CN101336073A - 用于为基板装配器件的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种装置(100、200、300、400、500)，用于为基板装配器件，所述装置具有：X－Y定位系统(104)，该定位系统具有至少一个x支架(108、109)；以及至少一个器件保持装置(102)，该器件保持装置可移动地设置在至少一个x支架(108、109)中的一个上，该器件保持装置具有用于检查基板的光学检查系统，并且该系统具有固定在至少一个x之间(108、109)上的摄像机(120)。利用可移动地设置在摄像机(120)上的X－Y定位系统(104)来实现对基板(124、125、126)的表面的至少一些部分的光学检查。

Description

用于为基板装配器件的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于为基板装配器件的装置，该装置具有：X-Y定位系统，其具有至少一个支架；以及至少一个器件保持装置，其可移动地设置在支架上。此外，本发明还涉及一种用于为基板装配器件的方法，在该方法中，借助于设置在X-Y定位系统的支架上的器件保持装置从供应单元中捡取器件并放置到基板上。
背景技术
在为基板自动装配器件时，利用器件保持装置例如装配头从供应装置中捡取器件并利用在其上设置有器件保持装置的X-Y定位系统在基板的方向上移动并在那里在预设位置上放置在基板上，其中，器件保持装置可以具有至少一个夹爪或者抽吸移管或者也可以具有多个夹爪或者抽吸移管。通常，基板利用传输装置在传输方向上通过装配线移动并同时装配不同的器件。在装配线上可以设置多个作为用于装配的装置的自动装配机。通常，在这样的装配线的始端安装有用于印刷基板的印刷机并且在生产线的末端设置有回流炉，其作用在于通过融化焊锡将器件连接在基板上。
目前，为了检查所装配的基板或者为了检查印刷过程的质量而使用独立的自动装置，其具有所谓的自动光学检查(AOI)功能。该自动装置例如在生产线中处于自动装配机之后或者处于印刷机之后。然而，特别是在较小的装配物(这些装配物在装配过程之后经受AOI检查)时，这对于使用者来说会在生产中产生高的成本费用以及大的位置需求。同时，该检查用于检测预设的器件是否完全地存在于被装配的基板上。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种用于为基板装配器件的装置和方法，利用该装置和方法可以以较少的成本费用和较小的占地面积来实现光学的检测。
该目的根据本发明通过开头所述的类型的、具有权利要求1和9的特征的装置和方法实现。
在此，根据本发明的装置例如自动装配机具有至少一个器件保持装置，其可移动地设置在X-Y定位系统的支架上。此外，该装置具有用于检查基板的光学检查系统，该系统包括至少一个摄像机，该摄像机可移动地设置在X-Y定位系统的支架上，其中，器件保持装置和摄像机设置在长形支架的不同的纵向侧面上，尤其是设置在彼此相对的纵向侧面上。借此，AOI功能与器件保持装置共同集成在自动装配机中。因此，不再需要为了AOI功能而设置单独的自动装置以及与之相关联的位置需求和较高的成本。此外，已经为自动装配机中的器件保持装置而设置的支架被附加地使用，以固定摄像机。单独的定位装置是不必要的。
例如可以考虑将一种装置作为光学检查系统来使用，该装置包含用于摄录基板的二维表面区域的表面摄像机或者行摄像机，其通过平行于基板的移动和垂直于行的布置来摄录表面区域。用于激光三角测量方法的评估反射的激光束的摄像机和激光源也可以作为光学检查系统来使用。
在一个有利的设计方案中，器件保持装置和摄像机可移动地设置在支架上的共同的x滑座上。由此，仅仅需要一个用于移动光学检查系统的摄像机和器件保持装置的x滑座。
在另一个有利的实施例中提出，摄像机和器件分别设置在支架上的独立的滑座上，借此，摄像机和器件保持装置可以彼此不依赖地在支架上移动。由此，为基板装配器件以及光学地检查已经装配的基板可以并行地进行，从而例如器件保持装置对基板进行装配，而摄像机同时对另外的已经装配的基板进行光学检查。
此外，器件保持装置可以在基板的一个部分区域中装配，而摄像机在基板的另一个部分区域中对已经装配的基板进行检查。此外，摄像机可以在实际的装配过程之前在基板的第一部分区域中借助已经印刷的印制导线对印刷过程的质量进行检查，而与此同时器件保持装置在器件的已经检查过的部分区域中放置器件。
在一个有利的方式中提出，用于器件保持装置或者用于摄像机的标准化电接口被设置在各个支架上。借此，用于为基板装配器件的装置可以根据需求设置具有多个器件保持装置(例如也可以是用于装配不同的器件的不同的装配头)或者用于不同的摄像机。
在不重要的装配过程中，装置例如具有两个器件保持装置，而在重要的装配过程时，替代一个器件保持装置以简单的方式将光学检查系统的摄像机固定在支架上。
根据装置的一个有利的设计方案提出一种控制装置，其用于评估光学检查系统的检查结果并且在接下来利用器件保持装置的装配过程中考虑到该检查结果。
如果摄像机被设计成行状设计的摄像机时，通过在支架的上摄像机器穿过滑座的移动可以以较简单的方式实现对基板表面的扫描。
同时，光学检查可以以有利的方式在装配基板之前、期间或者之后来实现。
如果光学检查在对基板的装配期间实现，那么也可以立刻通过利用器件保持装置再次捡取并重新放置相关的器件来实现对未精确地装配的器件的位置修正。
同时，光学检查可以在基板的整个表面或者仅仅在选定的区域中实现。此外，在之前选出的器件中，可以仅仅在对选出的器件进行装配之后实现光学检查。由此仅仅检查重要的器件，这相对于完全地检查基板的整个表面来说减少了时间。
不同的摄像机，例如用于激光三角测量方法的摄像机或者具有不同的分辨能力的摄像机以有利的方式被设置用于不同的检查任务并且选择合适的摄像机用于各个检查任务并且可移动地设置在X-Y定位系统上。
以有利的方式对光学检查系统的结果进行评估并且用于接下来的装配过程，由此，为了接下来的装配过程补偿在X-Y定位系统上的可能的不精确性并且实现了改进的装配结果。
附图说明
参考附图在实施例中对本发明进一步说明。图中示出：
图1以示意性的俯视图示出了用于为基板装配器件的装置的第一实施例，其中该装置具有可共同移动的摄像机装置和器件保持装置，
图2是具有设置在X-Y定位系统的不同的门架上的摄像机和器件保持装置的第二实施例，
图3以示意性的俯视图示出了具有固定在一个支架但不同的滑座上的摄像机或这器件保持装置的第三实施例，
图4以示意性的俯视图示出了用于为基板装配器件的装置的第四实施例，
图5以示意性的俯视图示出了用于为基板装配器件的装置的第五实施例。
具体实施方式
在图1中以示意性的俯视图示出了作为用于为基板装配器件的装置的自动装配机100，该自动装配机利用器件保持装置102(示意性地示出一个抽吸移管103)由供应单元(未示出)中捡取器件(未示出)并借助X-Y定位系统104在基板124上定位。在此，X-Y定位系统包括在Y方向中延伸的y支架106和基本上与之垂直的、在x方向上延伸的x支架108，其中，在x方向上延伸的x支架108可移动地设置在y支架106上的y滑座110上。
器件保持装置102与光学检查系统的摄像机120一同可移动地设置在x支架108上的x滑座122上并且因此与摄像机120一同在x方向上沿着x支架108移动。同时，摄像机120和器件保持装置102在x滑座上的连接例如可以通过标准化的电和/或机械接口140来实现，这可以实现不同的配置的简单转换。
通过在y支架106上移动y滑座110和在x支架108上移动x滑座122可以到达示意性示出的基板124上的任意位置，以在那里放置捡取的器件。
在此，x滑座122和y滑座110例如通过带传动装置或者直线电动机驱动。
此外，自动装配机100具有控制装置130，其与光学检查系统120以及y滑座110和x滑座122连接并且这样地控制y滑座110和第二滑座122，即光学检查系统120的结果可以被考虑用于在接下来的基板上装配接下来的器件。由此，在不同基板上的装配过程中可以通过器件保持装置102来提高放置精确性。
在此，光学检查系统一方面包括摄像机120而且还包括控制装置130的至少一部分，该控制装置用于进行评估。
在图2中示出的、作为用于为基板装配器件的装置的自动装配机200的第二实施例中，在y支架106上设置有两个y滑座110、111，在其上分别设置有可在y方向上沿着y支架106移动的x支架108、109。在此，y滑座110、111可彼此不依赖地移动，然而，在移动时应该注意不要彼此相撞。
同时，器件保持装置102可在x方向上移动地设置在支架108的第一x滑座122上，并且光学检查系统的摄像机120可在x方向上移动地设置在另外的x支架109上的另外的x滑座123上。通过分开地布置摄像机120和器件保持装置102可以彼此不依赖地执行装配过程和光学检查。因此，摄像机102例如还可以对未处理过的基板(在此示意性地为未处理的基板125)的印刷的印制导线的精确性进行检查，而与此同时器件保持装置102在已经检查过的基板(在此示意性地为印刷过的基板126)上放置器件。此外，也可以考虑让摄像机120对已经由器件保持装置102装配过的基板进行检查。
同时，器件保持装置和摄像机的标准化接口140被设置用于各个接口122、123或用于各个支架108、109，从而可以实现不同的配置并且简单地在不同的配置之间转换。
在图3中的第三实施例中，对于作为用于为基板装配器件的装置的自动装配机300来说，x支架108可在y方向上移动地设置在y支架106上的y滑座110上，其中，器件保持装置102设置在第一x滑座122上并且摄像机120在x支架108的相对侧在y方向上设置在另外的x滑座123上。
摄像机120和器件保持装置102也可以利用该实施例在x方向上彼此不依赖地移动。
此外可以设置，即通过另外的移动装置302可以使摄像机120在y方向上移动较小的量，例如在5至10mm的范围内在y方向不依赖于y滑座110的移动，从而可以实现用于光学检查基板的表面的各个区域的较好的可到达性。
在如图4示出的自动装配机400的第四实施例中，器件保持装置102和光学检查系统的摄像机120在y方向上在x支架108的相同一侧固定在x支架108上(该支架由在y滑座110上在y方向上沿着y支架106可移动地设置)的各个独立的x滑座122、123上。因此，在该实施例中，装配过程和光学检查也可以并行地进行并因此实现时间优势。
在如图5示出的自动装配机500的第五实施例中，摄像机120和器件保持装置102在y方向处于支架108的一侧的滑座122上。利用这种方式而仅仅使用了一个滑座122，这进一步地节省了成本。
所提出的装置和所提出的方法包含自动光学检测与在各个自动装配机中的一个或者不同的门架或者支架上的器件保持装置、例如用于器件表面装配的装配头或者夹爪的组合。
同时，可以设置有用于各个滑座122、123或者用于各个支架108、109的器件保持装置和摄像机的标准化接口，从而可以实现不同的配置并且简单地在不同的配置之间转换。
通过所提出的方法和所提出的装置降低了生产占地面积并且在基板例如印刷电路板的生产过程中应用部分的AOI功能时产生较小的购置成本。机器配置可以以简单的方式通过应用已经存在的技术上的基础设备来扩展在自动装配机中的自动光学检查功能。
然后，光学检查的结果也可以被应用，从而例如通过在此捡取和重新放置来修正在自动装配机中的未精确放置的器件的位置，或者可以实现对接下来的基板的精确装配。
形成具有在一个或者两个支架上的装配头和自动光学检查扫描器的自动装配机的配置可能性。

Claims (17)

1.一种装置(100、200、300、400、500)，用于为基板(124、125、126)装配器件，所述装置具有：
-X-Y定位系统(104)，所述X-Y定位系统具有x支架(108、109)；
至少一个器件保持装置(102)，所述器件保持装置可移动地设置在所述x支架(108、109)上；
-光学检查系统，用于检查所述基板，所述光学检查系统具有至少一个摄像机(120)，所述摄像机可移动地设置在所述x支架(108、109)上，
其特征在于，
所述器件保持装置(102)和所述摄像机(120)设置在长形的x支架的不同的纵向侧面上。
2.根据权利要求1所述的装置(100、200、300、400、500)，
其特征在于，
所述摄像机(120)和所述器件保持装置(102)共同可移动地设置在所述x支架(108)上的共同的x滑座(122)上。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的装置(100、200、300、400、500)，
其特征在于，
所述摄像机(120)和所述器件保持装置(102)分别设置在所述支架(108)的单独的滑座(122、123)上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置(100、200、300、400、500)，
其特征在于，
用于所述器件保持装置(102)或者用于所述摄像机(102)的标准化的电和/或机械接口(140)设置在所述x滑座(122、123)上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置(100、200、300、400、500)，
其特征在于，
设置有控制装置(130)，用于评估所述光学检查系统的检查结果并且在接下来利用所述器件保持装置(102)的装配过程时考虑所述检查结果。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置(100、200、300、400、500)，
其特征在于，
所述摄像机(102)被设计成自动光学检查扫描器。
7.一种用于为基板(124、125、126)装配器件的方法，在所述方法中，借助设置在X-Y定位系统(104)的x支架(108)上的器件保持装置(102)从供应单元中捡取所述器件并放置在所述基板(124、125、126)上，
借助可移动地设置在所述X-Y定位系统(104)上的摄像机(120)实现对所述基板(124、125、126)的表面的至少一部分的光学检查。
8.根据权利要求7所述的方法，
其特征在于，
所述光学检查在装配所述基板(124、125、126)之前实现。
9.根据权利要求7或8中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述光学检查在装配所述基板(124、125、126)期间实现。
10.根据权利要求9所述的方法，
其特征在于，
在装配所述基板(124、125、126)期间根据所述光学检测的结果来校正装配位置。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述光学检查在装配所述基板(124、125、126)之后实现。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述光学检查在所述基板(124、125、126)的整个表面上实现。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述光学检查在所述基板(124、125、126)的表面上的选出的区域中实现。
14.根据权利要求7至13中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述光学检查仅在选出的器件时在装配所述选出的器件之后实现。
15.根据权利要求7至14中任一项所述的方法，
其特征在于，
用于所述光学检查的摄像机(120)不依赖于所述器件保持装置(102)在所述X-Y定位系统(104)上移动。
16.根据权利要求7至15中任一项所述的方法，
其特征在于，
设置有用于不同的检查任务的不同的摄像机(120)并且各个合适的摄像机(120)被选出用于各个检查任务并且可移动地设置在所述X-Y定位系统(104)上。
17.根据权利要求7至16中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述光学检查系统的结果被评估并且所述结果被用于接下来的装配过程。
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