CN110856362A - 一种柔性智能手机主板芯片自动更换方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性智能手机主板芯片自动更换方法及系统，包括：对主板进行定位的步骤；识别芯片位置及其围胶路径的步骤；根据所述围胶路径进行芯片围胶清除的步骤；从主板上移除芯片的步骤；清理焊盘的步骤；检测焊盘清理效果的步骤；在所述主板上焊接芯片的步骤。本发明能够解决现有技术中对手机主板芯片更换费时费力，且不能高效自动化的缺陷，其适用于各种智能手机型号，柔性的路径针对每一个手机主板量身定做，其各个工序步骤均自动进行，与现有人工方法相比，具有效率高，适用范围广的优点，可以实现连续生产，易于工业应用。

Description

一种柔性智能手机主板芯片自动更换方法及系统

技术领域

本发明涉及人工智能技术领域，特别是一种柔性智能手机主板芯片自动更换方法及系统。

背景技术

随着人们生活水平的提高，智能手机的出货量连年攀升，如2019年第二季度全球智能手机出货3.41亿部。而在生产过程中，避免不了不良品的产生，即使如华为，苹果等手机大厂也有至少千分之三的不良品率。按以上数据推算，每天将产生1.13万部不良品手机。同时市场上也会产生大量的故障手机。这就带来了大量的返修手机，市场返修机机型复杂。返修过程最主要的工序是更换芯片。手机主板大致5cm×5cm左右大小。一般，存储器、CPU故障率高。这部分的维修的难点在于芯片点胶(芯片点胶，是在芯片焊接后需要在芯片周围涂抹胶水，增加芯片的机械牢固度，而去除芯片首要的是去除围胶，去除围胶目前完全靠人工来做)。芯片出于机械牢度的要求需要点胶。更换芯片的过程包括除围胶、取芯片、洗焊盘、焊芯片几个工序。目前这几个工序都要人工完成，在几个工序中需要加热焊锡、使用化学药水清洗焊盘等操作，对工人的身体造成伤害；围胶清理与洗焊盘过程需要花费大量人工，清理效果也不理想，虽然可采用放大镜检测焊盘清理的效果，但人为主观判断没有统一标准，很难保证维修后的主板长时间稳定运行。尤其是围胶清理过程，目前人工靠用小刀慢慢刮的方式进行围胶清除，而机械无法完成人手的精细动作，芯片胶水的配方每家手机厂都不同，通过前期调研，市场上也不存在化学药水溶解胶水的方法。此外，市场返修机机型复杂，统一设置的自动化处理过程无法满足多型号芯片与主板的维修需求，因此需要一种柔性自动化的清围胶、除芯片、清焊盘、焊芯片工艺，而目前还没有有效的方案对智能手机主板进行高效、安全、环保的维修。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种柔性智能手机主板芯片自动更换方法，其解决了现有技术中对手机主板芯片更换费时费力，且不能高效自动化的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种柔性智能手机主板芯片自动更换方法，其包括如下步骤：S1：对主板进行定位的步骤；S2：识别芯片位置及其围胶路径的步骤；S3：根据所述围胶路径进行芯片围胶清除的步骤；S4：从主板上移除芯片的步骤；S5：清理焊盘的步骤；S6：检测焊盘清理效果的步骤；S7：在所述主板上焊接芯片的步骤。

作为本发明所述柔性智能手机主板芯片自动更换方法的一种优选方案，其中：步骤S1具体为：所述主板通过夹紧单元进行定位，并将所述夹紧单元设置于传送单元上，通过所述传送单元将所述夹紧单元以及固定于其上的主板传送至各个步骤对应的工位处。

作为本发明所述柔性智能手机主板芯片自动更换方法的一种优选方案，其中：步骤S2具体为：采集主板及其表面上的待更换芯片的图像，通过对该图像的特征提取得到主板的外形轮廓及其初始位置、芯片位置及其围胶路径。

作为本发明所述柔性智能手机主板芯片自动更换方法的一种优选方案，其中：步骤S3具体为：所述采用加热与干冰喷射的组合方式进行芯片围胶清除，且所述干冰喷射的走位在加热走位的后方；所述走位按照所述围胶路径移动。

作为本发明所述柔性智能手机主板芯片自动更换方法的一种优选方案，其中：步骤S4具体为：根据所述芯片位置对芯片表面进行加热，融化焊锡，并从所述主板上移除所述芯片。

作为本发明所述柔性智能手机主板芯片自动更换方法的一种优选方案，其中：步骤S5包括，清除残留的焊锡；通过洗板水对焊盘进行清理。

作为本发明所述柔性智能手机主板芯片自动更换方法的一种优选方案，其中：步骤S6具体为：采集主板及其焊盘图像，并在提取焊盘特征后与预先设定的阈值进行比较判断；若符合除净标准，则在焊盘处涂抹助焊膏，并识别主板的终端位置，以主板的终端位置与主板的初始位置进行对比，得到芯片的放置位置以及焊接位置，随后进入下一步的焊接芯片的步骤；若不符合除净标准，则返回至清理焊盘的步骤重新清理，依此循环，直至符合除净标准。

作为本发明所述柔性智能手机主板芯片自动更换方法的一种优选方案，其中：步骤S7具体为：根据所述芯片的放置位置以及焊接位置在主板上进行焊接芯片。

本发明还提供一种柔性智能手机主板芯片自动更换系统，其包括传送单元、回传单元、夹紧单元、图像采集单元、控制单元、围胶清除单元、芯片移除单元、焊盘清理单元以及芯片焊接单元；所述传送单元沿纵向设置于生产工序路径上，所述生产工序路径上依次对应有定位工位、图像采集工位、除围胶工位、取芯片工位、清焊盘工位、焊盘检测工位以及芯片焊接工位；所述回传单元设置于所述传送单元的一侧，其回传端延伸至所述焊盘检测工位，位于另一端的送达端延伸至所述焊盘检测工位之前的任一工位，并能够将所述焊盘检测工位上的主板向所述送达端所对应的工位传送；所述夹紧单元放置于所述定位工位处，并能够对放置于其上的主板进行定位；所述图像采集单元包括设置于所述图像采集工位上部并能够采集主板图像的初始采集模组以及设置于所述焊盘检测工位上部并能够采集主板及其焊盘图像的焊盘检测模组；所述控制单元能够接收来自所述初始采集模组的图像，并能够识别出主板的初始位置以及芯片位置；所述控制单元还能够接收来自所述焊盘检测模组的主板及其焊盘图像，并在提取焊盘特征后与预先设定的阈值进行比较判断，当焊盘特征符合除净标准时，识别主板的终端位置，并以主板的终端位置与所述初始采集模组所采集的主板的初始位置进行对比，得到芯片的放置位置以及焊接位置；所述围胶清除单元设置于所述除围胶工位上，包括第一加热组件以及干冰喷射组件，两者在所述控制单元的控制下，能够根据所述围胶路径对围胶进行清理；所述芯片移除单元设置于所述取芯片工位上，包括第二加热组件以及用于移除芯片的抓取组件；所述第二加热组件在所述控制单元的控制下，能够根据所述芯片位置对芯片表面进行加热；所述抓取组件在所述控制单元的控制下，能够根据所述芯片位置从所述主板上移除所述芯片；所述焊盘清理单元包括设置于所述清焊盘工位上的吸锡组件以及洗板组件，还包括设置于所述清焊盘工位上或者设置于所述焊盘检测工位之后的涂助焊膏组件，三者在所述控制单元的控制下，能够对焊盘进行清理或涂助焊膏；所述芯片焊接单元设置于所述芯片焊接工位上，所述芯片焊接单元在所述控制单元的控制下，能够根据所述芯片的放置位置以及焊接位置在主板上焊接芯片。

作为本发明所述柔性智能手机主板芯片自动更换系统的一种优选方案，其中：所述夹紧单元包括夹具台以及固定于所述夹具台上的夹紧组件，所述夹紧组件能够将放置于所述夹具台上的主板进行定位。

作为本发明所述柔性智能手机主板芯片自动更换系统的一种优选方案，其中：所述夹紧组件在所述夹具台的一周分布有多个，且均采用直线驱动机构，各个所述直线驱动机构的伸缩端朝内，并在末端固定有压力传感器，所述压力传感器能够挤压所述主板的边缘，并将测得的压力数据传输至所述控制单元。

作为本发明所述柔性智能手机主板芯片自动更换系统的一种优选方案，其中：所述取芯片工位与清焊盘工位之间还设置有回传检测工位，所述回传单元的回传端延伸至所述焊盘检测工位，所述送达端延伸至所述回传检测工位，并能够将所述焊盘检测工位上的主板向所述回传检测工位传送；所述回传检测工位上设置有回传检测模组，其能够采集主板及其焊盘图像；所述控制单元能够接收来自所述回传检测模组的主板及其焊盘图像，并识别出焊盘的位置。

作为本发明所述柔性智能手机主板芯片自动更换系统的一种优选方案，其中：所述回传单元为开口朝向所述传送单元的槽形路径，其包括呈矩形四角分布的四个转向区以及设置在除传送单元一侧以外其余三侧的衔接带，其中两个所述转向区分别设置于所述焊盘检测工位和回传检测工位上，且所述传送单元对应于该两个转向区的位置处通过滚筒进行下沉处理；所述转向区包括转向安装架、固定于所述安装架上的横向驱动辊轮和纵向驱动辊轮以及分别用于驱动所述横向驱动辊轮和纵向驱动辊轮的驱动件；所述横向驱动辊轮和纵向驱动辊轮的顶部最高点相齐平。

本发明的有益效果：本发明适用于各种智能手机型号，柔性的路径针对每一个手机主板量身定做，其各个工序步骤均自动进行，与现有人工方法相比，具有效率高，适用范围广的优点，可以实现连续生产，易于工业应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为柔性智能手机主板芯片自动更换的流程图。

图2为柔性智能手机主板芯片自动更换系统的原理图。

图3为增加了回传检测工位的系统的原理图。

图4为主板固定于夹具台上的平面结构示意图。

图5为围胶清除的示意图。

图6为吸锡组件的拖平移动吸锡过程示意图

图7为转向区的平面结构示意图。

图8为三维运动机构的俯视图以及侧视图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

参照图1～3，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种柔性智能手机主板芯片自动更换方法，其能够适用于各种智能手机型号，柔性的路径针对每一个手机主板量身定做，其生产加工的各个步骤均自动进行，具有效率高，适用范围广的优点，可以实现连续生产，易于工业应用。

所述柔性智能手机主板芯片自动更换方法包括如下步骤：

步骤S1：对主板进行定位的步骤；

步骤S2：识别芯片位置及其围胶路径的步骤；

步骤S3：根据所述围胶路径进行芯片围胶清除的步骤；

步骤S4：从主板上移除芯片的步骤；

步骤S5：清理焊盘的步骤；

步骤S6：检测焊盘清理效果的步骤；

步骤S7：在所述主板上焊接芯片的步骤。

具体的，在步骤S1中，手机主板可以先通过夹紧单元300进行固定，实现定位，使得主板与夹紧单元300的相对位置固定，同时，保证带更换芯片的一面朝上，并将夹紧单元300设置于传送单元100上，通过传送单元100将夹紧单元300以及固定于其上的主板传送至后续各个步骤所对应的工位处。

夹紧单元300可以采用现有的夹具或者可调节夹持机构，其能够适应并固定不同尺寸和形状的主板。传送单元100可以为沿纵向设置的传送带，优选精密分度式传送带，适合进行小部件的精确操作和装卸，传送精度可达丝米级。

步骤S2具体为：通过CCD相机拍摄和采集夹紧单元300、主板及其表面上的待更换芯片的整体图像，并进行图像识别，通过对所述图像的特征提取，得到主板的外形轮廓及其初始位置、待更换芯片位置、芯片围胶的位置点云数据，进一步生成围胶路径(即除胶路径数据集)。

上述中的由CCD相机所采集的图像可以发送至工控机(工业控制计算机)，并由工控机对各个图像进行识别和特征提取，且经过识别后所生成的各项数据(包括主板外形轮廓、夹紧单元300以及主板的空间位置信息、芯片位置信息、芯片围胶的位置点云数据及其生成的围胶路径)均可存储在工控机中，以备后续工序作业的调用。

本发明还可以在夹紧单元300上设置若干个夹具标记点O作为获取夹紧单元300以及主板的空间位置的定位坐标。先通过CCD相机拍摄和采集夹紧单元300以及主板的整体图像，然后通过对图像视野中的夹具标记点O进行识别，能够确定各个夹具标记点O的位置信息，以此得到夹紧单元300的空间位置，同时映射出主板的空间位置；同时，通过对图像中的主板及其芯片的特征提取，能够得到手机主板轮廓以及主板上芯片围胶的位置点云数据。

上述中的夹具标记点O可以为固定于夹紧单元300上的若干个短柱状或点状结构，也可以是直接绘制于其上的点状图案，起到标记和定位的作用。

步骤S3具体为：本发明采用加热与干冰喷射的组合方式对芯片围胶进行清除，且所述干冰喷射的走位在加热走位的后方；两者所述的“走位”按照所述围胶路径进行移动。例如，本发明可以采用能够被工控机进行行程控制的加热头和干冰喷射头，加热头使用热风或者激光加热方式，主要为点加热。干冰喷射头紧随喷射头之后，并能够向芯片喷射干冰。在工控机的控制下，加热头和干冰喷射头分别沿着芯片上的围胶位置进行加热/喷射操作，干冰喷射头的行程走位在加热头后方，跟随加热头的路径对围胶进行清洗。其清除围胶的原理为：围胶首先被局部快速加热到150℃左右，再通过干冰喷射将局部温度迅速降低到-80℃左右，由于围胶的瞬间温差可达200℃，因此直接导致围胶热疲劳破损；由于围胶与芯片之间的热变形不同，使得围胶内部产生了大量裂纹，后续的干冰能够不断进入新生成的缝隙中，干冰的喷射流量可根据围胶的附着程度调节，干冰喷射到围胶的缝隙中，迅速气化体积膨胀，产生剥离效应将围胶从芯片边缘上快速剥离。

步骤S4具体为：根据芯片位置信息对芯片表面进行加热，融化焊锡，并从所述主板上移除所述芯片。例如，采用热风枪逼近芯片表面并加热，并可以设置加热温度与加热时间。热风枪可以固定于一个三维运动组件上，该三维运动组件可以采用三维滑台等现有的能够进行三维空间位置调整的器件；三维运动组件在工控机的行程控制下，按照芯片位置信息驱动热风枪，调整热风枪的空间位置到芯片正上方，使其热风枪口竖直向下准确正对芯片表面加热，加热温度设置在200-300℃，加热时间设置到1-10分钟。

经过加热后的芯片，其焊锡融化、失去固定作用，因此可以通过机械手将失效芯片夹出，该机械手的动作行程也由工控机进行控制，使得机械手能够按照芯片位置信息准确抓取芯片。

步骤S5清理焊盘的步骤具体包括如下两步：

S51：清除残留的焊锡；

S52：通过洗板水对焊盘进行清理。

其中，焊盘上残留的焊锡可以通过吸锡线进行吸收清理，吸锡以及洗板的动作可以由自动化的机械臂完成操控，机械臂的行程受工控机控制。

步骤S6具体为：通过(另一台)CCD相机拍摄采集主板及其焊盘图像，并将该图像发送至工控机，由工控机提取焊盘特征(即焊盘的残余焊锡信息)。因此，可以通过分析焊盘上残余焊锡的量以及分布情况来判断上一步骤中的焊盘清理工作是否合格达标。本发明中，可以在工控机中预先设定阈值，当提取的焊盘特征数据与阈值进行比较并超出阈值之后，即做出清理不合格的判断。如：当阈值设置为零时，即表示只要焊盘上残存残余焊锡，即判断清理不合格。

若经工控机判断符合除净标准，则在焊盘处涂抹助焊膏，并识别主板的终端位置，以主板的终端位置与主板的初始位置进行对比；若以主板的初始位置以及芯片位置为参考基准，则需要对该芯片位置进行适应性地变化，得到备件芯片的放置位置以及焊接位置，随后进入下一步的焊接芯片的步骤；若经工控机判断不符合除净标准，则返回至清理焊盘的步骤重新清理，依此循环，直至符合除净标准。本发明中需要返工的主板可以通过转向皮带实现，或者采用机器人进行搬运。

上述中，通过主板的终端位置与主板的初始位置进行对比，得到芯片的放置位置以及焊接位置，其原理为：由于主板在初始时，所获取的主板的初始位置以及芯片位置为原始的位置，但经过传送单元100以及回传返工等长距离传送(以及其他偶然因素的发生)将导致主板在传送单元100上的横向相对位置和摆放角度发生了偏差，因此不能直接以原始的芯片位置为基础进行焊接，须要以主板的初始位置以及芯片位置为参考基准，对当前新测的主板的终端位置进行调整和更新，得到当前正确的芯片的放置位置以及焊接位置。最终根据调整之后的芯片的放置位置以及焊接位置对芯片进行自动焊接。

步骤S7具体为：根据上述步骤中所得到的芯片的放置位置以及焊接位置在主板上进行焊接芯片。例如，可以通过机器臂按照芯片的放置位置自动抓取备件芯片，并将其放置于主板上的对应位置处，然后通过热风枪自动走位加热芯片实现焊接，热风枪的走位受工控机控制，工控机根据上述步骤中所得到的焊接位置数据控制热风枪对芯片加热实现焊接。

综上所述，本发明所述的柔性智能手机主板芯片自动更换方法，其生产加工的各个步骤均自动进行，具有效率高，适用范围广的优点，可以实现连续生产，易于工业应用。

参照图2～8，基于上述的柔性智能手机主板芯片自动更换方法，本发明还提供了一种柔性智能手机主板芯片自动更换系统，其能够实现智能手机主板芯片的自动更换，实现生产过程的自动化和流水线作业。

所述柔性智能手机主板芯片自动更换系统包括用于固定和定位手机主板的夹紧单元300、用于传送夹紧单元300及其主板的传送单元100、用于采集主板图像的图像采集单元400、用于对采集的图像进行识别处理并能够向各个功能单元发生信号或数据的控制单元500、用于清除芯片围胶的围胶清理单元600、用于移除待更换芯片的芯片移除单元700、用于清理主板焊盘的焊盘清理单元800、用于对焊盘清理不合格的主板进行遣返运送的回传单元200，以及用于在主板的对应位置处焊接备件芯片的芯片焊接单元900。

具体的，传送单元100沿纵向设置于生产工序路径上，其优选沿纵向设置的直线型传送带，由电机驱动，作为主传送带。本发明中的生产工序路径为手机主板芯片自动更换的生产流水线方向。生产工序路径上依次对应设置有定位工位G-1、图像采集工位G-2、除围胶工位G-3、取芯片工位G-4、清焊盘工位G-5、焊盘检测工位G-6以及芯片焊接工位G-7。

回传单元200为设置于传送单元100一侧的传送带，其首尾两端分别为回传端和送达端。回传单元200的回传端延伸至焊盘检测工位G-6，而送达端可以延伸至焊盘检测工位G-6之前的任一工位(如送达端延伸至图像采集工位G-2)，并能够将焊盘检测工位G-6上检测不合格的主板向送达端所对应的工位传送，实现返工。

夹紧单元300初始时放置于定位工位G-1处，其包括夹具台301以及固定于夹具台301上的夹紧组件302，夹紧组件302能够将放置于夹具台301上的手机主板进行定位，使得主板相对于夹具台301能够固定不动。

图像采集单元400包括设置于图像采集工位G-2上部并能够采集主板图像的初始采集模组401以及设置于焊盘检测工位G-6上部并能够采集主板及其焊盘图像的焊盘检测模组402。本发明中，初始采集模组401与焊盘检测模组402结构可以相同，均包括一个固定架以及设置于该固定架上的CCD相机和光源。本发明中，图像采集单元400中的各个模组所采集到的图像均发送至控制单元500进行分析和识别。

控制单元500可以采用工控机(工业控制计算机)，其通过控制线缆及无线传输器与传送单元100以及回传单元200的驱动电机、图像采集单元400、围胶清理单元600、芯片移除单元700、焊盘清理单元800以及芯片焊接单元900连接。控制单元500能够接受来自图像采集单元400的图像信息，对其进行识别和特征提取，并能够将主板外形轮廓、芯片位置及芯片围胶位置数据转换为二维数据，从而提取主板外观、芯片尺寸和位置信息、芯片围胶位置信息。此外，控制单元500还能够向传送单元100、回传单元200、围胶清理单元600、芯片移除单元700、焊盘清理单元800以及芯片焊接单元900发送启动/终止的指令信号，以控制各个单元的运动状态。

具体的，控制单元500能够接收来自初始采集模组401的图像，并能够根据该图像识别出主板的初始位置以及芯片位置。

控制单元500还能够接收来自焊盘检测模组402的主板及其焊盘图像，并在提取焊盘特征后与预先设定的阈值进行比较，得出是否清理合格的结果。当焊盘特征符合除净标准时，识别主板的终端位置，并以识别出的主板的终端位置与初始采集模组401所采集的主板的初始位置进行对比、调整，得到备件芯片最终的放置位置以及焊接位置。

围胶清除单元600设置于除围胶工位G-3上，其包括第一加热组件601以及干冰喷射组件602，两者在控制单元500的控制下，能够根据所述围胶路径对围胶进行清理。第一加热组件601可以采用现有的加热组件(包括能够产生热风的加热装置或者能够进行激光加热的加热装置)，其固定于一台受控制单元500控制的机械臂末端上，在控制单元500所发送的指令下能够按照围胶路径加热围胶。干冰喷射组件602采用现有的干冰喷射器，其喷射头固定于另一台受控制单元500控制的机械臂末端上，在控制单元500所发送的指令下能够按照围胶路径喷射干冰，且其走位跟随第一加热组件601，在其后方。

芯片移除单元700设置于取芯片工位G-4上，其包括第二加热组件701以及用于移除芯片的抓取组件702；第二加热组件701在所述控制单元500的控制下，能够根据芯片位置对芯片表面进行加热；抓取组件702在所述控制单元500的控制下，能够根据芯片位置从所述主板上移除所述芯片。其中，第二加热组件701可以为固定于三维运动机构上的热风枪，该三维运动机构可以采用现有的三维滑台，其能够在空间的XYZ坐标中进行任意运动，以调整固定于其末端的热风枪的空间位置。三维运动机构能够在控制单元500的控制下，根据芯片位置驱动热风枪对芯片进行加热。抓取组件702可以为机器臂，其末端连接有能够抓取芯片的夹持机构。

焊盘清理单元800包括设置于清焊盘工位G-5上的吸锡组件801以及洗板组件802，还包括设置于清焊盘工位G-5上或者设置于所述焊盘检测工位G-6之后的涂助焊膏组件803，三者在控制单元500的控制下，能够对焊盘进行清理或涂助焊膏。吸锡组件801用于吸收焊盘上残留的焊锡；洗板组件802用于通过洗板水对焊盘进行清理。

芯片焊接单元900设置于芯片焊接工位G-7上，其包括芯片放置组件901以及芯片焊接组件902。芯片放置组件901采用末端带有夹持机构的机械臂，其能够在控制单元500的控制下，能够根据芯片的放置位置自动抓取备件芯片，并将其放置于主板上的对应位置处。芯片焊接组件902可以为固定于三维运动机构上的热风枪，该三维运动机构可以采用现有的三维滑台，其能够在空间的XYZ坐标中进行任意运动，以调整固定于其末端的热风枪的空间位置。该三维运动机构能够在控制单元500的控制下，根据芯片的焊接位置驱动热风枪对芯片进行加热焊接。因此在焊接芯片时，控制单元500将芯片放置组件901导航至芯片焊接位置，芯片焊接组件902上的热风枪自动走位加热芯片实现焊接。

综上所述，本发明所述的柔性智能手机主板芯片自动更换系统，其能够实现智能手机主板芯片的自动更换，实现生产过程的自动化和流水线作业。

进一步的，取芯片工位G-4与清焊盘工位G-5之间还设置有回传检测工位G-8，回传单元200的回传端延伸至焊盘检测工位G-6，送达端延伸至回传检测工位G-8，回传单元200能够将焊盘检测工位G-6上的夹紧单元300及其主板向回传检测工位G-8传送。回传检测工位G-8上设置有回传检测模组403，其能够采集主板及其焊盘图像；控制单元500能够接收来自回传检测模组403的主板及其焊盘图像，并识别出返工主板的焊盘的位置。回传检测模组403的结构可以与初始采集模组401或焊盘检测模组402相同。

由于返工回传后的主板经过回传单元200的转向传送，当其回归到传送单元100上时，其在传送单元100上的横向位置以及摆放角度与主板的初始位置相比会发生变化和偏差，因此，通过回传检测工位G-8的设置能够为主板返工时的再次焊盘清理提供更加精确的位置数据。具体过程为：当焊盘检测工位G-6上的焊盘检测不合格时，控制单元500向回传单元200发送驱动指令，通过回传单元200将需要返工的主板送至回传检测工位G-8中进行重新识别，得到主板上残留的焊盘特征，并由清理单元600沿新生成的焊盘特征部位重新清理，依此循环，直至符合除净标准后进入下一流程。

此外，回传检测工位G-8还能够通过回传检测模组403采集焊盘图像，获得焊盘特征，相比于直接通过芯片位置进行焊盘清理的导航，更具备准确性。

进一步的，本发明上述的回传单元200可以采用如下结构：

回传单元200为开口朝向传送单元100的槽形路径，其包括呈矩形四角分布的四个转向区201以及设置于相邻两个转向区201之间的衔接带202。需要注意的是：除了对应于传送单元100的一侧以外，槽形路径的其余三侧的转向区201之间均设置有的衔接带202，其中两个位于内侧的转向区201分别设置于焊盘检测工位G-6和回传检测工位G-8上，且传送单元100对应于该两个转向区201的位置处通过滚筒进行下沉处理，避免行程冲突。衔接带202为首尾两端均设置有滚筒的独立传送带，具有独立的驱动电机控制其运动。转向区201上对应于传送单元100或者衔接带202的边缘分别与传送单元100或者衔接带202的边缘贴近，因此来自传送单元100或者衔接带202的夹紧单元300能够被部分送入转向区201，并在转向区201的带动下继续运动并发生转向。

转向区201在运行时可将运动物品的运动方向调转90°，其包括转向安装架201a、固定于安装架201a上的横向驱动辊轮201b和纵向驱动辊轮201c以及分别用于驱动横向驱动辊轮201b和纵向驱动辊轮201c的两个驱动件。驱动件可以采用驱动电机，横向驱动辊轮201b的轴心为横向，能够带动夹紧单元300进行纵向移动；纵向驱动辊轮201c的轴心为纵向，能够带动夹紧单元300进行横向移动。因此，通过传送单元100或者衔接带202传来的夹紧单元300能够被部分送入转向区201，并在转向区201的带动下继续运动并发生转向。本发明中，横向驱动辊轮201b和纵向驱动辊轮201c的顶部最高点相齐平，保证两者均能够对位于其上的夹紧单元300起到运送作用。因此，基于上述，传送单元100与回传单元200可组成循环回路。

进一步的，夹具台301以及夹紧组件302的具体结构可以为：

夹具台301采用密度较大的材料制成块状结构，如此能够保证其稳定搁置在传送单元100或回传单元200。由于传送单元100或回传单元200传输速度较慢，因此，夹具台301通过接触面的较大摩擦力能够防止偶然因素或者系统因素的干扰(如在清除围胶、清理焊盘以及焊接芯片时时能够保证夹具台301及其上部的主板基本维持稳定不动)。夹紧组件302在夹具台301的外围分布固定有多个，其分布路径大致配合于常规手机主板的矩形轮廓。

夹紧组件302均采用小型的直线驱动机构，各个直线驱动机构的伸缩端朝内，并在末端头部安装有压力传感器303，压力传感器303能够挤压主板的边缘，实现定位，并将测得的压力数据传输至控制单元500。由于每个夹紧组件302的长度均可伸缩调节，因此基本能够适应各种形状的主板。

夹紧组件302以及压力传感器303的工作行程均受控制单元500进行控制，具体工作过程为：当各个夹紧组件302在控制单元500的指令下进行外伸动作时，各个压力传感器303能够触碰主板的外缘，并实时将压力数值通过安装在夹具台301上的无线发射器件以无线方式发射给控制单元500，控制单元500根据压力数值的设定控制夹紧组件302是否继续收紧。由于控制单元500控制夹紧组件302通过压力传感器303实现自紧，可适应多种智能手机主板。

进一步的，本发明中，第二加热组件701以及芯片焊接组件902所固定的三维运动机构J可以采用如下结构：

三维运动机构J包括架立于传送单元100两侧的支架J-1、固定于支架J-1上的纵向滑轨J-2、设置于纵向滑轨J-2上并能够进行纵向滑动的纵向滑动件J-3、设置于纵向滑动件J-3上并能够进行横向滑动的横向滑动件J-4、设置于横向滑动件J-4上并能够进行竖向运动的竖向伸缩件J-5。其中，纵向滑轨J-2沿纵向沿伸，对称设置有一对；纵向滑动件J-3包括横向滑轨以及能够驱动横向滑轨在纵向滑轨J-2上进行纵向移动的驱动电机；横向滑动件J-4包括连接在横向滑轨上的滑块以及能够驱动滑块在横向滑轨上进行横向移动的驱动电机；竖向伸缩件J-5可以为固定于滑块上的直线驱动机构，而第二加热组件701或芯片焊接组件902沿竖直设置于竖向伸缩件J-5的底端，能够在竖向伸缩件J-5的驱动下实现竖直高度的调节。

本发明的三维运动机构J中的各个驱动电机以及竖向伸缩件J-5的伸缩行程均由控制单元500统一控制。因此，三维运动机构J能够带动第二加热组件701或芯片焊接组件902在可触及的三维空间范围内进行任一空间位置的调节。

有上述可知，本发明中的焊盘清理单元800包括吸锡组件801、洗板组件802以及涂助焊膏组件803。其中，吸锡组件801设置于清焊盘工位G-5上，其采用吸锡线进行残余焊锡的吸收，具体结构为：吸锡组件801包括外壳801a、固定于外壳801a内的出线卷带盘801b和收线卷带盘801c、设置与所述外壳801a底部的改向头801d。出线卷带盘801b和收线卷带盘801c均为盘状，改向头801d为圆柱体，出线卷带盘801b上缠绕有吸锡线801e，吸锡线801e绕过改向头801d的外围，并绕在收线卷带盘801c上。当通过改向头801d按压主板表面，并正向拖动吸锡组件801时，出线卷带盘801b上的吸锡线801e能够不断退绕，而吸收完焊锡的吸锡线801e能够不断被缠绕在收线卷带盘801c上。优选的，改向头801d具有加热功能，其可以为通电的小型加热棒。

洗板组件802设置于清焊盘工位G-5，其可以为浸润了洗板水的毛刷，通过毛刷对焊盘进行清洗。涂助焊膏组件803设置于清焊盘工位G-5或者设置于焊盘检测工位G-6之后，其可以为蘸了助焊膏的毛刷。

当涂助焊膏组件803设置于清焊盘工位G-5上时，吸锡组件801、洗板组件802以及涂助焊膏组件803三者位于同一个工位，且三者均能够被同一台机械臂804控制操作，具体为：控制单元500控制机械臂804首先装配吸锡组件801，进行拖平吸锡操作之后，机械臂804将其卸下，换成洗板组件802进行洗板操作，最后机械臂804再卸下洗板组件802换成涂助焊膏组件803进行涂焊膏操作。在该实施方式中，涂焊膏发生在焊盘检测工位G-6之前，因此在焊盘检测合格后可直接进入芯片焊接工序。需要注意的是：由于实际中通过一轮清理焊盘的步骤后基本能够全部合格，因此几乎无需返工重新清理，因此涂焊膏发生在焊盘检测工位G-6之前影响不大。

当涂助焊膏组件803设置于焊盘检测工位G-6之后时，相当于在焊盘检测工位G-6和芯片焊接工位G-7之间又增加了一道涂焊膏工位，且涂助焊膏组件803设置于该涂焊膏工位上。具体为：控制单元500控制机械臂804首先装配吸锡组件801，进行拖平吸锡操作之后，机械臂804将其卸下，换成洗板组件802进行洗板操作；主板完成吸锡和洗板之后进入焊盘检测工位G-6，当检测合格之后进入涂焊膏工位，通过涂助焊膏组件803涂助焊膏，随后进入芯片焊接工序；当检测不合格，可以通过回传单元200送回清焊盘工位G-5，再次进行吸锡和洗板。在该实施方式中，涂助焊膏组件803固定于另一台机械臂上，其动作也由该机械臂驱动实现，且该机械臂受控制单元500控制。

综上所述，本发明上述实施例适用于各种智能手机型号，柔性的路径针对每一个手机主板量身定做。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种柔性智能手机主板芯片自动更换方法，其特征在于：包括，

对主板进行定位的步骤；

识别芯片位置及其围胶路径的步骤；

根据所述围胶路径进行芯片围胶清除的步骤；

从主板上移除芯片的步骤；

清理焊盘的步骤；

检测焊盘清理效果的步骤；

在所述主板上焊接芯片的步骤。

2.如权利要求1所述的柔性智能手机主板芯片自动更换方法，其特征在于：所述识别芯片位置及其围胶路径的步骤为：采集主板及其表面上的待更换芯片的图像，通过对所述图像的特征提取得到所述主板的外形轮廓及其初始位置、芯片位置及其围胶路径。

3.如权利要求1或2所述的柔性智能手机主板芯片自动更换方法，其特征在于：所述采用加热与干冰喷射的组合方式进行芯片围胶清除，且所述干冰喷射的走位在加热走位的后方；所述走位按照所述围胶路径移动。

4.如权利要求3所述的柔性智能手机主板芯片自动更换方法，其特征在于：所述从主板上移除芯片的步骤为：根据所述芯片位置对芯片表面进行加热，融化焊锡，并从所述主板上移除所述芯片。

5.如权利要求1、2或4任一所述的柔性智能手机主板芯片自动更换方法，其特征在于：所述清理焊盘的步骤包括，

清除残留的焊锡；

通过洗板水对焊盘进行清理。

6.如权利要求2所述的柔性智能手机主板芯片自动更换方法，其特征在于：所述检测焊盘清理效果的步骤为：采集主板及其焊盘图像，并在提取焊盘特征后与预先设定的阈值进行比较判断；若符合除净标准，则在焊盘处涂抹助焊膏，并识别主板的终端位置，以主板的终端位置与主板的初始位置进行对比，得到芯片的放置位置以及焊接位置，随后进入下一步的焊接芯片的步骤；若不符合除净标准，则返回至清理焊盘的步骤重新清理，依此循环，直至符合除净标准。

7.如权利要求6所述的柔性智能手机主板芯片自动更换方法，其特征在于：所述焊接芯片的步骤为：根据所述芯片的放置位置以及焊接位置在主板上进行焊接芯片。

8.一种柔性智能手机主板芯片自动更换系统，其特征在于：包括：

传送单元(100)，其沿纵向设置于生产工序路径上，所述生产工序路径上依次对应有定位工位(G-1)、图像采集工位(G-2)、除围胶工位(G-3)、取芯片工位(G-4)、清焊盘工位(G-5)、焊盘检测工位(G-6)以及芯片焊接工位(G-7)；

回传单元(200)，其设置于所述传送单元(100)的一侧，所述回传单元(200)的回传端延伸至所述焊盘检测工位(G-6)，位于另一端的送达端延伸至所述焊盘检测工位(G-6)之前的任一工位，并能够将所述焊盘检测工位(G-6)上的主板向所述送达端所对应的工位传送；

夹紧单元(300)，其放置于所述定位工位(G-1)处，并能够对放置于其上的主板进行定位；

图像采集单元(400)，其包括设置于所述图像采集工位(G-2)上部并能够采集主板图像的初始采集模组(401)以及设置于所述焊盘检测工位(G-6)上部并能够采集主板及其焊盘图像的焊盘检测模组(402)；

控制单元(500)，其能够接收来自所述初始采集模组(401)的图像，并能够识别出主板的初始位置以及芯片位置；所述控制单元(500)还能够接收来自所述焊盘检测模组(402)的主板及其焊盘图像，并在提取焊盘特征后与预先设定的阈值进行比较判断，当焊盘特征符合除净标准时，识别主板的终端位置，并以主板的终端位置与所述初始采集模组(401)所采集的主板的初始位置进行对比，得到芯片的放置位置以及焊接位置；

围胶清除单元(600)，其设置于所述除围胶工位(G-3)上，包括第一加热组件(601)以及干冰喷射组件(602)，两者在所述控制单元(500)的控制下，能够根据所述围胶路径对围胶进行清理；

芯片移除单元(700)，其设置于所述取芯片工位(G-4)上，包括第二加热组件(701)以及用于移除芯片的抓取组件(702)；所述第二加热组件(701)在所述控制单元(500)的控制下，能够根据所述芯片位置对芯片表面进行加热；所述抓取组件(702)在所述控制单元(500)的控制下，能够根据所述芯片位置从所述主板上移除所述芯片；

焊盘清理单元(800)，其包括设置于所述清焊盘工位(G-5)上的吸锡组件(801)以及洗板组件(802)，还包括设置于所述清焊盘工位(G-5)上或者设置于所述焊盘检测工位(G-6)之后的涂助焊膏组件(803)，三者在所述控制单元(500)的控制下，能够对焊盘进行清理或涂助焊膏；以及，

芯片焊接单元(900)，其设置于所述芯片焊接工位(G-7)上，所述芯片焊接单元(900)在所述控制单元(500)的控制下，能够根据所述芯片的放置位置以及焊接位置在主板上焊接芯片。

9.如权利要求8所述的柔性智能手机主板芯片自动更换系统，其特征在于：所述取芯片工位(G-4)与清焊盘工位(G-5)之间还设置有回传检测工位(G-8)，所述回传单元(200)的回传端延伸至所述焊盘检测工位(G-6)，所述送达端延伸至所述回传检测工位(G-8)，并能够将所述焊盘检测工位(G-6)上的主板向所述回传检测工位(G-8)传送；

所述回传检测工位(G-8)上设置有回传检测模组(403)，其能够采集主板及其焊盘图像；所述控制单元(500)能够接收来自所述回传检测模组(403)的主板及其焊盘图像，并识别出焊盘的位置。

10.如权利要求9所述的柔性智能手机主板芯片自动更换系统，其特征在于：所述回传单元(200)为开口朝向所述传送单元(100)的槽形路径，其包括呈矩形四角分布的四个转向区(201)以及设置在除传送单元(100)一侧以外其余三侧的衔接带(202)，其中两个所述转向区(201)分别设置于所述焊盘检测工位(G-6)和回传检测工位(G-8)上，且所述传送单元(100)对应于该两个转向区(201)的位置处通过滚筒进行下沉处理；

所述转向区(201)包括转向安装架(201a)、固定于所述安装架(201a)上的横向驱动辊轮(201b)和纵向驱动辊轮(201c)以及分别用于驱动所述横向驱动辊轮(201b)和纵向驱动辊轮(201c)的驱动件；所述横向驱动辊轮(201b)和纵向驱动辊轮(201c)的顶部最高点相齐平。

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