Trong bài viết này, một Máy SMT đề cập cụ thể đến một hệ thống tự động. máy gắp và đặt Được sử dụng trong giai đoạn đặt linh kiện của quá trình lắp ráp mạch in (PCB). Nó tuân theo dữ liệu sản xuất đã được chuẩn bị, xác định vị trí thực tế trên PCB, lấy linh kiện từ các vị trí cung cấp được kiểm soát, đo vị trí và hướng của chúng, hiệu chỉnh tọa độ đặt và thả chúng vào các vị trí đã được lập trình trên PCB.
Quá trình vận hành có thể được tóm tắt như sau:
Dữ liệu sản xuất → Định vị PCB → Trình bày linh kiện → Lấy linh kiện → Đo lường bằng hệ thống thị giác → Hiệu chỉnh tọa độ → Đặt linh kiện → Lặp lại
Quy trình cấp cao này khá phổ biến trên các thiết bị đặt linh kiện SMT, mặc dù thiết kế đầu linh kiện, bố trí camera, phương pháp gắp và trình tự điều khiển cụ thể có thể khác nhau tùy thuộc vào nền tảng và cấu hình máy.
1. Dữ liệu sản xuất chuẩn bị cho quá trình bố trí nhân sự
Trước khi bắt đầu quá trình lắp ráp vật lý, máy sẽ nhận thông tin sản xuất xác định các linh kiện cần thiết và vị trí đặt từng linh kiện trên bảng mạch in (PCB).
Thông tin này có thể bao gồm:
-
Chương trình PCB hoặc sản phẩm
-
Thông tin nhận dạng linh kiện và thông tin đóng gói
-
Tọa độ PCB được lập trình
-
Nhiệm vụ cung ứng
-
Nhiệm vụ của vòi phun hoặc dụng cụ gắp
-
Thông tin xác thực PCB
-
Trình tự sắp xếp dự kiến
Máy móc không tự quyết định vị trí các linh kiện. Chương trình sản xuất xác định vị trí dự kiến, trong khi các hệ thống định vị, đo lường và điều khiển liên kết thông tin đó với tình trạng thực tế của mạch in và linh kiện bên trong thiết bị.
2. Bo mạch PCB đi vào và thiết lập vị trí của nó
Quá trình lắp đặt bắt đầu khi bo mạch in (PCB) được đưa vào máy thông qua băng chuyền hoặc hệ thống xử lý bo mạch hỗ trợ khác.
Tùy thuộc vào thiết kế máy, các thanh dẫn hướng, chốt chặn, kẹp hoặc cơ cấu đỡ bo mạch có thể giữ PCB ở vị trí ổn định trong quá trình đặt linh kiện. Sau đó, máy sẽ xác định mối quan hệ giữa vị trí thực tế của PCB và tọa độ được lưu trữ trong chương trình sản xuất.
Các điểm đánh dấu trên PCB hỗ trợ định vị như thế nào?
Các điểm định vị trên mạch in (PCB fiducials) là những dấu hiệu tham chiếu dễ nhận biết, thường giúp hệ thống thị giác xác định vị trí, hướng và độ lệch của bo mạch.
Máy có thể đo các điểm tham chiếu này và so sánh vị trí thực tế của chúng với dữ liệu chương trình dự kiến. Điều này cho phép hệ thống điều khiển tính đến sự khác biệt trong:
-
Vị trí trục X
-
Vị trí trục Y
-
luân chuyển hội đồng quản trị
3. Hệ thống cung ứng giới thiệu thành phần
Trong quá trình lắp đặt, hệ thống cung cấp linh kiện sẽ đưa linh kiện cần thiết đến vị trí lấy linh kiện được kiểm soát. Đối với các linh kiện được đóng gói dạng băng, một Bộ cấp liệu SMT thường xuyên đề xuất và giới thiệu thành phần để lấy hàng.
Các linh kiện có thể được cung cấp thông qua:
-
Bộ cấp băng
-
Khay
-
Ống hoặc que
-
Các hệ thống cung ứng được hỗ trợ khác
Hệ thống cung ứng giúp chuẩn bị linh kiện cần thiết để lấy. Nó không trực tiếp đặt linh kiện lên mạch in.
Ví dụ, bộ cấp băng sẽ đẩy băng tải đến khi linh kiện cần thiết đến khu vực lấy hàng, trong khi hệ thống khay sẽ đưa các linh kiện đến các vị trí khay đã biết. Các định dạng cung cấp khác sử dụng các phương pháp trình bày khác nhau tùy thuộc vào bao bì linh kiện và cấu hình máy.
4. Vòi phun nhặt lấy linh kiện
Khi linh kiện đã có sẵn tại vị trí lấy, đầu đặt sẽ di chuyển về phía khu vực cấp liệu.
Một đầu hút hoặc dụng cụ gắp phù hợp sẽ tiếp xúc với linh kiện và giữ nó để di chuyển. Hút chân không thường được sử dụng cho nhiều linh kiện gắn trên bề mặt, mặc dù phương pháp gắp có thể khác nhau tùy thuộc vào loại linh kiện và thiết kế thiết bị.
Đầu phun và đầu định vị thực hiện các chức năng khác nhau:
-
Vòi phun: Tiếp xúc, giữ và nhả linh kiện.
-
Đầu đặt: Mang và di chuyển vòi phun hoặc dụng cụ gắp giữa các giai đoạn vận hành.
Đầu phun tương tác trực tiếp với chi tiết, trong khi đầu định vị cung cấp chuyển động được điều khiển cần thiết cho việc nhặt, đo và định vị.
Tùy thuộc vào nền tảng máy móc, việc xác nhận lấy hàng có thể bao gồm phản hồi từ cảm biến, thông tin hút chân không, dữ liệu hình ảnh hoặc các phương pháp được hỗ trợ khác.
5. Đo thị lực và hiệu chỉnh vị trí
Sau khi lấy ra, linh kiện có thể không được căn giữa hoàn hảo hoặc định hướng chính xác trên vòi phun. Trước khi đặt vào vị trí, hệ thống thị giác có thể đo vị trí và hướng thực tế của nó.
Đo lường thị giác thành phần
Hệ thống thị giác định vị có thể đánh giá:
-
Sự hiện diện của thành phần
-
Vị trí của linh kiện so với vòi phun
-
Định hướng quay
-
Các cạnh, hình dạng hoặc đặc điểm dễ nhận biết
-
Liệu tình trạng xe nhận hàng có thể chấp nhận được hay không
Giai đoạn đo lường này cung cấp thông tin về tình trạng thực tế của linh kiện trước khi đặt vào vị trí.
Hiệu chỉnh độ lệch và xoay
Hệ thống điều khiển có thể kết hợp:
-
Tọa độ thành phần được lập trình
-
Đo vị trí PCB
-
Đo vị trí linh kiện
-
Thông tin xoay
Dựa trên thông tin này, hệ thống điều khiển có thể tính toán các hiệu chỉnh cho:
-
Vị trí trục X
-
Vị trí trục Y
-
Xoay linh kiện
-
Tọa độ vị trí cuối cùng
Ví dụ, nếu một bộ phận bị xoay nhẹ sau khi được lấy lên, hệ thống điều khiển có thể tính toán độ hiệu chỉnh cần thiết trước khi hệ thống chuyển động đưa nó đến vị trí mục tiêu.
Cách bố trí camera, phương pháp hiệu chỉnh và tính toán phần mềm cụ thể sẽ khác nhau tùy thuộc vào nền tảng máy móc và không nên được coi là giống nhau trên tất cả các hệ thống đặt linh kiện SMT.
Tầm nhìn định vị so với AOI
Thị giác định vị và kiểm tra quang học tự động phục vụ các mục đích khác nhau.
-
Tầm nhìn định vị: Đo vị trí và hướng của linh kiện trước khi đặt để máy có thể thực hiện thao tác đặt linh kiện.
-
AOI: Kiểm tra mạch in (PCB) đã lắp ráp sau khi đặt linh kiện hoặc hàn chảy, tùy thuộc vào vị trí của hệ thống kiểm tra trong quy trình sản xuất.
Hệ thống thị giác định vị hỗ trợ việc định vị linh kiện trước khi chúng được gắn lên mạch in, trong khi hệ thống quang học tự động (AOI) đánh giá kết quả lắp ráp mạch in. Chúng không phải là cùng một hệ thống hoặc cùng một chức năng.
6. Đầu định vị di chuyển và đặt linh kiện vào vị trí.
Sau khi tính toán xong các hiệu chỉnh vị trí và xoay cần thiết, hệ thống chuyển động sẽ điều khiển đầu đặt linh kiện di chuyển đến vị trí đã được lập trình trên mạch in.
Hoạt động bố trí nhân sự có thể bao gồm:
-
Di chuyển về phía tọa độ mục tiêu đã được hiệu chỉnh
-
Xoay các bộ phận khi cần thiết.
-
Hạ xuống từ từ để đạt đến độ cao đã được lập trình.
-
Thả ra tại vị trí PCB dự định.
Trong quy trình hàn chảy tiêu chuẩn, linh kiện thường được đặt lên lớp kem hàn đã được in sẵn trên mạch in. Độ dính của kem hàn giúp giữ linh kiện tạm thời ở đúng vị trí, nhưng máy hàn không tạo ra mối hàn vĩnh viễn.
Các kết nối điện và cơ khí vĩnh viễn thường được hình thành sau đó trong quá trình hàn nóng chảy.
7. Chu kỳ sắp xếp vị trí lặp lại
Máy sẽ lặp lại chu trình chức năng cho các bộ phận cần thiết theo chương trình sản xuất:
Trình bày → Chọn → Đo lường → Sửa chữa → Di chuyển → Đặt → Lặp lại
Tùy thuộc vào cấu hình máy, quá trình sản xuất có thể bao gồm nhiều vòi phun, nhiều đầu đặt linh kiện, các thao tác lấy hoặc đặt linh kiện song song, hoặc nhiều làn mạch hoặc vị trí làm việc.
Các cấu hình này có thể thay đổi cách thức các thao tác chồng chéo lên nhau, nhưng mối quan hệ chức năng vẫn giữ nguyên: các thành phần được trình bày, lựa chọn, đo lường, hiệu chỉnh và đặt vào vị trí theo thông tin sản xuất đã được chuẩn bị.
Điều gì xảy ra khi việc thu hút sự chú ý hoặc nhận diện không thành công?
Nếu máy không thể xác nhận việc lấy hàng hoặc thu được kết quả nhận dạng chấp nhận được, phản hồi của máy sẽ phụ thuộc vào nền tảng máy, cài đặt chương trình và điều kiện lỗi.
Máy có thể:
-
Thử lại thao tác
-
Từ chối thành phần đó
-
Ghi lại lỗi hoặc sự kiện sản xuất
-
Dừng quá trình
-
Yêu cầu sự chú ý của người điều hành
Nguyên nhân chi tiết, cách giải thích cảnh báo và quy trình khắc phục phụ thuộc vào từng loại máy cụ thể và thuộc về các tài liệu hướng dẫn khắc phục sự cố dành riêng cho thiết bị đó.
Điều gì xảy ra sau khi đặt linh kiện?
Sau khi các linh kiện cần thiết được đặt vào vị trí, mạch in (PCB) sẽ rời khỏi máy lắp ráp và chuyển sang giai đoạn sản xuất tiếp theo.
Trình tự điển hình là:
Đặt linh kiện vào mạch in → Hàn chảy lại → Kiểm tra
Trong quá trình nung chảy, chất hàn được nung nóng để tạo thành các mối hàn vĩnh viễn giữa các đầu linh kiện và các điểm tiếp xúc trên mạch in. Thiết bị kiểm tra sau đó có thể đánh giá vị trí, độ hàn và các điều kiện lắp ráp khác theo quy trình sản xuất.
Do đó, việc đặt linh kiện và hàn vĩnh viễn là hai chức năng riêng biệt. Máy gắp và đặt linh kiện sẽ định vị các linh kiện, trong khi quá trình nung chảy tạo ra các mối hàn.
Cách máy ASM/SIPLACE áp dụng quy trình sắp xếp này
Máy đặt linh kiện SMT ASM/SIPLACE Áp dụng cùng một trình tự chung cho việc cung cấp linh kiện đã được lập trình, lấy mẫu, đo lường, hiệu chỉnh và bố trí mạch in.
Các thế hệ và cấu hình máy móc hiện có có thể khác nhau về thiết lập đầu đặt linh kiện, hệ thống cấp nguồn được hỗ trợ, khả năng xử lý bo mạch và chức năng phần mềm. Khi đánh giá một máy móc, hãy xác nhận kích thước PCB yêu cầu, phạm vi linh kiện và bao bì, khối lượng sản xuất và cấu hình dây chuyền hiện có so với thông số kỹ thuật thực tế của thiết bị.
Khám phá các máy đặt linh kiện ASM/SIPLACE hiện có, hoặc cung cấp các yêu cầu về PCB, linh kiện và sản xuất của bạn khi đánh giá cấu hình cụ thể.
Câu hỏi thường gặp về cách thức hoạt động của máy SMT
Máy gắp và đặt linh kiện SMT hoạt động như thế nào?
Máy gắp và đặt linh kiện SMT hoạt động dựa trên dữ liệu sản xuất đã được lập trình, xác định vị trí trên PCB, nhận linh kiện từ hệ thống cung cấp, gắp chúng bằng vòi phun, đo vị trí và hướng của chúng, hiệu chỉnh tọa độ đặt và thả chúng vào các vị trí đã được lập trình trên PCB.
Máy móc biết cách đặt từng linh kiện vào đúng vị trí bằng cách nào?
Máy sử dụng dữ liệu sản xuất chứa tọa độ linh kiện và các thông tin liên quan. Các phép đo vị trí PCB và phép đo linh kiện giúp hệ thống điều khiển tính toán mục tiêu đặt linh kiện đã được hiệu chỉnh.
Điểm khác biệt giữa vòi phun và đầu định vị là gì?
Đầu phun tiếp xúc, giữ và nhả linh kiện. Đầu đặt mang và di chuyển đầu phun hoặc dụng cụ gắp giữa vị trí cấp linh kiện, giai đoạn đo và vị trí đặt linh kiện trên mạch in.
Máy đặt linh kiện SMT có chức năng hàn linh kiện không?
Không. Máy đặt linh kiện sẽ định vị các linh kiện trên mạch in. Các mối hàn vĩnh viễn thường được hình thành sau đó trong quá trình hàn nóng chảy.
Phần kết luận: Máy gắp và đặt linh kiện SMT kết hợp dữ liệu sản xuất được lập trình, định vị PCB, cung cấp linh kiện được kiểm soát, lấy linh kiện bằng vòi phun, đo lường bằng hệ thống thị giác, hiệu chỉnh hệ thống điều khiển và chuyển động đầu đặt để đặt các linh kiện vào các vị trí được lập trình trên PCB. Sau khi chu kỳ đặt hoàn tất, bo mạch sẽ được chuyển đến công đoạn hàn chảy và kiểm tra.