CN104320921B - 一种设有视觉系统的贴片机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种设有视觉系统的贴片机，包括机架(10)、贴片机构(20)、PCB传送机构(30)、供料机构(40)，贴片机构(20)包括X‑Y轴伺服定位机构(21)、吸嘴(22)，还包括安装在吸嘴(22)正下方的视觉系统(50)，所述视觉系统(50)包括摄像头(51)、LED灯源(53)，吸嘴(22)上安装有校验片(60)，校验片(60)的中心与吸嘴(22)的中心重合。利用片状元器件和校验片对光的反射所成的图像中心是否重合以判断片状元器件中心是否与吸嘴的中心重合，若不重合，通过X‑Y轴伺服定位机构对吸嘴的位置进行调整，以消除片状元器件中心与吸嘴中心不重合可能导致的对贴片效果的影响。

Description

一种设有视觉系统的贴片机
技术领域：
本发明涉及表面贴装技术，具体而言，涉及一种设有视觉系统的贴片机。
背景技术：
表面贴装技术(英文全称Surface Mount Technology，简称SMT)，是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。它是一种将无引脚或短引线表面组装元器件(英文简称SMC/SMD，中文称片状元器件)安装在印制电路板(英文全称Printed Circuit Board，简称PCB)的表面或其它基板的表面上，再通过回流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。
贴片机是用来实现高速、高精度地贴放贴片元器件的设备，它配置在点胶机或丝网印刷机之后，通过移动贴装头把表面贴装元器件准确地放置PCB焊盘上。贴片机是整个SMT生产设备中价值比重最大、技术含量最高、对整个组装生产能力和效率影响最大的电子制造设备。
如今，作为首屈一指的全球电子信息产品制造基地，中国生产的许多电子电气产品产量已位居全球第一位。伴随着这制造业的浪潮，SMT技术在中国的计算机、网络通信、消费电子以及汽车电子等产品中得到广泛应用，中国的SMT产业正迎来发展历史上的黄金时期。
但是，我国的SMT设备研制水平还有待提高，目前，除了能制造出一定水平的丝印机、焊接和清洗设备外，还不能制造高性能贴片机系统装备。随着时代的发展，我国在这SMT技术方面与国外上的差距正在不断扩大，因此，研发具有我国自主知识产权的贴片机，对我国的电子信息产业的发展乃至国家发展战略都具有重大的意义。
申请号201110378524.0，申请日2011年11月24日的发明申请公开了一种简易的贴片机，包括有机箱，机箱上设有Y轴传动机构，Y轴传动机构上设有X轴传动机构，X轴传动机构上设有贴片头，机箱、Y轴传动机构的一侧设有供料器，机箱还与操作平台相连，操作平台上设有液晶显示屏、操作按钮和电源开关，通过X-Y轴联动运动带动贴片头的移动，当工作时贴片头在送料器与PCB板之间来回移动，将元件从送料器取出，经过对元件位置与方向的调整，实现自动贴装工作。虽然该发明申请具有节省人工成本的特点，但是，正如该发明申请所述，工作时，将元件从送料器取出，经过对元件位置与方向的调整，实现自动贴装工作，而元件位置与方向调整之前需要一个判断的过程，之后才能对元件位置与方向进行调整。对于如何判断元件的位置与方向是否处于预定的位置和方向上，该发明申请并未披露相关细节。
发明内容：
本发明所解决的技术问题：在贴片机将片状元器件贴附在印制电路板之前，现有技术中缺少对片状元器件是否处于准确位置的判断，如此将难以提高贴装的精确度。
本发明提供如下技术方案：一种设有视觉系统的贴片机，包括机架、安装在机架上的贴片机构、安装在机架上的PCB传送机构、安装在机架上的供料机构，所述贴片机构位于PCB传送机构的上方，所述供料机构位于PCB传送机构旁侧，所述贴片机构包括X-Y轴伺服定位机构、用于吸取片状元器件的吸嘴，还包括安装在吸嘴正下方的视觉系统，所述视觉系统包括摄像头、安装在摄像头上的镜头、安装在镜头周边的LED灯源，所述吸嘴上安装有校验片，所述校验片的中心与吸嘴的中心重合。
按上述技术方案，PCB传送机构用于传输印制电路板(PCB)，并将印制电路板暂驻在贴片机构下方，贴片机构通过X-Y轴伺服定位机构对吸嘴进行定位，吸嘴将片状元器件贴附在印制电路板相应的位置上，供料机构向贴片机构供给片状元器件。
安装在吸嘴正下方的视觉系统成像时，使用LED灯源照射安装在吸嘴上的校验片，以及吸附在吸嘴上的片状元器件，所述校验片在径向突出片状元器件一定距离，LED灯源射出的光一部分落在校验片上，一部分落在片状元器件上。由于LED灯源安装在镜头的周边且整个视觉系统位于吸嘴的正下方，因此，如果片状元器件的中心与吸嘴的中心没有偏差，则从片状元器件反射到镜头上的光的图像与从校验片反射到镜头上的光的图像应该同心，且两者有一定的明暗对比度；如果片状元器件的中心与吸嘴的中心存在偏差，则从片状元器件反射到镜头上的光的图像与从校验片反射到镜头上的光的图像不再同心，且两者有一定的明暗对比度。摄像头获得图像后交由计算机进行图像处理，以准确判断片状元器件是否与吸嘴同心，若不同心，则贴片机可通过X-Y轴伺服定位机构对片状元器件进行校准，以消除片状元器件与吸嘴不同心对准确贴片的影响。
作为本发明的优选，所述LED灯源为两个相距一定距离的环形LED灯源。本发明选用环形LED灯源可使灯源射出的光更加均匀。选用两个相距一定距离的环形LED灯源可使成像更为清晰。
作为本发明的进一步改进，所述摄像头、镜头安装在筒罩内，环形LED灯源安装在筒罩侧壁上，所述筒罩安装在机架上。筒罩的使用可对摄像头、镜头和环形LED灯源起到保护作用，也方便环形LED灯源的安装。作为进一步改进，所述筒罩侧壁上开设有环槽，所述环形LED灯源安装在所述环槽中。此处设置的环槽对环形LED灯源射出的光具有聚光的作用，以提高LED灯源的利用率，进一步提高成像的清晰度。
附图说明：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明一种设有视觉系统的贴片机的结构示意图；
图2为图1中A处的放大图；
图3为图1中视觉系统的结构示意图；
图4为图1中视觉系统的成像示意图。
图中符号说明：
10－机架；
20－贴片机构；21－X-Y轴伺服定位机构；211－X轴导轨；212－Y轴导轨；22－吸嘴；
30－PCB传送机构；
40－供料机构；
50－视觉系统；51－摄像头；52－镜头；53－LED光源；54－筒罩；541－环槽；
60－校验片；
90－片状元器件。
具体实施方式：
如图1所示，一种设有视觉系统的贴片机，包括机架10、安装在机架10上的贴片机构20、安装在机架10上的PCB传送机构30、安装在机架10上的供料机构40、安装在机架10上的视觉系统50。
如图1、图2所示，所述贴片机构20位于PCB传送机构30的上方，所述贴片机构20包括X-Y轴伺服定位机构21、吸嘴22，所述X-Y轴伺服定位机构21包括X轴导轨211、Y轴导轨212，所述吸嘴22安装在Y轴导轨212上，吸嘴22可沿Y轴导轨212移动。所述吸嘴22上安装有校验片60，所述校验片60的中心与吸嘴22的中心重合。
如图1所示，所述供料机构40位于PCB传送机构30旁侧，用于向贴片机构20供给片状元器件90。
如图1所示，所述视觉系统50位于吸嘴22正下方，视觉系统50的高度低于PCB传送机构30的传输平面，以避免PCB传送机构30上输送的PCB与视觉系统50发生干涉。所述视觉系统50是在PCB传送机构30将PCB输送到吸嘴22下方前进行工作的。如图3所示，所述视觉系统50包括筒罩54、安装在筒罩54内的摄像头51和镜头52、LED灯源53，其中，所述LED灯源53为两个相距一定距离的环形LED灯源。所述筒罩54侧壁上开设有两个环槽541，所述LED灯源53安装在所述环槽541中。
如图4所示，LED灯源53向校验片60以及吸附在吸嘴22上的片状元器件90进行照射，校验片60在径向突出片状元器件90一定距离，LED灯源53射出的光一部分落在校验片60上，一部分落在片状元器件90上。如果片状元器件90的中心与吸嘴22的中心没有偏差，则从片状元器件90反射到镜头52上的光的图像与从校验片60反射到镜头52上的光的图像应该同心，且两者有一定的明暗对比度；如果片状元器件90的中心与吸嘴22的中心存在偏差，则从片状元器件90反射到镜头52上的光的图像与从校验片60反射到镜头52上的光的图像不再同心，且两者有一定的明暗对比度。摄像头51获得图像后交由计算机进行图像处理，以准确判断片状元器件是否与吸嘴同心，若不同心，则贴片机可通过X-Y轴伺服定位机构21对片状元器件90进行校准，以消除片状元器件90与吸嘴22不同心而导致对准确贴片的影响。
以上内容仅为本发明的较佳实施方式，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种设有视觉系统的贴片机，包括机架(10)、安装在机架(10)上的贴片机构(20)、安装在机架(10)上的PCB传送机构(30)、安装在机架(10)上的供料机构(40)，所述贴片机构(20)位于PCB传送机构(30)的上方，所述供料机构(40)位于PCB传送机构(30)旁侧，所述贴片机构(20)包括X-Y轴伺服定位机构(21)、用于吸取片状元器件(90)的吸嘴(22)，其特征在于：还包括安装在吸嘴(22)正下方的视觉系统(50)，所述视觉系统(50)包括摄像头(51)、安装在摄像头(51)上的镜头(52)、安装在镜头(52)周边的LED灯源(53)，所述吸嘴(22)上安装有校验片(60)，所述校验片(60)的中心与吸嘴(22)的中心重合；
LED灯源(53)向校验片(60)以及吸附在吸嘴(22)上的片状元器件(90)进行照射；校验片在径向突出片状元器件一定距离，LED灯源射出的光一部分落在校验片上，一部分落在片状元器件上，如果片状元器件的中心与吸嘴的中心没有偏差，则从片状元器件反射到镜头上的光的图像与从校验片反射到镜头上的光的图像应该同心，且两者有一定的明暗对比度；如果片状元器件的中心与吸嘴的中心存在偏差，则从片状元器件反射到镜头上的光的图像与从校验片反射到镜头上的光的图像不再同心，且两者有一定的明暗对比度；摄像头获得图像后交由计算机进行图像处理，以准确判断片状元器件是否与吸嘴同心，若不同心，则贴片机可通过X-Y轴伺服定位机构对片状元器件进行校准，以消除片状元器件与吸嘴不同心而导致对准确贴片的影响。
2.如权利要求1所述的一种设有视觉系统的贴片机，其特征在于：所述LED灯源(53)为环形LED灯源。
3.如权利要求2所述的一种设有视觉系统的贴片机，其特征在于：所述LED灯源(53)为两个相距一定距离的环形LED灯源。
4.如权利要求3所述的一种设有视觉系统的贴片机，其特征在于：所述摄像头(51)、镜头(52)安装在筒罩(54)内，LED灯源(53)安装在筒罩(54)侧壁上，所述筒罩(54)安装在机架(10)上。
5.如权利要求4所述的一种设有视觉系统的贴片机，其特征在于：所述筒罩(54)侧壁上开设有环槽(541)，所述LED灯源(53)安装在所述环槽(541)中。
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