CN105555123A - 一种面向料盘的smd抽检及清点设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于表面贴装器件制造相关设备领域，并公开了一种面向料盘的SMD抽检及清点设备，包括点料模块、拾取检测模块、盛料模块以及配套的控制模块等，其中点料模块用于实现料带的输送和分切，以及待检元件的清点；拾取检测模块用于实现待检元件的视觉定位，并采用多自由度的机械手拾取待检元件，并同步实现其检测功能；盛料模块用于放置检测前后的元件，并确保其位置和姿态的精度；控制模块则用于实现整套设备的自动化控制。通过本发明，可快速完成SMD料盘上元件的抽检，并回收抽检的元件，此外还能快速、准确的完成料盘上元件个数的清点，并在有需要的公开下选择性进行分切。

Description

一种面向料盘的SMD抽检及清点设备

技术领域

本发明属于表面贴装器件制造相关设备领域，更具体地，涉及一种面向料盘的SMD抽检及清点设备。

背景技术

随着电子工业的蓬勃发展，为了实现电子产品的微型化，以及极大地提升生产效率，SMT(SurfaceMountTechnology，表面贴装技术)应运而生。所谓SMT，是将SMD(SurfaceMountedDevices，表面贴装器件)安装到PCB上的电子组装技术，是现在PCB贴装的关键技术之一。与传统电子元件安装技术相比，SMT具有可靠性强、高频特性好、元器件体积小、能实现自动化生产等特点，因而在进入21世纪后得到了快速发展。

然而，现有SMT技术中亟待解决的技术问题之一就是如何实现SMD料盘上元件的高效率、高精度的实时检测及清点操作。虽然现有设备中也提出了一些可实现SMD料盘检测的器件，但进一步的研究表明，仍然存在以下的主要不足：第一：现有设备往往采用的是对SMD料盘进行全检的工作模式，显然会带来工作效率低、浪费资源等问题；第二：在检测方式方面，现有设备往往采用的是先用真空吸取头吸取SMD，然后再转置于检测平台执行检测，这样会出现两方面的主要缺陷，一方面是检测平台受限于固定的结构配置，其能够准确检测的元件种类和类型往往偏少，另一方面则是拾取与检测工序分开，在实际操作中会严重降低总体的检测效率，特别是会直接影响到检测精度；第三：在实际工况中很多时候需要在对SMD料盘进行点料的同时，还能够高精度、适用性强地现定量分切，但是现在设备有设备不能够提供此方面的功能要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种面向料盘的SMD抽检及清点设备，其中通过对其整体组成构造及各模块的功能配置进行了全新设计，尤其是对其关键组件如夹爪、盛料料盘等本身的具体结构以及拾取检测模块、点料模块与盛料模块彼此之间的相互关系进行改进，相应能够以整体构造紧凑、便于操控、高效率和高精度的方式实现对SMD料盘的抽检及清点，同步实现元件的拾取与检测操作，并尤其适用于大规模批量化生产的工业用途。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种面向料盘的SMD抽检及清点设备，其特征在于，该SMD抽检及清点设备包括点料模块、拾取检测模块、盛料模块以及配套的控制模块，其中：

所述点料模块整体设置在工作台上，包括放料端、收料端、传感器、分切机构和标签打印机，其中该放料端和收料端各自由电机驱动的转盘构成且保持相互平行地设置，由此用于将缠绕在转盘上的料带予以输送及回收；该传感器安装在料带输送路径的中间，用于对料带上待检元件的数量予以实时检测；该分切结构设置在所述传感器的附近，并用于根据此传感器的检测结果来实现对料带的定量分切；该标签打印机则用于实时打印出相应的标签，并粘贴于检测后的料盘之上；

所述拾取检测模块设置在工作台上且处于所述放料端同一侧，包括X轴机械手、Y轴机械手、Z轴机械手、拾取头和下视相机，其中该X轴机械手、Y轴机械手和Z轴机械手三者彼此相互垂直地安装，并构成拾取检测模块的骨架；该拾取头设置在所述Z轴机械手的下部末端且配备有水平同步带，用于实现其在X/Y/Z轴三个方向上的平动、以及绕着Z轴方向的旋转；该下视相机安装在所述Z轴机械手上，用于对待检元件在拾取和检测过程中的位置执行视觉定位；此外，对于所述拾取头而言，其进一步包括夹爪、柔性探针和柔性导电头，其中该夹爪同轴安装在所述水平同步带的下侧，用于提供拾取头对待检元件的夹持力；该柔性探针绝缘安装在所述夹爪的底端，用于确保对待检元件执行柔性接触的同时，还实现对待检元件的电气检测；该柔性导电头则包裹在各个柔性探针的端部，并用于在与待检元件接触时发生变形，由此增大此导电头与待检元件之间的接触面积，并确保能与待检元件的引脚实现稳定的连通；

所述盛料模块包括待检元件盛料盘、废料桶和脆盘，这三者均设置在工作台台面上，并设置为处于同一直线上；其中该待检元件盛料盘用于盛放从所述料带上剥离下来的待检元件，并且它的盘面上安装有疏松多孔结构，用于适应不同规格待检元件的吸附；该废料桶用于盛放经检测后不合格的元件，该脆盘则用于盛放经检测后合格的元件；

所述控制模块整体安装在工作台内部，并用于对上述功能模块及整套设备的操作过程执行自动化控制。

作为进一步优选地，上述SMD抽检及清点设备还可以配备辅助模块，该辅助模块包括离子风发生器、显示装置和人机交互装置，其中离子风发生器包括两套，分别设置在所述放料端和所述收料端附近，用于对检测区域执行静电消除；该显示装置和人机交互装置则共同用于实现操作者对整体设备工作过程的显示和控制输入。

作为进一步优选地，所述放料端和收料端的一侧各自配置有放料端压杆和收料端压杆，并由扭转弹簧提供压紧力进而防止料带从料盘上松脱；此外，在料带输送路径上还配置有张紧杆，用于对料带的张紧程度予以调节。

作为进一步优选地，对于所述待检元件盛料盘而言，它的疏松多孔结构下侧优选还设置有多个真空负压气孔，这些真空负压气孔继续共同连通至一个容纳气体的气室，然后在该气室下侧设置有用于供气的导气道；以此方式，通过对所述疏松多孔结构对真空吸附均匀化的调节，确保了待检元件在吸附过程中保持姿态不变。

作为进一步优选地，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，其中该工控机与所述电气控制子模块水平固定于工作台内部的底层，前者用于检测流程中各执行元件的控制，后者用于对相关电路的控制；该气动控制子模块与所述LCR测量仪水平固定在所述底层之上，前者用于气路压力及稳定性的控制，后者则用于对相关电感、电容和电阻元器件的性能参数检测。

总体而言，按照本发明的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1、通过对设备整体在构造上的布置、尤其是关键组件如盛料模块、拾取检测模块以及点料模块彼此之间的位置及工序联动方面的改进，能够有效实现对SMD料盘的针对性抽检，并在整体结构紧凑化的基础上进一步确保了整体抽检和清点操作的有序化和操作便利度，显著提高了检测效率；

2、尤其是，通过对拾取头的具体结构进行研究和重新设计，其中夹爪可在三个单自由度机械手和同步带的共同作用下，高精度实现空间姿态调整及其对元件的夹取；此外，通过设置端部包裹有柔性导电材料的柔性探针，这样不仅可增大拾取头与待检元件之间的接触面积，可从多个不同方向去拾取元件，而且探针既是拾取装置又是检测装置，还能够同步实现对元件的拾取与检测功能，进一步显著提高了工作效率；

3、通过对盛料模块中的待检元件盛料盘进行疏松多孔的结构改进，能够有效克服现有设备中难于正常吸附微小尺寸元件的技术问题，而且进一步通过对真空负压结构的优化设计，这些相互贯通的真空负压孔能够将盛料盘的真空负压气体均匀分布在整个盘面上，因此不仅能够执行对微小芯片的准确定位拾取，而且有助于保持其姿态不变；

4、按照本发明的SMD抽检及清点设备整体构造巧妙、便于操控，能够高效率和高精度的方式实现对SMD料盘的抽检及清点，同步实现元件的拾取与检测操作，因而尤其适用于大规模批量化生产的工业用途。

附图说明

图1是按照本发明优选实施方式所构建的抽检和清点设备的整体结构示意图；

图2是图1中所示拾取检测模块的立体结构示意图；

图3是图1中所示点料模块的立体结构示意图；

图4是图1中所示抽检和清点设备的立体结构示意图；

图5是图1中所示抽检设备的主视图；

图6是图2中所示拾取检测模块的拾取头部分的立体结构示意图；

图7是图1中所示盛料模块的待检元件盛料盘的全剖视图；

图8是拾取引脚在侧面的元件时的拾取姿态示意图；

图9是拾取引脚在上面的元件时的拾取姿态示意图。

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。

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所构建的SMD料盘抽检和检测设备的整体结构示意图。如图1中所示，该SMD抽检及清点设备主要包括点料模块3拾取检测模块1、盛料模块2以及配套的控制模块等，下面将逐一进行具体介绍说明。

参见图3，所述点料模块3整体设置在工作台上，包括放料端31、收料端37、传感器33、分切机构35和标签打印机38等，其中该放料端31、收料端37各自譬如由电机驱动的转盘构成，并且保持相互平行地设置，由此用于将缠绕在转盘上的料带予以输送及回收；在收放料端的两侧，还可以分别布置有放料端压杆32和收料端压杆37，由扭转弹簧提供压紧力，这两者均是为了防止料带从料盘上松脱；传感器33可安装在料带输送路径的中间，用于对料带上待检元件的数量予以实时检测；分切结构35譬如可由一个气缸和一个刀片组成，其设置在所述传感器33的附近，并用于根据此传感器的检测结果来实现对料带的定量分切(例如每当传感器检测数量达到1000后将料带切断)；标签打印机38则用于实时打印出相应的标签，并粘贴于检测后的料盘之上。

参见图2，作为本发明的关键改进点之一，所述拾取检测模块1设置在工作台上且处于所述放料端31同一侧，包括X轴机械手11、Y轴机械手12、Z轴机械手13、拾取头和下视相机14等，其中该X轴机械手11、Y轴机械手12和Z轴机械手13三者彼此相互垂直地安装，并构成拾取检测模块的骨架；该拾取头设置在Z轴机械手13的下部末端且配备有水平同步带15，用于实现其在X/Y/Z轴三个方向上的平动、以及绕着Z轴方向的旋转；该下视相机安装在所述Z轴机械手上，用于对待检元件在拾取和检测过程中的位置执行视觉定位；该同步为15同样安装在Z轴机械手下面，用于实现拾取头绕Z轴旋转的自由度。

此外，对于所述拾取头而言，其进一步包括夹爪16、柔性探针17和柔性导电头18，其中该夹爪16譬如呈带有两个爪的结构，其同轴安装在所述水平同步带15的下侧，用于提供拾取头对待检元件的夹持力；该柔性探针17绝缘安装在所述夹爪16的底端，用于确保对待检元件执行柔性接触的同时，还实现对待检元件的电气检测；该柔性导电头18则包裹在各个柔性探针17的端部，并用于在与待检元件接触时发生适当的变形，由此增大此导电头与待检元件之间的接触面积，并确保能与待检元件的引脚实现稳定的连通；

更具体来说，参见图6，绝缘安装在夹爪的两个手指上的柔性探针，由于其具有一定的柔性因此在夹取元件时可以实现柔性接触，减小了对元件的损伤，另外探针另一端可由导线与LCR测量仪相连接继而同步实现对元件的检测；柔性导电头18包裹在柔性探针的端部，其由适当的高分子聚合物构成，这样在与元件接触时会发生适量的变形，增大导电头与元件引脚连通的可靠性，并确保了导电头能与各种元件的引脚都能实现稳定的连通。

参见图4，作为本发明的另一关键改进点，所述盛料模块2包括待检元件盛料盘21、废料桶22和脆盘23，这三者均设置在工作台台面上，并优选设置为处于同一直线上，以便于机械手的快速定位；其中该待检元件盛料盘21用于盛放从所述料带上剥离下来的待检元件，并且它的盘面上安装有疏松多孔结构24，用于适应不同规格待检元件的吸附；该废料桶22用于盛放经检测后不合格的元件，该脆盘23譬如可设计为许多矩形阵列孔的塑料盘，用于盛放经检测后合格的元件。

更具体地，参见图7，显示了待检元件盛料盘与疏松多孔结构的立体结构和全剖视图。如图所示，为了吸附待检元件保持其姿态不变，在盛料盘的盘面上制造了一些真空负压气孔21a；负压气孔下是容纳气体的气室21b，最下面用于供气的导气道21c。

所述控制模块整体安装在工作台内部，并用于对上述功能模块及整套设备的操作过程执行自动化控制。例如，如图5中所示，该控制模块可包括工控机41、气动控制子模块43、电气控制子模块44和LCR(电感电容电阻)测量仪42等，其中工控机41与电气控制子模块44优选水平固定于底层，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43与LCR测量仪42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。

此外，按照本发明的优选实施方式，上述设备还可以配备有辅助模块5，该辅助模块主要包括离子风发生器51、显示装置52、人机交互装置53等；其中离子风发生器用于检测区域静电消除；显示装置和人机交互装置则用于实现对设备整体操作过程中的实时显示和实时控制。

下面将简单介绍按照本发明的SMD抽检及清点设备的主要运行过程。

首先，将SMD料盘上的前几个元件剥离，将剥下来的元件放入待检元件盛料盘，然后将SMD料盘安放在放料端上准备清点；

接着，四轴机械手在下视相机的引导下，拾取盛料盘中的待检元件，并同步实现元件的检测，之后将合格元件至于脆盘，不合格元件至于废料桶；

最后，收放料端电机驱动料带通过传感器，测量出料带上元件的个数，并在有需求的情况下进行定量分切。

参照图8，显示了拾取头拾取检测引脚在侧面的元件时的姿态。如图所示，在下视相机对元件进行准确定位后，机械手调整自己的姿态使柔性导电头从两侧靠近元件，再与元件接触后，柔性导电头发生适量变形，向周围扩张从而可靠的接触到元件引脚，最后夹紧元件拾取检测。

参照图9，显示了拾取头拾取检测引脚在上面的元件时的姿态。如图所示，在下视相机对元件进行准确定位后，机械手调整自己的姿态使柔性导电头从上面靠近元件，再与元件接触后，柔性导电头发生适量变形，向周围扩张从而可靠的接触到元件引脚，然后在驱动夹爪加紧元件。然而需要指出的是，图8和图9只是对两种典型元件的拾取过程做了分析，其他不同类型的元件也都可以通过类似的方式实现拾取和检测。

总体而言，按照本发明的SMD抽检及清点设备与现有技术相比，通过对设备整体和各个模块的针对性研究设计，能够实现面向料盘的快速抽检和清点，并且同步实现元件的拾取与检测操作，并具备效率高、适应性强、检测结果准确等优点。

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)

1.一种面向料盘的SMD抽检及清点设备，其特征在于，该SMD抽检及清点设备包括点料模块(3)、拾取检测模块(1)、盛料模块(2)以及配套的控制模块(4)，其中：

所述点料模块(3)整体设置在工作台上，包括放料端(31)、收料端(37)、传感器(33)、分切机构(35)和标签打印机(38)，其中该放料端(31)和收料端(37)各自由电机驱动的转盘构成且保持相互平行地设置，由此用于将缠绕在转盘上的料带予以输送及回收；该传感器(33)安装在料带输送路径的中间，用于对料带上待检元件的数量予以实时检测；该分切结构(35)设置在所述传感器(33)的附近，并用于根据此传感器的检测结果来实现对料带的定量分切；该标签打印机则用于实时打印出相应的标签，并粘贴于检测后的料盘之上；

所述拾取检测模块(1)设置在工作台上且处于所述放料端(31)同一侧，包括X轴机械手(11)、Y轴机械手(12)、Z轴机械手(13)、拾取头和下视相机(14)，其中该X轴机械手(11)、Y轴机械手(12)和Z轴机械手(13)三者彼此相互垂直地安装，并构成拾取检测模块的骨架；该拾取头设置在所述Z轴机械手(13)的下部末端且配备有水平同步带(15)，用于实现其在X/Y/Z轴三个方向上的平动、以及绕着Z轴方向的旋转；该下视相机(14)安装在所述Z轴机械手(13)上，用于对待检元件在拾取和检测过程中的位置执行视觉定位；此外，对于所述拾取头而言，其进一步包括夹爪(16)、柔性探针(17)和柔性导电头(18)，其中该夹爪(16)同轴安装在所述水平同步带(15)的下侧，用于提供拾取头对待检元件的夹持力；该柔性探针(17)绝缘安装在所述夹爪(16)的底端，用于确保对待检元件执行柔性接触的同时，还实现对待检元件的电气检测；该柔性导电头(18)则包裹在各个柔性探针(17)的端部，并用于在与待检元件接触时发生变形，由此增大此导电头与待检元件之间的接触面积，并确保能与待检元件的引脚实现稳定的连通；

所述盛料模块(2)包括待检元件盛料盘(21)、废料桶(22)和脆盘(23)，这三者均设置在工作台台面上，并设置为处于同一直线上；其中该待检元件盛料盘(21)用于盛放从所述料带上剥离下来的待检元件，并且它的盘面上安装有疏松多孔结构(24)，用于适应不同规格待检元件的吸附；该废料桶(22)用于盛放经检测后不合格的元件，该脆盘(23)则用于盛放经检测后合格的元件；

所述控制模块(4)整体安装在工作台内部，并用于对上述功能模块及整套设备的操作过程执行自动化控制。

2.如权利要求1所述的SMD抽检及清点设备，其特征在于，上述SMD抽检及清点设备还可以配备辅助模块(5)，该辅助模块(5)包括离子风发生器(51)、显示装置(52)和人机交互装置(53)，其中离子风发生器(51)包括两套，分别设置在所述放料端(31)和所述收料端(37)附近，用于对检测区域执行静电消除；该显示装置和人机交互装置则共同用于实现操作者对整体设备工作过程的显示和控制输入。

3.如权利要求1或2所述的SMD抽检及清点设备，其特征在于，所述放料端(31)和收料端(37)的一侧各自配置有放料端压杆(32)和收料端压杆(36)，并由扭转弹簧提供压紧力进而防止料带从料盘上松脱；此外，在料带输送路径上还配置有张紧杆(34)，用于对料带的张紧程度予以调节。

4.如权利要求3所述的SMD抽检及清点设备，其特征在于，对于所述待检元件盛料盘(21)而言，它的疏松多孔结构(24)下侧优选还设置有多个真空负压气孔(21a)，这些真空负压气孔继续共同连通至一个容纳气体的气室(21b)，然后在该气室(21b)下侧设置有用于供气的导气道(21c)；以此方式，通过对所述疏松多孔结构对真空吸附均匀化的调节，确保了待检元件在吸附过程中保持姿态不变。

5.如权利要求1-4任意一项所述的SMD抽检及清点设备，其特征在于，所述控制模块(4)优选包括工控机(41)、气动控制子模块(43)、电气控制子模块(44)和LCR测量仪(42)，其中该工控机(41)与所述电气控制子模块(44)水平固定于工作台内部的底层，前者用于检测流程中各执行元件的控制，后者用于对相关电路的控制；该气动控制子模块(43)与所述LCR测量仪(42)水平固定在所述底层之上，前者用于气路压力及稳定性的控制，后者则用于对相关电感、电容和电阻元器件的性能参数检测。