CN112025019B - 一种自动对焦模组用焊接工艺及设备 - Google Patents

Abstract

一种自动对焦模组用焊接工艺及设备，涉及摄像头模组加工技术领域，包括上料机、焊接检测机、下料机、导轨、回流皮带机构，回流皮带机构上传动安装有焊接治具，上料机上设有料盘上料机构、伺服摆盘机械手，焊接检测机上设有焊接治具移动机械手、焊接工作平台以及焊接供料系统，下料机设有料盘回收机构、移载机械手以及伺服摆盘机械手，装有产品的中转盘进入上料机中，且上料机将产品摆放到焊接治具上，之后，焊接治具进入焊接检测机中，进行焊接，焊接完成后，进行检测，之后，焊接治具从下料机中实现下料，由人工收集，整个工艺将上料、焊接、检验以及下料四工位整合为一个工位，且实现自动焊接以及检测，提高焊接效率、良率以及焊接品质。

Description

一种自动对焦模组用焊接工艺及设备

技术领域

本发明涉及摄像头模组加工技术领域，具体涉及到一种自动对焦模组用焊接工艺及设备。

背景技术

传统自动对焦模组马达引脚焊接方式多为手动使用电烙铁在高温条件下，(烙铁温度320±10℃)融化锡丝使马达焊盘与引脚连接在一起。

传统自动对焦模组马达焊接作业方式为纯手动作业，包含以下具体步骤：a.打开电烙铁，调整温度为320℃，进行电烙铁预热。b.将产品从中转盘中依次取出粘贴至焊锡治具上，使马达pin脚朝向作业方向，粘贴位置与焊锡治具边缘对齐。c.左手持锡丝，右手握住烙铁。烙铁头倾斜约30°，左手移动锡丝到烙铁尖部，锡丝融化，焊盘与pin脚连接，左边pin脚焊接完成后移动至右边pin脚相同步骤进行作业。d.焊锡治具上所有模组作业完成后，将模组小心取下，20X显微镜下检查焊接效果无异常后放入焊锡良品盘中。

传统自动对焦模组马达手动焊接存在如下缺点：①焊接效率极低；作业人员首先需要先将产品从中转盘中取出粘贴在焊锡治具中，且每个焊锡治具只可摆放8-10颗产品，然后按照从上到下，从左到右的顺序进行送锡焊接，焊接完成后需在20X显微镜下依次对焊点进行检查，确认无虚焊，漏焊，多锡，少锡，马达粘锡，镜座烫伤等异常现象，确认焊接无异常后将已焊接好的产品依次取下放至焊锡良品盘中。此过程中，两次上下料动作对焊锡动作无实际意义②焊接良率较低，烙铁氧化，上锡困难，焊接时间过长导致的holder烫伤，基板烫伤；作业员熟练度不足导致的马达端面，基板，镜座粘锡，锡球过大导致尺寸不良，锡球过小导致虚焊，漏焊等③不良检出率低；焊接完成后，员工需要在20X显微镜下分正面、侧面对焊锡效果进行检查，焊点检查部分项目为主观判断项目，判定标准无法完全统一。如，正面检验焊盘锡量少于焊盘面积1/2，不允许，可见焊点不饱满，且未形成1/3引脚高度或与焊盘未完全连接，影响马达动作的隐患，不允许，镜座烫伤长度需控制在0.5mm内，主观上卡控太严，会造成品质过剩，卡控过松则有巨大的品质隐患。④焊接局限性较大；目前产品设计多元化，引脚方向已不仅局限于产品FPC正面或者侧面，部分产品马达引脚与FPC为同一方向，焊接过程极易造成FPC烫伤，影响模组电路传输。⑤工序繁琐；由于目前模组尺寸越来越小，镜头高度基本上高于马达端面，人工摆放及焊接过程中难免会造成镜头划伤，故为了避免焊锡造成镜头划伤，物料到达焊锡站之前还需贴附保护膜，焊锡过程带膜作业，导致了工序浪费。⑥手动焊接可行性；随着行业不断发展，自动对焦模组马达已不仅仅局限于常见的2pin，4pin及7pin以上模组占比在不断提升，部分高端需求模组(OIS,TOF,结构光方向)马达引脚数量已达到15pin以上，此类模组基本上人工焊锡工艺已完全无法满足。

因此，针对传统自动对焦模组马达引脚焊接提出一种焊接工艺。

发明内容

针对现有技术所存在的不足，本发明目的之一在于提出一种自动对焦模组用焊接工艺，整个工艺将上料、焊接、检验以及下料四工位整合为一个工位，且实现自动焊接以及检测，提高焊接效率、良率以及焊接品质，具体方案如下：

一种自动对焦模组用焊接工艺，所述焊接工艺包括如下作业步骤：

上料：上料机上，人工将多个装有产品的中转盘层叠放入料盘上料机构上，中转盘通过导轨依次移动到中转盘工作区，中转盘对应三组第一伺服摆盘机械手处于三个不同的位置，中转盘工作区的产品检测相机同时进行拍摄扫描，每个第一伺服摆盘机械手分多次从对应的中转盘吸取多个产品转运至焊接治具上，同时产品定位相机对焊接治具中的产品进行拍摄扫描，记录产品的摆放位置，被取完产品后的中转盘通过导轨移动至中转盘回收区，焊接治具通过回流皮带机构移动至靠近焊接治具移动机械手；

激光焊接：焊接检测机上，焊接治具移动机械手将摆放有产品的焊接治具通过导轨分别移动至三组焊接工作平台上，焊接工作平台上的图像检测相机对焊接治具进行拍摄扫描，识别每个产品的Pin脚方向以及摆放间距，记录位置，识别完成后焊接供料系统结合图像检测相机记录的位置信息移动对每个焊接部位进行焊接，完成焊接；

AOI检测：焊接检测机上，焊接完成后的焊接治具通过导轨移动至AOI待检测区，检测区域相机对焊接后的产品进行拍摄取像，与预设的标准样品的焊点做图像对比，并分析图像差异变化确认焊接效果，完成检测；

下料：下料机上，检测完成后的焊接治具通过导轨移动至下料区，下料区的产品定位相机对焊接治具中的产品扫描进行定位，移载机械手将中转盘回收区中的中转盘移动至等待区，第二伺服摆盘机械手根据产品定位相机的定位信息依次将焊接治具中的产品取出，并摆放至等待区中的中转盘中，取放完成后，焊接治具通过回流皮带机构移动至上料机中，装好产品的中转盘通过导轨移动至料盘回收机构上，装满后由人工取出。

进一步的，在所述上料步骤中，所述第一伺服摆盘机械手每次吸取4个产品，分4次持续摆放至所述焊接治具上。

进一步的，在所述上料步骤中，所述第一伺服摆盘机械手将产品从所述中转盘转运至所述焊接治具上时，所述第一伺服摆盘机械手翻转产品以实现Pin脚露出。

进一步的，在所述激光焊接步骤中，焊接供料系统先移动至产品的Pin脚上方，之后将锡球送入焊接主细管末端缩口，焊接主细管末端缩口将锡球夹紧固定，启动激光系统，脉冲激光照射锡球表面，将锡球融化，之后，图像检测相机自动定位对正焊接部位和悬挂线，当悬挂线和磁头对齐时得到图像检测相机确认后，喷射气流启动，将融化后的锡球喷射到焊接部位，形成焊点。

进一步的，在所述激光焊接步骤中，产品上单个pin脚完成焊接后，焊接供料系统按照设定好的移动顺序，依次对焊接治具中的产品进行焊接。

进一步的，在所述下料步骤中，根据所述AOI检测步骤中的检测结果将良品、不良品分别放置在不同的中转盘中。

进一步的，所述料盘上料机构、料盘回收机构中均设有堆栈式料仓。

本发明目的之一在于提出一种自动对焦模组用焊接设备，具体方案如下：

一种采用所述的自动对焦模组用焊接工艺的焊接设备，所述设备沿长度方向上包括依次相邻设置的上料机、焊接检测机以及下料机，所述设备上沿长度方向上还设有导轨、回流皮带机构，所述回流皮带机构上传动安装有焊接治具，所述上料机上设有料盘上料机构、第一伺服摆盘机械手，所述料盘上料机构、第一伺服摆盘机械手呈上下设置，所述料盘上料机构沿所述设备长度方向上设有中转盘工作区、中转盘回收区，所述第一伺服摆盘机械手沿所述设备的长、宽、高度方向可往复移动；所述焊接检测机上设有焊接治具移动机械手、焊接工作平台以及焊接供料系统，所述焊接工作平台平行间隔设置有三个，且所述焊接工作平台长度方向与所述设备长度方向平行设置，所述焊接治具移动机械手、焊接供料系统沿所述设备的长、宽、高度方向可往复移动，所述焊接工作平台之间且远离所述焊接治具移动机械手的一侧设有AOI待检测区；所述下料机设有料盘回收机构、移载机械手以及第二伺服摆盘机械手，所述第二伺服摆盘机械手、移载机械手沿所述设备的长、宽、高度方向可往复移动，所述料盘回收机构与所述第二伺服摆盘机械手之间设有等待区。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)中转盘层叠放入料盘上料机构，料盘上料机构接到中转盘后，由三个第一伺服摆盘机械手交替同时摆盘，将待焊接的摄像头模组放到焊接治具上，焊接治具装满产品后由焊接治具移动机械手转运至焊接工作平台上，焊接供料系统进行激光焊接，焊接完成后通过导轨将焊接治具传送出来，在AOI待检测区对焊锡效果进行检测，检测完成后，第二伺服摆盘机械手将良品和不良品分别放置于不同的中转盘中，并移出。综上，上料机代替原有人工摆盘动作，激光自动焊接代替原有人工烙铁焊接，AOI自动检测代替原有人工显微镜检测，自动下料代替原有焊接后人工下盘动作，降低生产成本，提高焊接效率，尤其对于数量较大，生产周期较长的模组，焊接良率以及焊接品质提高；

(2)本设备可同时满足摆放16颗产品，且满足7pin以上模组焊接工艺，相对于传统烙铁焊锡方式效率提升5倍以上，焊接效率由人工焊接UPH500pcs/h左右提升至4000pcs/h以上；

(3)整个工艺将上料、焊接、检验以及下料四工位整合为一个工位，相同产出情况下，人力需求由原来的4人调整为1人，降低人工成本，同时降低对操作人员的操作能力要求。

附图说明

图1为本发明中上料机的整体示意图；

图2为本发明中焊接检测机的整体示意图；

图3为本发明中下料机的整体示意图。

附图标记：1、上料机；2、焊接检测机；3、下料机；4、回流皮带机构；5、焊接治具；6、料盘上料机构；7、第一伺服摆盘机械手；8、中转盘工作区；9、中转盘回收区；10、产品检测相机；11、产品定位相机；12、焊接治具移动机械手；13、焊接工作平台；14、焊接供料系统；15、AOI待检测区；16、检测区域相机；17、料盘回收机构；18、移载机械手；19、等待区。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

结合图1至图3，一种自动对焦模组用焊接设备，设备沿长度方向上包括依次相邻设置的上料机1、焊接检测机2以及下料机3，且上料机1、焊接检测机2以及下料机3一体集成设置。设备上沿长度方向上还设有导轨、回流皮带机构4，导轨、回流皮带机构4均经过上料机1、焊接检测机2以及下料机3，回流皮带机构4上传动安装有焊接治具5。装有产品的中转盘进入上料机1中，且上料机1将产品摆放到焊接治具5上，之后，焊接治具5进入焊接检测机2中，进行焊接，焊接完成后，进行检测，之后，装有产品的焊接治具5从下料机3中实现下料，由人工收集。

上料机1上设有料盘上料机构6、第一伺服摆盘机械手7，料盘上料机构6、第一伺服摆盘机械手7呈上下设置。料盘上料机构6包括有堆栈式料仓，堆栈式料仓用于层叠放置装有产品的中转盘，能智能出料或者进料，料盘上料机构6沿设备长度方向上设有中转盘工作区8、中转盘回收区9，如图所示，上料机1上的位置2、3、4为中转盘工作区8，位置8为中转盘回收区9，中转盘从位置1进入堆栈式料仓，之后可沿着导轨移动至位置2、3、4、8。第一伺服摆盘机械手7为现有技术中的机械手装置，第一伺服摆盘机械手7沿设备的长、宽、高度方向均可往复移动，根据实际情况设置机械手的移动路径以及抓放姿势，如图所示，上料机1上的位置A、B、C均为第一伺服摆盘机械手7。上料机1上还设有产品检测相机10以及产品定位相机11，如图所示，位置2、3、4的上方均设置有产品检测相机10，图中的位置5、6、7均设有产品定位相机11。

焊接检测机2上设有焊接治具移动机械手12、焊接工作平台13以及焊接供料系统14，焊接工作平台13平行间隔设置有三个，且焊接工作平台13的长度方向与设备的长度方向平行设置，焊接工作平台13上设有图像检测相机。焊接治具移动机械手12、焊接供料系统14为现有结构，焊接治具移动机械手12、焊接供料系统14沿设备的长、宽、高度方向均可往复移动，焊接工作平台13之间且远离焊接治具移动机械手12的一侧设有AOI待检测区15，AOI待检测区15中设有检测区域相机16。

下料机3设有料盘回收机构17、移载机械手18以及第二伺服摆盘机械手，第二伺服摆盘机械手、移载机械手18为现有结构，第二伺服摆盘机械手、移载机械手18沿设备的长、宽、高度方向均可往复移动，根据实际情况设置机械手的移动路径以及抓放姿势。料盘回收机构17包括有堆栈式料仓，用于放置摆放有焊接完成的产品的中转盘，料盘回收机构17与第二伺服摆盘机械手之间设有等待区19，等待区19处于皮带回流机构的一侧。下料机3上还设置有产品定位相机11。

本实施例中的产品检测相机10、产品定位相机11、图像检测相机、检测区域相机16可设置为CCD数码相机，成像速度以及图像处理速度更快。

针对自动对焦模组用焊接设备对应设置有焊接工艺，焊接工艺包括如下作业步骤：

上料：上料机1上，人工将多个装有产品的中转盘层叠放入料盘上料机构6上，中转盘通过导轨依次移动到中转盘工作区8，中转盘对应三组第一伺服摆盘机械手7处于三个不同的位置，即位置2、3、4，中转盘工作区8的产品检测相机10同时进行拍摄扫描，检测中转盘中是否正常放置有产品以及为第一伺服摆盘机械手7提供产品位置信息，每个第一伺服摆盘机械手7交替进行，分4次从对应的中转盘吸取4个产品持续转运至焊接治具5上，且第一伺服摆盘机械手7翻转产品以实现Pin脚露出。同时产品定位相机11对应对焊接治具5中的产品进行拍摄扫描，记录产品的摆放位置，便于为后续焊接治具移动机械手12提供产品位置信息。被取完产品后的中转盘通过导轨移动至中转盘回收区9，即位置8，焊接治具5通过回流皮带机构4移动至靠近焊接治具移动机械手12。

激光焊接：焊接检测机2上，焊接治具移动机械手12将摆放有产品的焊接治具5通过导轨分别移动至三组焊接工作平台13上，焊接工作平台13上的图像检测相机对焊接治具5进行拍摄扫描，识别每个产品的Pin脚方向以及摆放间距，记录位置，识别完成后焊接供料系统14结合图像检测相机记录的位置信息移动对每个焊接部位进行焊接，具体焊接过程为：焊接供料系统14先移动至产品的Pin脚上方，之后将锡球送入焊接主细管末端缩口，焊接主细管末端缩口将锡球夹紧固定，启动激光系统，脉冲激光照射锡球表面，将锡球融化，之后，图像检测相机自动定位对正焊接部位和悬挂线，当悬挂线和磁头对齐时得到图像检测相机确认后，喷射气流启动，将融化后的锡球喷射到焊接部位，形成焊点，完成焊接，产品上单个pin脚完成焊接后，焊接供料系统14按照设定好的移动顺序，依次对焊接治具5中的产品进行焊接。

AOI检测：焊接检测机2上，焊接完成后的焊接治具5通过导轨移动至AOI待检测区15，检测区域相机16对焊接后的产品进行拍摄取像，与预设的标准样品的焊点做图像对比，并分析图像差异变化确认焊接效果，完成检测；

下料：下料机3上，检测完成后的焊接治具5通过导轨移动至下料区，下料区的产品定位相机11对焊接治具5中的产品扫描进行定位，移载机械手18将中转盘回收区9中的中转盘移动至等待区19，第二伺服摆盘机械手根据产品定位相机11的定位信息依次将焊接治具5中的产品取出，并摆放至等待区19中的中转盘中，且根据AOI检测步骤中的检测结果将良品、不良品分别放置在不同的中转盘中，取放完成后，焊接治具5通过回流皮带机构4移动至上料机1中，装好产品的中转盘通过导轨移动至料盘回收机构17上，装满后由人工取出。

本实施例中，AOI检测步骤中的检测功能采用AI深度学习算法，AI深度学习算法通过本领域的技术人员编程即可实现，属于本领域的公知常识，仅对其进行使用，未对其进行改进。使用焊锡站较难判断的虚焊模组为模版，取待焊接产品与标准品做图像对比，通过软件计算图像之间的差异，将虚焊、漏焊、多锡、少锡等不良品打出。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种自动对焦模组用焊接工艺，其特征在于，所述焊接工艺包括如下作业步骤：

上料：上料机(1)上，人工将多个装有产品的中转盘层叠放入料盘上料机构(6)上，中转盘通过导轨依次移动到中转盘工作区(8)，中转盘对应三组第一伺服摆盘机械手(7)处于三个不同的位置，中转盘工作区(8)的产品检测相机(10)同时进行拍摄扫描，每个第一伺服摆盘机械手(7)分多次从对应的中转盘吸取多个产品转运至焊接治具(5)上，同时产品定位相机(11)对焊接治具(5)中的产品进行拍摄扫描，记录产品的摆放位置，被取完产品后的中转盘通过导轨移动至中转盘回收区(9)，焊接治具(5)通过回流皮带机构(4)移动至靠近焊接治具移动机械手(12)；

激光焊接：焊接检测机(2)上，焊接治具移动机械手(12)将摆放有产品的焊接治具(5)通过导轨分别移动至三组焊接工作平台(13)上，焊接工作平台(13)上的图像检测相机对焊接治具(5)进行拍摄扫描，识别每个产品的Pin脚方向以及摆放间距，记录位置，识别完成后焊接供料系统(14)结合图像检测相机记录的位置信息移动对每个焊接部位进行焊接，完成焊接；

AOI检测：焊接检测机(2)上，焊接完成后的焊接治具(5)通过导轨移动至AOI待检测区(15)，检测区域相机(16)对焊接后的产品进行拍摄取像，与预设的标准样品的焊点做图像对比，并分析图像差异变化确认焊接效果，完成检测；

下料：下料机(3)上，检测完成后的焊接治具(5)通过导轨移动至下料区，下料区的产品定位相机(11)对焊接治具(5)中的产品扫描进行定位，移载机械手(18)将中转盘回收区(9)中的中转盘移动至等待区(19)，第二伺服摆盘机械手根据产品定位相机(11)的定位信息依次将焊接治具(5)中的产品取出，并摆放至等待区(19)中的中转盘中，取放完成后，焊接治具(5)通过回流皮带机构(4)移动至上料机(1)中，装好产品的中转盘通过导轨移动至料盘回收机构(17)上，装满后由人工取出。

2.根据权利要求1所述的自动对焦模组用焊接工艺，其特征在于，在所述上料步骤中，所述第一伺服摆盘机械手(7)每次吸取4个产品，分4次持续摆放至所述焊接治具(5)上。

3.根据权利要求2所述的自动对焦模组用焊接工艺，其特征在于，在所述上料步骤中，所述第一伺服摆盘机械手(7)将产品从所述中转盘转运至所述焊接治具(5)上时，所述第一伺服摆盘机械手(7)翻转产品以实现Pin脚露出。

4.根据权利要求1所述的自动对焦模组用焊接工艺，其特征在于，在所述激光焊接步骤中，焊接供料系统(14)先移动至产品的Pin脚上方，之后将锡球送入焊接主细管末端缩口，焊接主细管末端缩口将锡球夹紧固定，启动激光系统，脉冲激光照射锡球表面，将锡球融化，之后，图像检测相机自动定位对正焊接部位和悬挂线，当悬挂线和磁头对齐时得到图像检测相机确认后，喷射气流启动，将融化后的锡球喷射到焊接部位，形成焊点。

5.根据权利要求4所述的自动对焦模组用焊接工艺，其特征在于，在所述激光焊接步骤中，产品上单个pin脚完成焊接后，焊接供料系统(14)按照设定好的移动顺序，依次对焊接治具(5)中的产品进行焊接。

6.根据权利要求1所述的自动对焦模组用焊接工艺，其特征在于，在所述下料步骤中，根据所述AOI检测步骤中的检测结果将良品、不良品分别放置在不同的中转盘中。

7.根据权利要求1所述的自动对焦模组用焊接工艺，其特征在于，所述料盘上料机构(6)、料盘回收机构(17)中均设有堆栈式料仓。

8.一种采用权利要求1-7任意一项所述的自动对焦模组用焊接工艺的焊接设备，其特征在于，所述设备沿长度方向上包括依次相邻设置的上料机(1)、焊接检测机(2)以及下料机(3)，所述设备上沿长度方向上还设有导轨、回流皮带机构(4)，所述回流皮带机构(4)上传动安装有焊接治具(5)，所述上料机(1)上设有料盘上料机构(6)、第一伺服摆盘机械手(7)，所述料盘上料机构(6)、第一伺服摆盘机械手(7)呈上下设置，所述料盘上料机构(6)沿所述设备长度方向上设有中转盘工作区(8)、中转盘回收区(9)，所述第一伺服摆盘机械手(7)沿所述设备的长、宽、高度方向可往复移动；所述焊接检测机(2)上设有焊接治具移动机械手(12)、焊接工作平台(13)以及焊接供料系统(14)，所述焊接工作平台(13)平行间隔设置有三个，且所述焊接工作平台(13)长度方向与所述设备长度方向平行设置，所述焊接治具移动机械手(12)、焊接供料系统(14)沿所述设备的长、宽、高度方向可往复移动，所述焊接工作平台(13)之间且远离所述焊接治具移动机械手(12)的一侧设有AOI待检测区(15)；所述下料机(3)设有料盘回收机构(17)、移载机械手(18)以及第二伺服摆盘机械手，所述第二伺服摆盘机械手、移载机械手(18)沿所述设备的长、宽、高度方向可往复移动，所述料盘回收机构(17)与所述第二伺服摆盘机械手之间设有等待区(19)。

Images