CN104837328A - 一种高效率的smd料盘自动化抽检设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效率的SMD料盘自动化抽检设备，其特征在于，该抽检设备包括料带定位单元、检测单元、拾取单元以及元件盒；其中料带定位单元用于不同宽度料带的固定和定位；通过拾取单元拾取料带上的元器件，并将元件高精度转移到检测单元上执行对元件参数的快捷检测；随后，拾取单元将检测后元器件按顺序放至元件盒中。按照本发明，可实现对成卷SMD料盘的快速自动抽检，具有检测高效、结构简单、使用方便等优点。

Description

一种高效率的SMD料盘自动化抽检设备

技术领域

本发明属于SMD元器件检测设备相关领域，更具体地，涉及一种高效率的SMD料盘自动化抽检设备。

背景技术

随着信息产业革命的迅速发展，电子元件的需求量正日益增加，电子元器件是组成电子产品的最小单元，是整机可靠性的基础。随着现代科学技术的发展，电子设备和系统的复杂程度越来越高，所需要的电子元件数量也在不断增多。根据可靠性理论，组成系统的元件、零件越多，在元件、零件可靠性指标不变的条件下，则系统的可靠性越低。

尤其是，对于表面贴装元件(Surface Mounted Devices，也即SMD)这类电子元器件而言，其参数检测与筛选是提高产品质量与可靠性的关键环节之一。SMD元件通常存储在料带上，料带绕在专门的支撑料盘上，封装好的SMD料盘呈盘状。

现有技术中虽然已经提出了一些SMD料盘的抽检方案，然而进一步的研究表明，仍存在许多问题有待解决：比如检测手段比较单一，基本上都是一个工位或者一套设备只能检测一个参数；并且整体设备的结构往往非常复杂，造价昂贵，并导致企业在构建电子元件多参数检测线时，不但设备的投入增加了，而且由于元件上下料的辅助时间大为增加，检测效率也大大降低。此外，目前国内大部分电子元器件制造企业尚处于劳动密集型生产方式，产品在制造过程中各道工序的质量检测通常采用人工检测方式，该方式劳动强度大、成本高、误检率高且检测效率低，严重影响生产效率。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种高效率的SMD料盘自动化抽检设备，其中通过对其整体构造的组成，尤其是关键组件如料带定位单元、检测单元以及拾取单元等各自的具体结构及其设置方式进行研究和设计，相应能够以结构紧凑、便于操控的方式实现对SMD料盘执行从料带到检测平台的精确移动，并实现对SMD料盘在检测平台上的快捷检测，该设备具备检测效率和自动化程度高、检测结果准确、结构结构、体积小、成本低和使用方便等特点，因而尤其适用于大批量工业规模化生产的应用场合。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种高效率的SMD料盘自动化抽检设备，其特征在于，该抽检设备包括料带定位单元、检测单元、拾取单元以及元件盒，其中：

所述料带定位单元包括底座、夹持机构、调整片、料带传感器和气缸，其中底座水平布置并在其上表面设置有多个彼此平行的料带槽，该料带槽的底部开有多个第一负压气孔用于使料带紧密贴合于料带槽中，并且该料带槽的端部还具有用于送入料带的引导斜面；夹持机构用于将料带调整为与所述料带槽相平行，然后经由所述引导斜面放入料带槽中；调整片水平设置在各个所述料带槽的一侧，并通过导向销和弹簧与其联接，由此使得不同宽度的料带被放置到料带槽时，推动调整片在水平方向上得以夹紧固定；料带传感器对应于各个所述料带槽设置在其槽底前端，用于感应其上方是否具有料带并输出相应信号；气缸对应于各个所述料带槽而设置，其沿着竖直方向处于料带槽的正上方，并在接收所述料带传感器的信号后，向下移动将料带在竖直和前后方向上得以压紧固定；

所述检测单元包括水平基座、以及高度可调地安装在该水平基座上的检测台，其中该检测台呈中部凹陷的平台结构，并在中部凹陷区域设有多个第二负压气孔，由此将从所述料带转移至此处的待检测SMD元器件予以吸附固定；此外，该检测台的两侧分别具有朝向所述中部区域平行对置的第一探针和第二探针，其中第一探针沿着水平方向固定设置在左侧，第二探针通过夹具气缸可水平移动地设置在右侧，由此通过与待检测元件的共同接触来对其执行参数检测；

所述拾取单元包括XYZ三轴运动模组、拾取头、上视相机和下视相机，其中XYZ三轴运动模组由彼此相互垂直的X轴运动子模组、Y轴运动子模组和Z轴运动子模组共同组成，并用于实现拾取头在水平、竖直和前后方向上的位置调整；拾取头竖直设置在所述Z轴运动子模组的下侧用于拾取待检测SMD元件，并在自身的下端通过同步带轮与θ向电机连接，由此实现绕着Z轴方向的旋转；上视相机水平安装在柜机上位于所述Y轴运动子模组正下方，用于对待检测SMD元件在所述拾取头上的旋转角度进行检测，同时将检测结果反馈给所述θ向电机；下视相机则竖直安装在所述Z轴运动子模组上，并用于对待检测SMD元件在多个拾取位置进行定位检测；

所述元件盒设置在所述拾取单元一侧，用于放置完成检测后的SMD元件。

作为进一步优选地，所述料带定位单元、拾取单元和元件盒优选被设置在同一条直线上。

作为进一步优选地，上述抽检设备被整体安装在柜机上；该柜机的下方还安装有控制模块，所述控制模块包括工控机、气动控制子模块、电气控制子模块和LCR测量仪，其中工控机与电气控制子模块水平固定于底层，工控机用于检测流程中各执行元件的控制，电气控制子模块用于电路的控制；气动控制子模块与LCR测量仪水平固定在底层之上的另外一层，气动控制子模块用于气路压力及稳定性的控制，LCR测量仪用于对相关电感电容电阻元器件的性能参数检测。

作为进一步优选地，所述LCR测量仪的规格参数优选被设定为：在20Hz至2MHz范围内提供4位分辨率显示，对高低阻抗的高精度重复性测量精度为0.05％。

作为进一步优选地，上述抽检设备优选还包括离子风装置，由此用于对元件检测过程和整体区域的静电消除。

作为进一步优选地，上述抽检设备还包括用于人机交互的操作装置和显示装置、以及用于料盘电子标签识别的识别装置和用于料盘二维码读取的读取装置。

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，通过对其整个构造组成，尤其是关键组件如料带定位单元、检测单元以及拾取单元等各自的具体结构及其设置方式进行研究和设计，相应能够实现对成卷SMD料盘的快速自动抽检，同时具备结构紧凑、便于操控、运动控制和检测精度高等优点，因而尤其适用于大批量工业化规模生产SMD元器件的应用场合。

附图说明

图1是按照本发明优选实施方式所构建的抽检设备的整体结构示意图；

图2是图1中所示抽检设备的内部构造示意图；

图3是图1中所示料带定位单元100的结构分解示意图；

图4是图3中所示底座103的立体结构示意图；

图5是图1中所示检测单元200的立体结构示意图；

图6是图1中所示拾取单元300的立体结构示意图；

图7是图1中所示抽检设备的正视图；

图8是图1中所示抽检设备的俯视图；

图9是用于显示按照本发明的控制模块及其他辅助模块在柜机中的布置示意图。

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方式所构建的抽检设备的整体结构示意图，图2是图1中抽检设备的内部构造示意图。如图1和图2中所示，该抽检设备主要包括料带定位单元100、检测单元200、拾取单元300以及元件盒502等，另外根据需要还可以增设控制模块400、辅助模块500等。

所述料带定位单元100包括底座103、夹持机构101、调整片105、料带传感器106和气缸102，其中底座103水平布置并在其上表面设置有多个彼此平行的料带槽1031，该料带槽1031的底部开有多个第一负压气孔1032用于使料带紧密贴合于料带槽中，并且该料带槽的端部还具有用于送入料带的引导斜面1033；夹持机构101用于将料带调整为与料带槽1032相平行，然后经由引导斜面1033放入料带槽中；调整片105水平设置在各个所述料带槽的一侧，并通过导向销和弹簧107与其联接，由此使得不同宽度的料带被放置到料带槽时，推动调整片105在水平方向上得以夹紧固定；料带传感器106对应于各个料带槽设置在其槽底前端，用于感应其上方是否具有料带并输出相应信号；气缸102对应于各个料带槽而设置，其沿着竖直方向处于料带槽的正上方，并在接收料带传感器106的信号后，向下移动将料带在竖直和前后方向上得以压紧固定。

所述检测单元200包括水平基座206、以及高度可调地安装在该水平基座206上的检测台201，其中该检测台201呈中部凹陷的平台结构，并在中部凹陷区域设有多个第二负压气孔，由此将从所述料带转移至此处的待检测SMD元器件予以吸附固定；此外，该检测台的两侧分别具有朝向所述中部区域平行对置的第一探针和第二探针，其中第一探针沿着水平方向固定设置在左侧，第二探针通过夹具气缸205可水平移动地设置在右侧，由此通过与待检测元件的共同接触来对其执行参数检测；

所述拾取单元300包括XYZ三轴运动模组302、拾取头301、上视相机303和下视相机304，其中XYZ三轴运动模组由彼此相互垂直的X轴运动子模组、Y轴运动子模组和Z轴运动子模组共同组成，并用于实现拾取头301在水平、竖直和前后方向上的位置调整；拾取头301的数量譬如为一个，竖直设置在Z轴运动子模组的下侧用于拾取待检测的SMD元件，并在自身的下端通过同步带轮与θ向电机连接，由此实现绕着Z轴方向的旋转；上视相机303譬如水平安装在柜机上，并保证其位于所述Y轴运动子模组正下方，并用于对待检测SMD元件在拾取头上的旋转角度进行检测，同时将检测结果反馈给θ向电机；下视相机304则譬如竖直安装在Z轴运动子模组上，并用于对待检测SMD元件在多个拾取位置进行定位检测；

所述元件盒502设置在所述拾取单元一侧，用于放置完成检测后的SMD元件。

下面针对本发明作为关键发明点的主要组件逐一进行具体解释和说明。

请参阅图3和图4，料带定位单元100具体包括：底座103、气缸座104、能够接收传感器信号并下降固定料带的多个气缸102、能够感应料带正确放置的具有延时功能的料带传感器106、能够调节料带槽宽度的多个调整片105，以及能够固定并引导料带放置于正确位置的多个夹持机构101；其中底座103进一步包括：能够自动适应料带宽度的带引导斜面的多个料带槽1031，能够提供负压从而保证料带底面与料带槽紧密贴合的多个第一负压气孔1032；其中料带槽1031包含引导斜面1033，该引导斜面1033优选呈从外到内宽度渐增的锥形结构，从而便于料带的放置；第一负压气孔1032譬如位于料带槽1031的底面中部，能够提供负压并将料带吸附在料带槽底面，从而保证料带竖直方向的固定；调整片105水平放置于料带槽1031的左侧，通过导向销及弹簧107与料带槽1031联接，当不同宽度的料带被放置到料带槽1031时，弹簧107推动调整片将料带夹紧，从而保证料带水平方向的固定；料带槽1031右侧还设置有夹持机构101，能够保证料带平行于料带槽，从而便于料带的放置；料带传感器106竖直放置于料带槽底的前端，能够感应其上方是否放置料带，并输出相应信号；气缸座104水平固定在底座的上表面，气缸102竖直固定在气缸座104上，并保证气缸位于于料带槽103的正上方，接收到料带传感器106的信号后，气缸102向下运动将料带压紧，从而保证料带前后及竖直方向的固定。

请参阅图5，所述检测单元200用于SMD料盘的检测，包括：检测台201、调整组件202、探针203、探针座204、夹具气缸205及水平基座206，其中检测台201譬如可通过两套调整组件水平安装到水平基座206上，每套调整组件优选可包括一个调整螺钉与一个弹簧，可通过旋转调整螺钉压缩弹簧实现检测台201竖直方向的运动和调整；检测台201譬如可呈中部凹陷的平台结构，并在中部凹陷区域的上表面设有多个第二负压气孔，用于通过负压固定待测元件。两个探针203分别位于检测台201中央凹陷区域的左右两侧，两探针203与两探针座204分别连接，左侧探针座水平固定安装，右侧探针与夹具气缸205连接，夹具气缸205水平安装于底座206上，由此实现右侧探针相对于左侧探针的水平移动。当被检测的元件被放置于检测台201后，检测台201上的气孔提供负压将元器件固定，夹具气缸205推动右侧探针座204水平运动，带动右侧探针向左侧探针移动，从而待检测SMD元器件夹紧后，左右探针通过导线与譬如安装在柜机下部的LCR测量仪402的输入端相连，从而完成对元器件进行检测，并在LCR测量仪的界面显示检测结果。

请参阅图6，所述拾取单元300用于完成元件位置转移，拾取料带上的元器件送至检测单元200的相应位置，并在检测结束后将元器件按顺序放至元件盒502，具体包括：拾取头301、XYZ三轴运动模组302、上视相机303、下视相机304、底座305等，其中拾取头301竖直设置在所述Z轴运动子模组的下侧，其下端与同步带轮连接进而与θ向电机连接，θ向电机可带动拾取头进行绕Z轴的转动，XYZ三轴运动模组302带动拾取头301完成XYZ方向的直线运动。此外，上视相机303水平安装，并优选通过90度反射镜来检测SMD元件的旋转角度，并将检测结果反馈给θ向电机；下视相机304竖直安装，用于检测元件在料带定位单元100、检测单元200的拾取位置和元件盒502中的放置位置等。

参见图7，上述抽检设备被整体安装在柜机上；该柜机的下方还安装有控制模块400，所述控制模块包括工控机401、气动控制子模块403、电气控制子模块404和LCR(电感电容电阻)测量仪402，其中工控机401与电气控制子模块404水平固定于底层，工控机用于检测流程中各执行元件的控制，电气控制子模块用于电路的控制；气动控制子模块403与LCR测量仪402水平固定在底层之上的另外一层，气动控制子模块用于气路压力及稳定性的控制，LCR测量仪用于对相关电感电容电阻元器件的性能参数检测。

参阅图8，所述辅助模块还可以包括用于消除静电的离子风装置501、用于标签识别的读写器装置503、用于二维码读取的读取装置504、用于固定料盘的固定装置505、外衣509、用于人机交互操作的显示器508及键鼠507以及检测平台506；其中二维码读取装置503及读写器502竖直安装于外衣509的前端面。

总体而言，该设备具有检测效率高、自动化程度高、检测结果准确、结构简单、体积小、成本低、使用方便等优点。可广泛适用于无源电子元器件的检测。

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 (6)

1.一种高效率的SMD料盘自动化抽检设备，其特征在于，该抽检设备包括料带定位单元(100)、检测单元(200)、拾取单元(300)以及元件盒(502)，其中：

所述料带定位单元(100)包括底座(103)、夹持机构(101)、调整片(105)、料带传感器(106)和气缸(102)，其中底座(103)水平布置并在其上表面设置有多个彼此平行的料带槽(1031)，该料带槽(1031)的底部开有多个第一负压气孔(1032)用于使料带紧密贴合于料带槽中，并且该料带槽的端部还具有用于送入料带的引导斜面(1033)；夹持机构(101)用于将料带调整为与所述料带槽(1032)相平行，然后经由所述引导斜面(1033)放入料带槽中；调整片(106)水平设置在各个所述料带槽的一侧，并通过导向销和弹簧(107)与其联接，由此使得不同宽度的料带被放置到料带槽时，推动调整片(105)在水平方向上得以夹紧固定；料带传感器(106)对应于各个所述料带槽设置在其槽底前端，用于感应其上方是否具有料带并输出相应信号；气缸(102)对应于各个所述料带槽而设置，其沿着竖直方向处于料带槽的正上方，并在接收所述料带传感器(105)的信号后，向下移动将料带在竖直和前后方向上得以压紧固定；

所述检测单元(200)包括水平基座(206)、以及高度可调的安装在该水平基座(206)上的检测台(201)，其中该检测台(201)呈中部凹陷的平台结构，并在中部凹陷区域设有多个第二负压气孔，由此将从所述料带转移至此处的待检测SMD元器件予以吸附固定；此外，该检测台的两侧分别具有朝向所述中部区域平行对置的第一探针和第二探针，其中第一探针沿着水平方向固定设置在左侧，第二探针通过夹具气缸(205)可水平移动地设置在右侧，由此通过与待检测元件的共同接触来对其执行参数检测；

所述拾取单元(300)包括XYZ三轴运动模组(302)、拾取头(301)、上视相机(303)和下视相机(304)，其中XYZ三轴运动模组由彼此相互垂直的X轴运动子模组、Y轴运动子模组和Z轴运动子模组共同组成，并用于实现拾取头(301)在水平、竖直和前后方向上的位置调整；拾取头(301)，竖直设置在所述Z轴运动子模组的下侧用于拾取待检测的SMD元件，并在自身的下端通过同步带轮与θ向电机连接，由此实现绕着Z轴方向的旋转；上视相机(303)水平设置在柜机上位于所述Y轴运动子模组正下方，并用于对待检测SMD元件在所述拾取头上的旋转角度进行检测，同时将检测结果反馈给所述θ向电机；下视相机(304)则竖直安装在所述Z轴运动子模组上，并用于对待检测SMD元件在多个拾取位置进行定位检测；

所述元件盒(502)设置在所述拾取单元(300)一侧，用于放置完成检测后的SMD元件。

2.如权利要求1所述的抽检设备，其特征在于，所述料带定位单元(100)、拾取单元(300)和元件盒(502)优选被设置在同一条直线上。

3.如权利要求1或2所述的抽检设备，其特征在于，上述抽检设备被整体安装在柜机上；该柜机的下方还安装有控制模块(400)，所述控制模块包括工控机(401)、气动控制子模块(403)、电气控制子模块(404)和LCR(电感电容电阻)测量仪(402)，其中工控机(401)与电气控制子模块(404)水平固定于底层，工控机用于检测流程中各执行元件的控制，电气控制子模块用于电路的控制；气动控制子模块(403)与LCR测量仪(402)水平固定在底层之上的另外一层，气动控制子模块用于气路压力及稳定性的控制，LCR测量仪用于对相关电感电容电阻元器件的性能参数检测。

4.如权利要求3所述的抽检设备，其特征在于，所述LCR测量仪(402)的规格参数优选被设定为：在20Hz至2MHz范围内提供4位分辨率显示，对高低阻抗的高精度重复性测量精度为0.05％。

5.如权利要求1-4任意一项所述的抽检设备，其特征在于，上述抽检设备优选还包括离子风装置(501)，由此用于完成元件检测过程和整体区域的静电消除。

6.如权利要求5所述的抽检设备，其特征在于，上述抽检设备还包括用于人机交互的操作装置(507)和显示装置(508)、以及用于料盘电子标签识别的识别装置(503)和用于料盘二维码读取的读取装置(504)。