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    電子元器件高精度自動(dòng)裝配與焊接系統(tǒng)

    2015-05-10 11:06:14王景勝仝陟鑫韓長錄金武飛
    制造業(yè)自動(dòng)化 2015年23期
    關(guān)鍵詞:助焊劑焊點(diǎn)貼片

    王景勝,仝陟鑫,韓長錄,蘇 贊,金武飛

    (北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所 專用系統(tǒng)與電子技術(shù)工程研究中心,北京 100120)

    0 引言

    在SMT自動(dòng)化生產(chǎn)線早已普及的今日,表貼電子元器件的自動(dòng)裝配已經(jīng)完全成熟,但自動(dòng)貼片機(jī)的使用有其自身特有的局限性,對(duì)于腔體類產(chǎn)品的內(nèi)部的貼片元器件和分立元器件裝配和焊接則無能為力。由此,電子元器件高精度自動(dòng)裝配與焊接系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,本系通過采用高精度機(jī)器人配合視覺成像系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)腔體類和平板類不同類型產(chǎn)品的分立元器件及表貼元器件的自動(dòng)裝配及焊接。系統(tǒng)重復(fù)定位精度能夠達(dá)到0.02mm。

    1 系統(tǒng)功能

    系統(tǒng)效果圖如圖1所示。

    圖1 系統(tǒng)效果圖

    系統(tǒng)主要包括生產(chǎn)原料供應(yīng)工位、螺釘自動(dòng)安裝工位、元器件自動(dòng)放置及焊接工位1、元器件自動(dòng)放置及焊接工位2、系統(tǒng)返回線體等主要工位組成。

    系統(tǒng)工作流程圖如圖2所示。

    2 系統(tǒng)特點(diǎn)

    圖2 系統(tǒng)流程圖

    系統(tǒng)采用專用于電子裝配行業(yè)的高精度6軸、4軸機(jī)器人配合視覺成像系統(tǒng)、及自動(dòng)焊接裝置,實(shí)現(xiàn)了對(duì)相關(guān)分立元器件與貼片元器件的自動(dòng)放置與焊接。

    2.1 元器件自動(dòng)焊接

    采用UNIX自動(dòng)焊接裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)分立元器件和貼片元器件的自動(dòng)焊接。焊接系統(tǒng)采用專用定制烙鐵頭,更好的保證了焊接的可靠性和穩(wěn)定性。其主要特點(diǎn)如下:

    1)腔體內(nèi)焊接:由于腔體內(nèi)產(chǎn)品焊接空間有限,導(dǎo)致焊接機(jī)器人與元器件放置機(jī)器人的配合間距小,為了保證高精度,機(jī)器人的焊接和放置姿勢經(jīng)過了反復(fù)優(yōu)化及驗(yàn)證。如圖3和圖4所示。

    圖3 焊接效果圖

    圖4 焊接效果圖

    2)焊盤形式多樣采取不同的焊接方式:常規(guī)正方形小焊盤采取點(diǎn)焊方式、而相對(duì)面積較大的矩形鍍金焊盤則采用了拖焊方式,這樣解決了鍍金焊盤焊錫潤濕性差帶來的問題,能夠保證焊接更牢固、焊點(diǎn)更加美觀。如圖5和圖6所示。

    圖5 焊點(diǎn)效果

    圖6 焊點(diǎn)效果

    3)形成焊錫絲端頭的助焊劑球體:在自動(dòng)焊接過程中,為了保證焊接質(zhì)量,必須在自動(dòng)焊接程序中加入必要的烙鐵頭清潔程序,在清潔烙鐵頭過程中,潔凈的干燥空氣不僅能夠保證能夠清理掉烙鐵頭端部的死錫,還能夠通過自動(dòng)進(jìn)錫和抽錫的過程使焊錫絲端部形成球狀助焊劑,這樣能夠更好的保證下一個(gè)焊接點(diǎn)的良好潤濕性,同時(shí)更能夠大大的減少焊點(diǎn)拉尖與虛焊現(xiàn)象。如圖7所示。

    圖7 助焊劑成型

    2.2 元器件自動(dòng)放置

    針對(duì)不同規(guī)格形式的貼片元器件,設(shè)備采用了兩種形式的貼片元器件送料裝置,實(shí)現(xiàn)了對(duì)0805、1206、1210、1410、2010等不同規(guī)格元器件的自動(dòng)供應(yīng)。器件放置機(jī)器人具備如下特點(diǎn):

    1)器件表面字符內(nèi)容判定:對(duì)于功率管等軸對(duì)稱器件,通過機(jī)器人的視覺系統(tǒng)識(shí)別器件表面的字符,將字符提取出來后進(jìn)行判斷器件是否正確組盤,如圖8所示,紅色查找框內(nèi)功率管上表面有CETC等字符,如果組盤錯(cuò)誤,如圖9所示,該查找框內(nèi)字符為0255。

    圖8 視覺識(shí)別1

    圖9 視覺識(shí)別2

    2)特殊視覺圖像處理:對(duì)于電容器等元器件,將視覺圖片進(jìn)行特定處理,并且對(duì)器件進(jìn)行嵌套式查找定位,從而確保了器件的吸取位置。首先通過查找送料器固定特征,確定元器件大致位置,如圖10所示;然后將該區(qū)域圖片進(jìn)行處理,將元器件與周圍環(huán)境更明顯的區(qū)分出來,以便于準(zhǔn)確定位器件位置,如圖11所示。

    圖10 視覺處理1

    圖11 視覺處理2

    3)吸嘴放置器件的特殊處理:機(jī)器人將器件吸取、放置在印制板上之后,不立即撤離而是將器件壓緊,從而配合焊接機(jī)器人完成器件的焊接。由于器件過小,在焊接過程中產(chǎn)生的助焊劑會(huì)流到吸嘴上,對(duì)吸嘴造成阻塞現(xiàn)象。為解決助焊劑阻塞吸嘴現(xiàn)象,在焊接完成后吸嘴進(jìn)行一定時(shí)間的吹氣,并且通過多次試驗(yàn)確定了吹氣時(shí)機(jī),一方面確保吹氣不會(huì)對(duì)焊點(diǎn)形狀造成影響,另一方面確保吸嘴不被阻塞。

    3 結(jié)束語

    電子元器件高精度自動(dòng)裝配與焊接系統(tǒng)彌補(bǔ)了SMT

    自動(dòng)線中只能自動(dòng)安裝平板類表貼元器件在電子裝配領(lǐng)域的不足之處,系統(tǒng)依靠其精度高、穩(wěn)定性好等技術(shù)特點(diǎn)更好地完成了電子元器件的自動(dòng)裝配工作,對(duì)于電子裝配行業(yè)的未來發(fā)展具有重要意義。

    [1] 張貝克.組態(tài)軟件基礎(chǔ)與工程應(yīng)用(易控INSPEC)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011.

    [2] 郎為民,稽英華.表面組裝技術(shù)(SMT)及其應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2013.

    [3] 熊有倫.機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)[M].武漢:華中科技大學(xué)出版社,2004.

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