CN103019416A - 电磁笔频率调整设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁笔频率调整设备和方法。电磁笔频率调整设备包括邦定机座(37)；在邦定机座(37)上的固定台(31)，用于固定电磁笔芯(32)；邦定机座(37)上方设有邦定机头(35)，对位于工作区的电磁笔芯(32)内需要短路的一组焊盘(202，203)进行邦定；电动位移平台(34)，用于移动固定台(31)以使固定台(31)上固定的电磁笔芯(32)内需要短路的一组焊盘(202，203)处于邦定工作区；控制器(36)控制整个自动调数过程。用邦定的方式代替烙铁焊接，发热量少，电容值波动小，调数结果更精确；设备自动完成，不需要人工干预；反复调数方便；有利于将来实现电磁笔的整条生产线的自动化。

Description

电磁笔频率调整设备和方法

技术领域

本发明涉及电磁触控技术，尤其涉及一种电磁笔频率调整设备和方法。

背景技术

电磁式手写输入触控系统是一种通用的人机交互设备，主要应用在电子绘画板类产品上，具有定位精度高、触控笔与触控板可以是无线联接、触控笔中可以没有电源等优异性能。近年来，在消费类电子产品的人机交互等领域，越来越得到广泛的应用。

电磁式手写输入触控系统主要由电磁触控笔(简称电磁笔)和电磁触控板(简称电磁板)组成，它的工作原理是：电磁笔的电路主要由LC振荡电路组成，当LC电路接收到电磁板线圈发射的磁场信号时，会以谐振频率产生一个新的磁场信号，电磁板的接收线圈检测到这个磁场信号，经过一系列的处理得到笔的坐标、压感等信息。

根据谐振原理，只有电磁笔上的LC振荡电路的谐振频率跟电磁板上的谐振频率相同时，才能使得电磁板上的接收线圈接收到的信号最强，电磁板才能得到最准确的笔的坐标、压感信息。而电磁板上发出的频率是一定的，所以电磁笔要调到与电磁板相匹配的谐振频率，因此需要对电磁笔的LC电路的谐振频率进行调整，目前通用的做法是调整电容值。

现有的调整电容值(简称调数)的方法如图1所示，调数板13用于检测谐振频率；调数板13上设有数码管14，用于显示频率；固定台11用于固定待调整频率的电磁笔芯12，电磁笔芯12通过固定台11放在调数板13的固定位置。

电磁笔芯的结构如图2所示，电磁笔芯包括PCB板201、电容值固定的电容204，以及多个焊盘比如焊盘202和203。调数的原理是：根据需要将两个与同一电容对应的在PCB板宽度方向排列的焊盘比如焊盘202和203进行短路，通过短接相应的焊盘，将相应的固定电容接入到电路中，从而改变LC谐振电路的电容值，也就改变了谐振频率。

目前的做法是：将笔平行于固定台11并且垂直于调数板13放置，笔尖距离调数板13为0.5mm左右。用烙铁短路相应的焊盘进行频率调节，当数码管14显示的频率符合要求时，停止调节，拿走烙铁，等焊盘冷却后再次测试电磁笔的频率，如果读数仍然合适，则调数成功，否则重复以上步骤。

目前的调整电磁笔电容值的方法，有很多缺陷。首先，需要根据实际经验来不断的焊接或断开各个节点达到调数的目的，完全的手工操作，对工人有一个熟练的过程，且依赖于工人的经验，不同的人，调数的结果会有偏差，造成工作效率低，一致性差。其次，在调数的过程中，需要用烙铁短路焊盘，烙铁的温度对电容值有很大的影响，从而影响测得的谐振频率的准确性。造成的后果就是：焊盘冷却后频率会变化，因此需要反复调试才能把频率调整在合格的范围内。

现有的邦定技术，是用20um或30um的铝线，将集成电路芯片裸片上的焊盘连接到印刷线路板(PCB)上的焊盘上。邦定之后，用胶进行固化，把焊盘封起来，起到保护的作用。邦定技术的基本原理是，利用超声波技术将两种不同的金属焊接到一起。在焊接过程中，发热集中，发热量极小。

现有的进行邦定焊接的设备，叫邦定机，有自动和手动之分。自动邦定机，利用机器视觉识别技术，对焊盘进行精确定位，将含有芯片的PCB板固定在邦定机上，按动按纽，邦定机自动完成焊接操作。相应地，自动邦定机，价格昂贵，在7、8万到10几万之间。手动邦定机，没有机器视觉识别技术，需要人工定位第一个焊盘，机器可以自动完成第二个焊盘的焊接。相应地，手动邦定机，价格低廉，低于1万元。因此，现有的邦定机无法直接适用于电磁笔调数。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对人工调数效率低、一致性差的问题，提出一种以邦定方式调整电磁笔频率的设备和方法，能够实现机器自动调数，避免烙铁的高温对调数频率的影响。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种电磁笔频率调整设备，包括邦定机座；在邦定机座上的固定台，用于固定电磁笔芯；邦定机座上方设有邦定机头；该设备还包括电动位移平台和控制器。控制器确定需要接入电磁笔芯内谐振电路的电容，电动位移平台用于移动固定台以使固定台上固定的电磁笔芯相对于邦定机头移动，为使该电容接入电磁笔芯的谐振电路将需要短路的一组焊盘处于邦定工作区，邦定机头对处于邦定工作区的一组焊盘进行邦定。

上述电磁笔频率调整设备还包括安装在固定台一侧的调数板，用于测量电磁笔芯的谐振频率。

上述电磁笔频率调整设备还包括邦定开关，用于启动邦定机头对处于邦定工作区的焊盘进行邦定。

对于上述电磁笔频率调整设备，控制器分别与调数板、邦定开关以及电动位移平台通过信号线相连。

对于上述电磁笔频率调整设备，固定台包括固定台底座；长台，用于固定电磁笔芯；沿着长台两侧的两个沿，用于将电磁笔芯卡住不动；位于长台上的立柱，对应于电磁笔芯上的孔，用于防止电磁笔芯前后移动；垂直于长台长边的长条型槽，用于对长台的位置进行左右调整以校准其位置；设在固定台底座与长台长边垂直的侧边上的至少两个螺丝孔，用于固定调数板。

对于上述电磁笔频率调整设备，所述长条型槽有两个。

对于上述电磁笔频率调整设备，电动位移台包括移动台和动力机构。

对于上述电磁笔频率调整设备，所述一组焊盘被邦定后连接有一根铝线或者至少两根铝线。

一种电磁笔频率调整方法，用于上述电磁笔频率调整设备，包括如下步骤：

步骤1，确定该电磁笔芯内需要接入电磁笔芯的谐振电路的一个电容及为使该电容接入电磁笔芯的谐振电路需要短路的一组焊盘；

步骤2，电动位移平台的移动带动固定台以使置于固定台上的电磁笔芯内所确定的需要短路的一组焊盘处于邦定工作区；

步骤3，完成邦定工作区中所述一组焊盘的邦定。

对于上述电磁笔频率调整方法，步骤1进一步包括控制器根据调数板上电磁笔芯的谐振频率值来确定需要接入电磁笔芯的谐振电路的一个电容及为使该电容接入电磁笔芯的谐振电路需要短路的一组焊盘。

对于上述电磁笔频率调整方法，步骤3进一步包括控制器控制邦定开关来启动邦定机头对处于邦定工作区的焊盘进行邦定。

上述电磁笔频率调整方法还包括判断电磁笔芯的谐振频率值是否合格的步骤，若不合格，则重复步骤1-3直至电磁笔芯的谐振频率值合格。

对于上述电磁笔频率调整方法，当电磁笔芯的谐振频率值合格时，对邦定后的焊盘进行封胶处理。

对于上述电磁笔频率调整方法，当电磁笔芯的谐振频率值合格时，用烙铁对邦定后的焊盘进行焊接。

对于上述电磁笔频率调整方法，对所述一组焊盘邦定一根铝线或者至少两根铝线。

对于上述电磁笔频率调整方法，当电磁笔芯的谐振频率值合格时，根据需要将邦定后的焊盘之间的铝线断开，重新调整电磁笔芯的谐振频率。

本发明结合现有手动邦定机的邦定原理设计出以邦定方式调整电磁笔频率的设备和方法，与目前的手工调整电磁笔的频率相比，主要有如下优点：

(1)用邦定的方式代替烙铁焊接，发热集中，发热量极小，从而引起的电容值波动小，调数结果更精确；

(2)设备自动完成，不需要人工干预，减少对于熟练工人的依赖，便于工人操作；

(3)方便反复调数；

(4)这是电磁笔生产过程中的重要环节，实现机器自动调数后，有利于将来实现电磁笔的整条生产线的自动化。

(5)该调整电磁笔频率的设备为一种全新的设备，为发明人创造性的设计，本领域技术人员在现有邦定机的基础上，即便是结合本领域常用的一些技术手段或公知常识，也无法得到以邦定方式调整电磁笔频率的设备以及采用此种设备调整频率的方法。

附图说明

图1示出现有的调整电磁笔内电容值的方法；

图2示出电磁笔的部分内部结构；

图3示出本发明一个实施例所述的电磁笔频率调整设备的组成结构；

图4是固定台的组成结构的俯视图；

图5是电动位移平台的组成结构示意图；

图6示出控制器与其他组件之间的信号连接关系；

图7示出使用本发明的方法邦定后的电磁笔内的焊盘；

图8分别示出封胶前和封胶后的电磁笔内的焊盘；

图9示出本发明一个实施例所述电磁笔频率调整方法的整体流程。

具体实施方式

本发明的基本思想是，利用邦定机调整电磁笔频率，对手动邦定机进行改造，加入自动控制技术，在控制器的控制下，控制邦定机工作，使之按照要求，将相应的焊盘短路起来，替代使用烙铁焊接，从而达到自动调数的目的。

如图3所示，本发明一个实施例所述的电磁笔频率调整设备包括用于支撑设备零部件的邦定机座37；电动位移平台34，可以在邦定机座37上移动；固定在电动位移平台34上的固定台31，其上固定待调数的电磁笔芯32；邦定机座37上方设置邦定机头35，邦定机头35上设有邦定嘴501，对应于对电磁笔芯32内需要短路的焊盘进行邦定的工作区的位置；控制器36，用于控制整个自动调数过程，控制器36确定需要接入电磁笔芯32内LC振荡电路的电容，为使该电容接入电磁笔芯32的LC振荡电路，控制器36控制电动位移平台34移动带动固定台31从而将置于固定台31上的电磁笔芯32内需要短路的一组焊盘处于邦定机头35的邦定工作区。

固定台31的侧面装有调数板33，用于测量电磁笔芯32的谐振频率，固定台31还用于将待调数的电磁笔芯32固定在调数板33的固定位置上。电动位移平台34移动时，可以带动固定台31连同电磁笔芯32和调数板33一起移动。

本实施例所述的设备还包括邦定开关38，用于启动并控制邦定机头35对位于邦定工作区的一组焊盘进行邦定。

下面根据图4详细描述固定台的结构。

固定台包括固定台底座101；长台103，用于固定待邦定的电磁笔芯32；沿着长台103两侧的两个沿104，用于将电磁笔芯32卡住不动；位于长台103上的立柱105，对应于电磁笔芯32上的孔，可以防止电磁笔芯32前后移动，垂直于长台103长边的长条型槽102，可以对长台103的位置进行左右调整以校准其位置，将长台103定位到邦定机头35的工作范围内，并可以在校准长台103的位置后用螺丝通过长条型槽102而将固定台31固定在电动位移平台34上；设在固定台底座101与长台103长边垂直的侧边的至少两个螺丝孔106，用于固定调数板33。这些结构使待邦定的电磁笔芯32精确地定位，以便对其进行有效地邦定。这里长条型槽102可以为一个或多个，优选为2个。

通过这样的结构，可以将电磁笔芯32固定在调数板33的固定位置，同时又可以将笔芯32固定在邦定机头35的有效工作范围内。

下面根据图5详细描述电动位移平台的结构。电动位移平台包括移动台401和动力机构407。动力机构407一般为步进电机，也可以为伺服电机等执行器件。

在邦定过程中，当邦定机头35邦定完一个电容对应的一组焊盘后，根据需要，控制器36控制动力机构407转动，带动移动台401移动，移动台401与固定台31是连接在一起的，从而带动固定电磁笔芯32的固定台31整体移动，直到下一个电容对应的一组焊盘位于邦定机头35下面的工作位置，再控制邦定机头35进行邦定操作。

下面根据图6详细描述控制器与各系统的连接。控制器36通过信号线601与调数板33相连，用于控制器36读取频率值；控制器36通过信号线602与电动位移平台34相连，用于控制电动位移台34的运动；控制器36通过信号线603与邦定开关38相连，用于控制邦定机头35的动作。

当控制器36工作时，首先通过信号线601读取调数板33上的频率值，然后通过信号线602控制电动位移台34移动到合适的位置，最后通过连线603控制邦定机头35进行动作，完成自动调数的过程。

下面详细介绍本实施例所述的控制器控制电磁笔频率调整设备进行邦定的过程。

如图7所示，待调数的笔芯包括PCB板201、电容204、以及多个焊盘比如焊盘202和203。假设控制器36计算出需要将电容204接入电磁笔芯32的谐振电路，则需将与电容304对应的两个焊盘202和203短路。控制器36控制电动位移平台34移动，首先将焊盘202移动到邦定机头35的工作位置，控制邦定开关38启动邦定，则邦定机头35将铝线焊接到焊盘202上；然后，控制器继续控制邦定开关38，使邦定机头35进行自动焊接，则邦定机头35自动移动到焊盘203处，将铝线焊到焊盘203处，这样，就把两个焊盘202和203通过铝线焊接到了一起，并自动切断剩余铝线，从而实现了焊盘202和203的短路。焊接完成的铝线效果如图7中205所示。在实际使用中，为了可靠，还可以对一组焊盘邦定两根线或更多根铝线，如图7中206所示。

邦定后需要进行打胶处理。在邦定结束之后，需要对焊盘进行一定的处理，一般是用专用黑胶进行塑封，如图8所示，207示出封胶之后的焊盘，208示出封胶之前的焊盘。一般封胶包括快速胶及常温胶。

在本发明的另一个实施例中，为了加快产品组装速度，在通过邦定找到需要短路的焊盘之后，再用烙铁加锡进行短路，而不需要打胶处理。由于烙铁焊接短路时温度主要对调数过程产生较大的影响，而在这种情况下已经通过邦定确定调数结果，所以在焊接完成、温度降低之后，烙铁温度对笔芯的谐振频率影响很小。

在邦定过程后，封胶处理之前，如果在复测频率时，由于后续组装的原因，造成需要返工，重新进行调数，也没有关系，只需要用细小的刀片将焊盘上的铝丝线挑断，并用刀片轻刮一下，清理干净即可，即可重新进行邦定调数。

本发明一个实施例所述的电磁笔频率调整方法的整体流程如图9所示，具体步骤如下：

步骤1，将电磁笔芯32放在固定台31上；

步骤2，控制器36根据调数板33显示的频率值，确定需要接入电磁笔芯32的谐振电路的电容及为使该电容接入电磁笔芯32的谐振电路需要短路的一组焊盘，比如电容204和与其对应的一组焊盘202，203；

步骤3，控制器36控制电动位移平台34移动到相应的位置，以使固定台31上固定的电磁笔芯32内需要短路的一组焊盘处于邦定工作区；

步骤4，控制器36控制邦定机头35动作，完成这组焊盘的短路；

步骤5，焊盘短路完成后，控制器36根据调数板33显示的频率值，判断电磁笔芯32的谐振频率值是否在合格范围内；如果频率值不在合格范围内，则返回步骤2；

步骤6，如果在合格范围内，则对已邦定的焊盘进行打胶固化。

如果电磁笔芯32的谐振频率值在合格范围内，并且还未对焊盘进行封胶处理，则对电磁笔芯32进行其他测试，如果由于其他原因，需要重新进行调数，只需要用针将铝线挑断，重新进行邦定调数即可。测试合格后，用胶或其他方式进行固化，将电磁笔芯32装入壳中，完成电磁笔芯32的制作过程。

因此，本发明技术方案主要的特征如下：

(1)本发明用邦定的方式，替代烙铁焊接，完成电磁笔调数的过程；

(2)在邦定的过程中，利用控制器技术，使调数过程自动完成，不需要人工干预；

(3)在调数之前，先把需要调数的电磁笔芯筛选一下，使电磁笔芯的频率在合理的可调节范围，这有利于提高成品率；

(4)本方法不只用于电磁笔调数，凡是需要短路线路板的调节中，同样有可能利用本项发明；

(5)在邦定后期处理中，可用传统处理方式，即覆盖黑胶的方式；或者可以用锡焊的方式；

(6)为了提高可靠性，在邦定时，可以将焊盘之间的接线进行多根焊接，例如两根或三根；

(7)控制器可以有多种方式，可以采用不同的处理器，如单片机，ARM处理器、工控机等。

Claims (16)

1.一种电磁笔频率调整设备，包括邦定机座(37)；在邦定机座(37)上的固定台(31)，用于固定电磁笔芯(32)；邦定机座37上方设有邦定机头(35)；其特征在于，该设备还包括电动位移平台(34)和控制器(36)；控制器(36)确定需要接入电磁笔芯(32)的谐振电路的电容，电动位移平台(34)用于移动固定台(31)以使固定台(31)上固定的电磁笔芯(32)相对于邦定机头(35)移动，为使该电容接入电磁笔芯(32)的谐振电路将需要短路的一组焊盘(202，203)处于邦定工作区，邦定机头(35)对处于邦定工作区的一组焊盘(202，203)进行邦定。

2.如权利要求1所述的电磁笔频率调整设备，其特征在于，该设备还包括安装在固定台(31)一侧的调数板(33)，用于测量电磁笔芯(32)的谐振频率。

3.如权利要求2所述的电磁笔频率调整设备，其特征在于，该设备还包括邦定开关(38)，用于启动邦定机头(35)对处于邦定工作区的焊盘(202，203)进行邦定。

4.如权利要求3所述的电磁笔频率调整设备，其特征在于，控制器(36)分别与调数板(33)、邦定开关(38)以及电动位移平台(34)通过信号线相连。

5.如权利要求1所述的电磁笔频率调整设备，其特征在于，固定台(31)包括固定台底座(101)；长台(103)，用于固定电磁笔芯32；沿着长台(103)两侧的两个沿(104)，用于将电磁笔芯(32)卡住不动；位于长台(103)上的立柱(105)，对应于电磁笔芯(32)上的孔，用于防止电磁笔芯(32)前后移动；垂直于长台(103)长边的长条型槽(102)，用于对长台(103)的位置进行左右调整以校准其位置；设在固定台底座(101)与长台(103)长边垂直的侧边上的至少两个螺丝孔(106)，用于固定调数板(33)。

6.如权利要求5所述的电磁笔频率调整设备，其特征在于，所述长条型槽(102)有两个。

7.如权利要求1所述的电磁笔频率调整设备，其特征在于，电动位移台(34)包括移动台(401)和动力机构(407)。

8.如权利要求1所述的电磁笔频率调整设备，其特征在于，所述一组焊盘(202，203)被邦定后连接有一根铝线或者至少两根铝线。

9.一种电磁笔频率调整方法，用于权利要求1-8中任一项所述的电磁笔频率调整设备，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，确定该电磁笔芯(32)内需要接入电磁笔芯(32)的谐振电路的一个电容(204)及为使该电容(204)接入电磁笔芯(32)谐振电路需要短路的一组焊盘(202，203)；

步骤2，电动位移平台(34)的移动带动固定台(31)以使置于固定台(31)上的电磁笔芯(32)内需要短路的一组焊盘(202，203)处于邦定工作区；

步骤3，完成邦定工作区中所述一组焊盘(202，203)的邦定。

10.如权利要求9所述的电磁笔频率调整方法，其特征在于，步骤1进一步包括控制器(36)根据调数板(33)上电磁笔芯(32)的谐振频率值确定需要接入电磁笔芯(32)的谐振电路的一个电容及为使该电容接入电磁笔芯(32)的谐振电路需要短路的一组焊盘。

11.如权利要求9所述的电磁笔频率调整方法，其特征在于，步骤3进一步包括控制器(36)控制邦定开关(38)来启动邦定机头(35)对处于邦定工作区的焊盘(202，203)进行邦定。

12.如权利要求9所述的电磁笔频率调整方法，其特征在于，还包括判断电磁笔芯(32)的谐振频率值是否合格的步骤，若不合格，则重复步骤1-3直至电磁笔芯(32)的谐振频率值合格。

13.如权利要求12所述的电磁笔频率调整方法，其特征在于，当电磁笔芯(32)的谐振频率值合格时，对邦定后的焊盘进行封胶处理。

14.如权利要求12所述的电磁笔频率调整方法，其特征在于，当电磁笔芯(32)的谐振频率值合格时，用烙铁对邦定后的焊盘进行焊接。

15.如权利要求12所述的电磁笔频率调整方法，其特征在于，对所述一组焊盘(202，203)邦定一根铝线或者至少两根铝线。

16.如权利要求15所述的电磁笔频率调整方法，其特征在于，当电磁笔芯(32)的谐振频率值合格时，根据需要将邦定后的焊盘之间的铝线断开，重新调整电磁笔芯(32)的谐振频率。

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