CN103721893B - 一种用于rfid标签生产的点胶控制设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于RFID标签生产的点胶控制设备，包括XYZ三轴运动单元、针筒单元、图像采集单元、设备控制单元以及气路调整单元，其中通过对点胶前后的点胶位置、胶滴固化前后的形状尺寸、针筒内部的压力和温度、点胶高度等予以检测，并相应执行闭环控制处理，能够在对点胶压力和点胶时间等关键工艺参数进行控制的同时，使得点胶位置和胶滴的最终形状尺寸满足工艺要求。通过本发明，能够对RFID标签的整个封装过程执行快速、精确和全面的质量控制，同时具备结构紧凑、便于操控和适应性强等特点，因而适于各类RFID标签的高质量生产过程。

Description

一种用于RFID标签生产的点胶控制设备

技术领域

本发明属于RFID标签封装技术领域，更具体地，涉及一种用于RFID标签生产的点胶控制设备。

背景技术

射频识别技术(RFID)是一种非接触式的自动识别技术。由于RFID标签具有条形码所不具有的防水防磁性能，同时具备存储容量大，使用寿命长，抗干扰能力强，使用距离远，智能化程度高等优点，因而在物流、商品追踪、制造过程控制、供应链管理、零售系统以及自动付费系统等领域具有广阔的应用前景。

RFID标签主要是由标签天线和标签芯片封装组成。作为标签电子封装过程的核心技术之一，点胶技术被广泛应用于RFID标签的封装过程。所谓点胶，就是通过可控的方式将流体定量地转移到基板上，进而固定芯片并实现电气连接及保护等，在微电子封装，食品和生物等多个行业都有广泛的应用，因此，高效可控的点胶过程对于RFID标签生产时必不可少的关键工艺流程。

现有技术中用于RFID标签的点胶技术主要包括时间/压力型点胶技术、阿基米德螺线管点胶技术和活塞杆点胶技术等。其中时间/压力型点胶技术在应用中占70％以上，由于它成本低，操作方便，易于维护，已成为一种通用标准。然而，进一步的研究表明，上述现有的点胶技术仍然存在以下的缺陷或不足：首先，在操作过程中往往只做点胶位置控制，而未进行胶滴状态、尤其是固化后的胶滴形状尺寸的检测和反馈，而事实上，胶滴形状尺寸对于RFID标签的封装质量同样重要；其次，缺乏对点胶针筒的点胶时间、内部的压力和温度等工艺参数的精确检测操作，对于点胶时间和压力的调整通常基于人工经验；第三、整个控制系统属于开环控制，同时对于不同的天线的适应性不强。相应地，本领域亟需寻找更为完善的点胶控制方案，以便对RFID标签生产的整个过程及最终质量执行精确、全面的控制。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于RFID标签生产的点胶控制设备，其中通过结合RFID标签封装的自身特点及其实际生产过程中的各种需求，对其关键组成部分的构造及工作方式进行设计，相应能够对整个封装过程执行快速、精确和全面的质量控制，同时具备结构紧凑、便于操控和适应性强等特点，因而适于各类RFID标签的高质量生产过程。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种用于RFID标签生产的点胶控制设备，其特征在于，该设备包括XYZ三轴运动单元、针筒单元、图像采集单元、设备控制单元以及气路调整单元，其中：

所述XYZ三轴运动单元由耦合集成为一体的X轴运动模块、Y轴运动模块和Z轴运动模块共同组成，并根据设备控制单元所发出的指令提供XYZ三轴方向上的运动；

所述针筒单元内部储存有胶水并承载在XYZ三轴运动单元之上，由此随其一同运动至指定的点胶位置以执行点胶；此外，它还配备有压力传感器、温度传感器和点胶高度传感器，其中压力传感器用于实时检测针筒内部的气压值，温度传感器用于实时检测针筒内部的温度值，点胶高度传感器用于对针筒每次执行点胶时点胶针头与基板之间的高度进行标定，这些传感器所获得的检测数据分别被传递至设备控制单元；

所述图像采集单元包括第一检测相机和第二检测相机，其中第一检测相机用于获取有关点胶前后的点胶位置之类的图像信息，第二检测相机用于获取有关胶滴在基板上固化前后的形状和尺寸之类的图像信息，这些图像信息同样被传递至设备控制单元；

所述设备控制单元基于来自第一检测相机的图像信息判断点胶位置,相应对XY两轴运动单元执行闭环控制,基于点胶高度传感器所检测的针头距离基板的高度数据，相应对Z轴运动单元执行闭环控制，由此对整个点胶过程中的点胶位置执行精确调整；此外，它基于来自第二检测相机的图像信息判断胶滴固化前后的胶滴大小,以及所述压力传感器和温度传感器的检测的针筒内气压和温度数据反馈，相应对针筒单元执行有关点胶压力和点胶时间等参数的闭环控制，同时输出相应的调整指令；

所述气路调整单元包括电气比例阀和电磁阀，该电气比例阀和电磁阀分别根据设备控制单元所发出的调整指令来改变针筒单元内部的气压以及控制点胶关闭和打开的延时，由此对整个点胶过程中的点胶动作以及胶滴形状尺寸进行精确调整。

作为进一步优选地，所述针筒单元还配备有液面传感器，该液面传感器用于实时检测针筒内剩余胶料的液面高度，并在达到或超过预设的高度阈值时提供报警。

作为进一步优选地，所述第一、第二检测相机为工业CCD相机，且其工作规格优选被设定为分辨率超过130万像素，帧率超过30fps。

作为进一步优选地，对于所述XYZ三轴运动单元的闭环控制过程，其过程具体如下：在点胶前，由第一检测相机对RFID标签基板采图，然后求得预先设定的点胶位置与实际的应点胶位置之间的偏差，根据此偏差对XYZ三轴运动单元进行运动控制，使点胶位置更加精确。

作为进一步优选地，对于有关所述点胶压力和点胶时间等参数的闭环控制过程，其过程具体如下：通过第二检测相机对已点胶滴进行采图，通过图像处理和计算，得出已点胶滴的大小，将胶滴实际大小与设定的胶滴大小作比较，参考所得偏差值对点胶压力和点胶时间等参数进行调整，使得胶滴大小能够保持一致；此外，通过所述配置于针筒内的压力传感器和温度传感器，检测出针筒内气压和温度变化的数据，根据温度和气压的变化，对应调整每次胶滴挤出的持续时间和通入针筒的压缩空气的气压，使得胶滴大小保持一致；当胶滴固化后，再次通过第二检测相机对已固化胶滴进行采图，得出固化后胶滴的尺寸，比较设定的胶滴大小，参考所得偏差值对点胶压力和点胶时间等参数进行调整，使得胶滴大小能够保持一致。

作为进一步优选地，作为替换，可通过第一检测相机获取有关胶滴在基板上固化前的形状和尺寸之类的图像信息，第二检测相机仅用于获取有关胶滴在基板上固化后的形状和尺寸之类的图像信息。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于充分考虑了影响RFID标签生产质量的多个关键因素，尤其是在执行点胶位置控制的同时能够对胶滴形状尺寸进行精确调整，并采用结构紧凑、便于操控的方式实现闭环控制过程，相应与现有技术相比能够更为精确地实现对点胶过程的质量控制，而且效率高，对不同种类和大小的RFID标签均具备较强的适应性，因而适用于对RFID标签生产的整个过程及最终质量执行精确、全面的控制用途。

附图说明

图1是按照本发明优选实施例所构建的点胶控制设备的主体结构示意图；

图2是图1中所示点胶控制设备的原理构造图；

图3是用于详细说明按照本发明的点胶控制过程的工艺流程图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

11-X轴运动模块12-Y轴运动模块13-Z轴运动模块21-第一检测相机22-第二检测相机31-压力传感器32-温度传感器33-液面传感器34-点胶高度传感器51-电气比例阀52-电磁阀

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是按照本发明优选实施例所构建的点胶控制设备的主体结构示意图，图2是图1中所示点胶控制设备的原理构造图。如图1和图2中所示，该点胶控制设备主要包括XYZ三轴运动单元、图像采集单元、针筒单元、设备控制单元以及气路调整单元等。

具体而言，XYZ三轴运动单元譬如由耦合集成为一体的X轴运动模块11、Y轴运动模块12和Z轴运动模块13共同组成，并根据设备控制单元所发出的指令提供XYZ三轴方向上的运动；针筒单元内部储存有胶水并承载在XYZ三轴运动单元之上，由此随其一同运动至指定的点胶位置以执行点胶；针筒除了用于执行把胶滴从针筒挤出的基本功能之外，在本发明中还配备有多个检测元件以收集针筒所处环境的相关信息，这些传感器所获得的检测数据分别被传递至设备控制单元，然后相应进行信息统计、反馈和控制处理。具体而言，在本发明中，为针筒单元还配备有压力传感器31、温度传感器32、液面传感器33和点胶高度传感器34，其中压力传感器31用于实时检测针筒内部的气压值，并按照设备控制单元的质量，可通过改变进入气路调整单元的气压，使得针筒内的气压更为精确地符合要求；温度传感器32用于实时检测针筒内部的温度值，考虑到针筒内温度的变化直接影响胶体的粘性等物理性能，因此可根据所测温度并相应改变点胶时间和压力，由此控制所挤出胶体的体积；点胶高度传感器用于对针筒每次执行点胶时点胶针头与基板之间的距离进行标定，相应通过设备控制单元的反馈来保持针筒挤出胶滴与基板距离的一致性。此外，还可以为针筒单元配备液面传感器33，该液面传感器用于实时检测针筒内剩余胶料的液面高度，检测值被传递至设备控制单元并与预设的阈值相比较，当检测值达到或超过预设的高度阈值时，可据此提供声光之类的报警。

本发明中的图像采集单元包括第一检测相机21和第二检测相机22，其中第一检测相机21用于获取有关点胶前后的点胶位置之类的图像信息，第二检测相机用于获取有关胶滴在基板上固化前后的形状和尺寸之类的图像信息，这些图像信息同样被传递至设备控制单元；设备控制单元则基于来自第一检测相机的图像信息判断点胶位置,相应对XY两轴运动单元执行闭环控制,基于点胶高度传感器的检测的针头距离基板的高度数据，相应对Z轴运动单元执行闭环控制，由此对整个点胶过程中的点胶位置执行精确调整；此外，它基于来自第二检测相机的图像信息判断胶滴固化前后的胶滴大小,以及所述压力传感器和温度传感器的检测的针筒内气压和温度数据反馈，相应对针筒单元执行有关点胶压力和点胶时间等参数的闭环控制，同时输出相应的调整指令；此外，气路调整单元譬如包括电气比例阀51和电磁阀52，该电气比例51阀根据设备控制单元计算和发出的调整指令，相应改变针筒单元内部的气压；该电磁阀52根据设备控制单元计算和发出的调整指令，相应来控制点胶关闭和打开延时，从而对整个点胶过程中的点胶动作以及胶滴形状尺寸进行精确调整，使得胶滴在基板上的形状和尺寸等规格均能满足设定要求。

按照本发明的一个优选实施方式，所述第一、第二检测相机为工业CCD相机，且其工作规格优选被设定为分辨率超过130万像素、帧率超过30fps。通过上述设定，较多的实际测试表明，上述相机规格能够较好地满足按照本发明的点胶控制设备的各类需求，并保证高精度点胶质量。

按照本发明的另一优选实施方式，对于所述XYZ三轴运动单元的闭环控制过程，其过程具体如下：在点胶前，由第一检测相机对RFID标签基板采图，通过图像处理和计算，求得预先设定的点胶位置与实际的应点胶位置之间的偏差，根据此偏差对XYZ三轴运动单元进行运动控制，使点胶位置更加精确。此外，对于有关所述点胶压力和点胶时间等参数的闭环控制过程，其过程具体如下：首先，通过第二检测相机对已点胶滴进行采图，通过图像处理和计算，得出已点胶滴的大小，将胶滴实际大小与设定的胶滴大小作比较，参考所得偏差值对点胶压力和点胶时间等参数进行调整，使得胶滴大小能够保持一致。点胶过程中，通过所述配置于针筒内的压力传感器和温度传感器，检测出针筒内气压和温度变化的数据，根据温度和气压的变化，对应调整每次胶滴挤出的持续时间和通入针筒的压缩空气的气压，使得胶滴大小保持一致。胶滴固化后，通过第二检测相机对已固化胶滴进行采图，通过图像处理和计算，得出固化后胶滴的尺寸，比较设定的胶滴大小，参考所得偏差值对点胶压力和点胶时间等参数进行调整，使得胶滴大小能够保持一致。

所述的点胶控制设备中，作为替换方案，也可以直接通过第一检测相机获取有关胶滴在基板上固化前的形状和尺寸之类的图像信息，第二检测相机仅用于获取有关胶滴在基板上固化后的形状和尺寸之类的图像信息。

通过以上设计，该设备可以通过设定包括点胶位置、针筒温度、外部气压等参数，由设备控制单元对三轴运动单元，电气比例阀和电磁阀进行控制，在此过程中，第一、第二检测相机以及配备于针筒单元的多个传感器分别对针筒内压力、针筒温度、点胶前后点胶位置和胶滴固化前后的形状与尺寸进行测量，并将信息反馈到输入端，设备控制模块相应转化为控制命令对各部分进行反馈控制，从而实现对点胶过程的精确控制。

下面将参照图3来具体解释按照本发明的点胶控制工艺过程。

首先，设备初始化并运动至初始位置，X轴运动模块和Y轴运动模块分别移动至本工位第一行第一列的第一点，延时，第一检测相机和第二检测相机分别采图保存处理，然后各自计算偏差；

接着，X轴运动模块和Y轴运动模块继续移动至本列下一行的点，第一检测相机和第二检测相机分别采图保存，然后各自计算偏差，并根据这些偏差执行闭环控制；

按照上述方式循环往复，直至X轴，Y轴移动至本列最后一点；反向定位，X轴，Y轴移动至补偿后的位置，Z轴运动至下位置，同时分别对点胶压力和点胶时间等工艺参数执行补偿，然后执行点胶操作，Z轴回到原位置，采图并保存；

最后，X轴，Y轴移动至本列下一行的点，完成点胶采图；循环往复，直至完成本列中其他点之后，换行点胶采图；循环往复至完成本工位后回到初始位置。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于RFID标签生产的点胶控制设备，其特征在于，该设备包括XYZ三轴运动单元、针筒单元、图像采集单元、设备控制单元以及气路调整单元，其中：

所述XYZ三轴运动单元由耦合集成为一体的X轴运动模块、Y轴运动模块和Z轴运动模块共同组成，并根据所述设备控制单元所发出的指令提供XYZ三轴方向上的运动；

所述针筒单元内部储存有胶水并承载在所述XYZ三轴运动单元之上，由此随其一同运动至指定的点胶位置以执行点胶；此外，它还配备有压力传感器、温度传感器和点胶高度传感器，其中该压力传感器用于实时检测针筒内部的气压值，该温度传感器用于实时检测针筒内部的温度值，该点胶高度传感器用于对针筒每次执行点胶时点胶针头与基板之间的高度进行标定，这些传感器所获得的检测数据分别被传递至所述设备控制单元；

所述图像采集单元包括第一检测相机和第二检测相机，其中该第一检测相机用于获取有关点胶前后的点胶位置的图像信息，该第二检测相机用于获取有关胶滴在基板上固化前后的形状和尺寸的图像信息，这些图像信息同样被传递至所述设备控制单元；

所述设备控制单元基于来自所述第一检测相机的图像信息判断点胶位置,相应对所述XYZ三轴运动单元中的XY两轴运动单元执行闭环控制,还基于所述点胶高度传感器所检测的针头距离基板的高度数据，相应对所述XYZ三轴运动单元中的Z轴运动单元执行闭环控制，由此对整个点胶过程中的点胶位置执行精确调整；此外，它基于来自所述第二检测相机的图像信息判断胶滴固化前后的胶滴大小,以及所述压力传感器和所述温度传感器的检测的针筒内气压和温度数据反馈，相应对所述针筒单元执行有关点胶压力和点胶时间这些参数的闭环控制，同时输出相应的调整指令；

所述气路调整单元包括电气比例阀和电磁阀，该电气比例阀和电磁阀分别根据所述设备控制单元所发出的调整指令来改变所述针筒单元内部的气压以及控制点胶关闭和打开的延时，由此对整个点胶过程中的点胶动作以及胶滴形状尺寸进行精确调整。

2.如权利要求1所述的点胶控制设备，其特征在于，所述针筒单元还配备有液面传感器，该液面传感器用于实时检测针筒内剩余胶料的液面高度，并在达到或超过预设的高度阈值时提供报警。

3.如权利要求1或2所述的点胶控制设备，其特征在于，所述第一检测相机、第二检测相机为工业CCD相机，且其工作规格被设定为分辨率超过130万像素，帧率超过30fps。

4.如权利要求1或2所述的点胶控制设备，其特征在于，对于所述XYZ三轴运动单元的闭环控制过程，其过程具体如下：在点胶前，由所述第一检测相机对RFID标签基板采图，然后求得预先设定的点胶位置与实际的应点胶位置之间的偏差，根据此偏差对所述XYZ三轴运动单元进行运动控制，使点胶位置更加精确。

5.如权利要求4所述的点胶控制设备，其特征在于，对于有关所述点胶压力和点胶时间这些参数的闭环控制过程，其过程具体如下：通过所述第二检测相机对已点胶滴进行采图，通过图像处理和计算，得出已点胶滴的大小，将胶滴实际大小与设定的胶滴大小作比较，参考所得偏差值对点胶压力和点胶时间这些参数进行调整，使得胶滴大小能够保持一致；此外，通过所述配置于针筒内的所述压力传感器和所述温度传感器，检测出针筒内气压和温度变化的数据，根据温度和气压的变化，对应调整每次胶滴挤出的持续时间和通入针筒的压缩空气的气压，使得胶滴大小保持一致；当胶滴固化后，再次通过第二检测相机对已固化胶滴进行采图，得出固化后胶滴的尺寸，比较设定的胶滴大小，参考所得偏差值对点胶压力和点胶时间这些参数进行调整，使得胶滴大小能够保持一致。