources de dépannage spécifiques à l'équipement.
Que se passe-t-il après le placement des composants ?
Une fois les composants requis placés, la carte PCB quitte la machine de placement et passe à l'étape de fabrication suivante.
La séquence typique est la suivante :
Placement du circuit imprimé → Soudage par refusion → Inspection
Lors du refusion, la pâte à braser est chauffée afin de former des joints de soudure permanents entre les terminaisons des composants et les pastilles du circuit imprimé. Les équipements d'inspection peuvent ensuite évaluer le positionnement, la soudure et les autres conditions d'assemblage conformément au processus de production.
Le placement des composants et le brasage définitif sont donc des fonctions distinctes. La machine de placement positionne les composants, tandis que le processus de refusion forme les joints de soudure.
Comment les machines ASM/SIPLACE appliquent ce processus de placement
Machines de placement CMS ASM/SIPLACE appliquer la même séquence générale d'alimentation, de prélèvement, de mesure, de correction et de placement des composants programmés sur le circuit imprimé.
Les générations et configurations de machines disponibles peuvent différer au niveau de la configuration de la tête de placement, des systèmes d'alimentation pris en charge, de la gestion des cartes et des fonctions logicielles. Lors de l'évaluation d'une machine, il convient de vérifier que les dimensions requises des circuits imprimés, la gamme de composants et de boîtiers, le volume de production et la configuration de la ligne existante correspondent aux spécifications de l'équipement.
Explorez les machines de placement ASM/SIPLACE disponibles ou indiquez vos exigences en matière de PCB, de composants et de production lors de l'évaluation d'une configuration spécifique.
Questions fréquentes sur le fonctionnement des machines SMT
Comment fonctionne une machine de placement SMT ?
Une machine de placement SMT suit les données de production préparées, établit la position du circuit imprimé, reçoit les composants d'un système d'approvisionnement, les prélève avec une buse, mesure leur position et leur orientation, corrige les coordonnées de placement et les dépose aux emplacements programmés du circuit imprimé.
Comment la machine sait-elle où placer chaque composant ?
La machine utilise des données de production contenant les coordonnées des composants et les informations associées. Les mesures de position du circuit imprimé et des composants permettent au système de contrôle de calculer la cible de placement corrigée.
Quelle est la différence entre une buse et une tête de placement ?
La buse entre en contact avec le composant, le maintient et le libère. La tête de placement transporte et déplace la buse ou l'outil de prélèvement entre la position d'alimentation, l'étage de mesure et l'emplacement de placement sur le circuit imprimé.
Une machine de placement CMS soude-t-elle les composants ?
Non. La machine de placement positionne les composants sur le circuit imprimé. Les joints de soudure permanents sont généralement formés ultérieurement lors du brasage par refusion.
Conclusion: Une machine de placement de composants CMS (composants montés en surface) combine les données de production programmées, le positionnement du circuit imprimé, l'alimentation contrôlée des composants, le prélèvement par buse, la mesure par vision, la correction du système de contrôle et le déplacement de la tête de placement pour placer les composants aux emplacements programmés sur le circuit imprimé. Une fois le cycle de placement terminé, la carte est soumise au brasage par refusion et à l'inspection.