CN113670193A - 通过多次使用测试元件确定装配机的精度 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种用于确定装配机的装配精度的方法以及一种装配机。所述方法包括：(a)将参考板引入到装配机的装配区域中；(b)由装配头拾取测试元件；(c)使用装配头将所拾取的测试元件放置在参考板上的测试装配位置处；(d)借助相机和评估单元测定所放置的测试元件的实际位置；(e)由装配头重新拾取所放置的测试元件；(f)使用装配头将所重新拾取的测试元件重新放置在参考板上的另外测试装配位置处；(g)借助相机和评估单元重新测定所重新放置的测试元件的另外实际位置；以及(h)确定装配机的装配精度是基于(i)所测定的实际位置与(ii)测试装配位置的目标位置之间的偏差，并且基于(i)所重新测定的另外实际位置与(ii)另外测试装配位置的另外目标位置之间的另外偏差。

Description

通过多次使用测试元件确定装配机的精度

技术领域

本发明总体上涉及装配技术领域。本发明尤其是涉及一种用于确定自动装配机的精度的方法以及一种装配机。

背景技术

长期以来，装配机以公知方式用于电路载体上制作电子组件。在此情形下，装配机的装配头由元件进给装置拾取元件，并将其放置在待装配的电路载体(例如印刷电路板)上。为此，在电路载体的表面上形成具有适当元件接合面的导体轨迹结构。用于这种表面贴装的元件又称为SMD(Surface Mount Technology-表面贴装技术)元件。相应的装配机称为SMD装配机或SMD自动装配机。

由于元件越来越小，电子组件日益小型化，除了装配性能(即，每次装配的元件数)，尤其装配精度也是装配机的核心参数。只有在足够高的装配精度下，才能保证将元件位置精确地安放在电路载体上，使得元件的接合触点与电路载体上相应的元件接合面正确接触。这样就能例如避免因错误放置元件而导致相邻元件接合面之间的短路。

众所周知，装配精度在装配机的操作过程中可能发生变化。例如，装配精度可能因装配机的部件的热膨胀效应而变差，尤其是装配头随之移动的定位或龙门系统的组件。因此，有必要不时检查装配机的装配精度，就此精确地确定所放置的元件相对于相应目标位置的真实实际位置。基于这样确定的结果，可以再(重新)校准或调准装配机，以便在装配另外的元件时再度提高装配精度。

目前已知各种用于确定装配精度的方法(A)、(B)和(C)：

(A)装配玻璃板取代实际的电路载体，该玻璃板上以空间上高精度排列有可光学检测的测量标记。玻璃板在其顶侧上设置有双面胶薄膜(或替选地，设置有喷雾胶膜)。玻璃板的粘性顶侧上装配有专用的测试元件。测试元件是高精度的玻璃块或陶瓷块元件，它们通常也具有高精度的可光学检测的标记。在装配有测试元件之后，在专用的测量机中以高精度测量已装配的玻璃板。在此情形下，检测记录粘附的测试元件相对于玻璃板上测量标记的位置。由测量机输出结果作为测量报告。

(B)在该方法中，也使用玻璃板取代实际的电路载体，该玻璃板上除了上述测量标记之外还平坦地分布有另外的标记。该玻璃板还设置有双面胶膜或喷雾胶层，且随后装配有大量测试元件。但是，与上述方法(A)相比之下，已装配的玻璃板保留在装配机中，并在此处用相机进行测量，该相机在正常的装配操作中用于测量引入到装配区域中的电路载体的位置。这时，对于每个测试元件，相机仅执行(i)玻璃板的标记与(ii)测试元件之间的相对位置测量。为了进行测量，通常借用相同的定位或龙门系统，使相机移动到已装配的玻璃板上方。在测量相对位置的情况下，有利的是，定位系统中可能的误差不会包含在测量结果中。另外，可直接在相关的装配机上获得测量结果。

(C)该方法与方法(B)相比，玻璃板(带有测量标记和其他标记)以相同的方式装配有相同的测试元件。但是，正如方法(A)，在外置测量机中测量装配内容。然而，有别于方法(A)，该方法也如同方法(B)，执行相对已装配的测试元件与至少一个位于附近的测量标记或另外的标记之间的相对位置测量。

上述用于确定装配精度的已知方法皆有以下劣势：取决于应确定装配精度的装配区域的大小，或多或少地需要大量高品质但因而成本不菲的测试元件。这些测试元件必须由装配线的操作员保持可用。

发明内容

本发明的目的是，采用简单的方式、尤其是就高精度测试元件的成本方面高效益的方式来确定装配机的装配精度。

本发明用以达成上述目的的解决方案为独立权利要求的主题。本发明的有利实施方式参阅从权利要求。

根据本发明的第一方面，描述了一种用于确定装配机的装配精度的方法。所述方法包括：(a)将参考板引入到装配机的装配区域中，其中，该参考板具有多个参考标记；(b)由装配头拾取测试元件；(c)使用装配头将所拾取的测试元件放置在参考板上的测试装配位置处；(d)借助相机和连接于相机下游的评估单元，通过考虑至少一个参考标记的位置来测定所放置的测试元件的实际位置；(e)由装配头重新拾取所放置的测试元件；(d)使用装配头将所重新拾取的测试元件重新放置在参考板上的另外测试装配位置处；(e)借助相机和评估单元，通过考虑至少一个另外参考标记(的位置)来重新测定所重新放置的测试元件的另外实际位置；以及(f)确定装配机的装配精度是基于(i)所测定的实际位置与(ii)测试装配位置的目标位置之间的偏差，并且基于(i)所重新测定的另外实际位置与另外测试装配位置的另外目标位置之间的另外偏差。

所描述的方法是基于以下认知，即与用于确定装配精度的已知方法相比，并非绝对必须使用多个通常高成本的测试元件，所有这些测试元件在进行光学检查或测量测试装配内容之前皆应装配或放置在参考板上的不同位置处。根据本发明，则是将同一个测试元件多次先后放置在参考板上，并在对其进行光学测量之后转移到另一个另外测试装配位置。借助多个依序执行的装配和测量程序的方法，确定参考板所覆盖的装配机的装配区域内的装配精度，其中，这些程序中的每一个均包括拾取测试元件、装配测试元件以及光学检测相应的实际(装配)位置。

测定实际位置以及重新测定另外实际位置通常包括两个步骤。第一步骤是借助相机光学捕捉所放置的测试元件和至少一个参考标记的图像。第二步骤是由评估单元借助已知的(数字)图像处理方法对捕捉到的图像进行图像评估。当测试元件位于相应的(另外的)装配位置时，自然必须进行第一步骤。第二步骤可以在上述捕捉图像之后立即执行，或者仅在必要时稍后进行进一步的图像评估，以便确定装配机的装配区域内的装配精度。

依序执行的装配程序和测量程序的数目原则上可以任意多个。实践中，这一数目将(a)取决于待测量的装配区域的范围以及确定装配精度时所需的空间分辨率，和/或(b)取决于确定装配机的装配精度时应用的精确性。

在所描述的方法中，测试元件仅需在其相应的装配位置处停留极短的时间。此外，在测试装配之后立即对元件进行光学测量，以使参考板在装配机的装配区域内保持息止位置。这样就无需借助双面胶膜或喷雾胶层来固定已装配的测试元件。但在某些情况下，仍有必要将测试元件临时固定在参考板上。然而，为此仅需极小的粘附力，从而有利的是，不必在执行所述方法之后费力取出测试元件并随后清洁参考板，或者很轻松就能完成。

所描述的用于确定装配精度的方法的另一优势在于，原则上可以任意频率且在一批电子组件的生产期间确定装配精度。在任何情况下，均不必延长中断装配操作的时间。在此期间，仅需代替待装配的电路载体而将所述参考板带入到装配区域中，并且将测试元件重复安放或放置在参考板上的不同测试装配位置处。

另外，所描述的方法能够以有利的方式执行，而无需操作员执行手动操作干预。这样促进所谓的远程控制装配机以及酌情远程控制用于电子组件的整体生产线，该生产线除了至少一个装配机外还具有其他机器，例如电路板印刷机和回流炉。

在常规的装配操作期间，可以将测试元件放置在装配机上的适当位置处。这一位置优选为装配头可在无需人工操作干预的情况下从中拾取的位置。

如果在借助根据本发明的方法确定装配精度之后，对装配机进行适当的校准或“再调”，则能以有效的方式且尤其是在不引发长时间延迟的情况下确保始终如一的高装配精度。

根据本发明的一种实施例，另外测试装配位置与测试装配位置不同。这尤其是指，将测试元件多次且先后在参考板上放置于不同测试装配位置处，并在此以与各至少一个参考标记的空间关系进行测量。所描述的利用不同装配位置来执行方法的优势在于，能够在更大的装配区域内确定装配机的装配精度。

根据本发明另一实施例，测试装配位置与另外测试装配位置彼此之间沿着第一方向具有第一距离，该第一距离小于测试元件沿着该第一方向的第一几何尺寸。测试元件沿着该第一方向的几何尺寸涉及当前处于参考板上的测试元件的取向。

简而言之，两个测试装配位置的间距相对于测试元件的大小或尺寸而言相对较小，这就表明在重叠的测试装配区域上对测试元件进行光学检测。就此，测试装配区域应理解为参考板上被测试元件在相应的测试装配位置处所占据的那个表面区域。

若测试元件是大面积元件，和/或若应在参考板所占据的装配机的装配区域中以高空间分辨率确定装配机的装配精度，所描述的在重叠的测试装配位置或更精确地在重叠的测试装配区域确定装配精度则尤为有利。

参考板通常具有矩形(或正方形)规格。于是，所述第一方向优选地平行于参考板的侧边延伸。

根据本发明又一实施例，测试装配位置与至少一个其他的另外测试装配位置沿着第二方向彼此之间具有第二距离，该第二距离小于测试元件沿着该第二方向的第二几何尺寸，其中，第二方向与第一方向互成角度，尤其是垂直。另外，对于至少另一个另外测试装配位置，同样借助相机和评估单元，通过考虑至少一个其他的另外参考标记(的位置)来测定另一个另外实际位置。在此情形下，确定装配机的装配精度进一步基于(i)所测定的另一个另外实际位置与(ii)另一个另外测试装配位置的另一个另外目标位置之间的另一个另外偏差。

测试元件沿着该第二方向的几何尺寸也涉及当前处于参考板上的测试元件的取向。

简而言之，在本实施例中，测试装配区域也沿着第二方向具有重叠。由此，在大面积测试元件的情况下，也可以沿着第二方向以高分辨率确定装配精度。

根据本发明的一种实施例，另外测试装配位置与测试装配位置相同。这就表明，将测试元件多次安放在相同的目标位置处，由于装配精度自然始终有限，因此实际测试位置相对于目标位置或多或少地存在偏差。对于不同的装配过程或测试元件的不同放置，这一偏差自然有所不同。在多次放置并随后使用同一个目标位置进行测量的情况下，可以相对于相应的(另外的)测试装配位置测量装配机的重复精度。

应当指出，所描述的方法也可以如此执行，即，将测试元件放置在不同的测试装配位置处并在此进行测量，其中，至少一个测试装配位置或更确切地其目标位置被使用一次以上。这就表明，要用测试元件按步骤(i)拾取、(ii)放置和(iii)测定(或测量)的序列执行至少3次，其中，至少两序(two Sequences)以不同的目标位置执行，而至少两序以相同的目标位置执行。

根据本发明再一实施例，多个参考标记平坦地分布在参考板上，尤其是以一维或二维网格的形式。这就表明，对于每个可能的测试配置位置，附近始终存在至少一个参考标记，该参考标记可用于所描述的相对距离测量。这样在测定所放置的测试元件的相应实际位置时，能够确保高度精确性。

参考标记可以在空间上均匀地或统计上分布地排列在参考板上。

根据本发明再一实施例，测定实际位置和/或重新测定另外实际位置包括：借助相机的图像采集方式，对测试元件和相关的至少一个参考标记进行联合光学检测。这就表明，可以同时检测测试元件和相关的至少一个参考标记。不必使相机在测试元件与参考标记之间移动。这样就能确保测定所放置的测试元件的(相对)实际位置或重新测定所放置的测试元件的(相对)实际位置的超高精确性。

根据本发明方法的再一实施例，由装配机的元件进给装置拾取测试元件。这就尤其表明，在非常现实的条件下执行对装配精度的确定。这是因为不仅考虑到在可能极短的传送路线上将元件传送到测试装配位置，还考虑到在通常明显更长的传送路线上的整体元件传送。这一点十分重要的原因在于，承载装配头的机械定位或龙门系统的行为可取决于所覆盖的具体行进路径。

优选地，在将测试元件放置在“最末”测试装配位置并由相机进行光学检测之后，由装配头将其传送回元件进给装置中曾将其拾取的部位。替选地，也可以将其带到元件进给装置中的任何其他部位，前提是它直到下一次确定装配机的装配精度之前始终处于“良好掌控”中。

所描述的“送回”测试元件在元件进给装置中尤为合理的是，该元件进给装置是所谓的“盘式供料器”。在这样的“盘式供料器”中，待装配的(实际)元件呈平放展示给装配头，以便拾取。每个元件均位于其自己的拾取位置处。

根据本发明再一实施例，所述方法进一步包括：在由装配头重新拾取所放置的测试元件之后，且在重新放置所重新拾取的测试元件之前，(a)将测试元件从测试装配位置传送到元件进给装置，并且(b)将测试元件从元件进给装置传送到另外测试装配位置。这样就能不仅关于一次性拾取测试元件来确定装配精度，而且还有利地关于测试元件在现实条件下的每次装配或放置过程来确定装配精度。由此，对于所有可能的(另外的)测试装配位置，可以考虑到定位或龙门系统取决于传送路径的失准，然后可以转入特别接近现实地确定装配精度。

根据本发明再一实施例，测试元件为实际元件。这样具有(成本)优势，甚至可以省除单个(高成本)精密模块。于是，尤其能以有利的方式使用实际元件的情况是，例如可以基于特征结构在光学上明确地识别元件，和/或其构型在某种类型的元件内至少近似恒定。在可以用于本发明所述方法的实际元件(而非下述精密模块)中，特征结构应位于元件顶侧，而元件接合触点则应位于元件底侧。

根据本发明再一实施例，测试元件为精密模块，尤其是玻璃块或陶瓷块。这样的优势在于，能够特别精确地确定装配精度。这尤其适用于使用具有适当的高精度标记以更好地进行光学识别或测量的模块。

由于根据本发明重复使用了构造为精密模块的测试元件，有利的是，具有一个或多个装配机的装配线的操作员不必预留多个这样通常成本极高的测试元件。这样就能节省投资成本，却不必放弃高度准确地确定装配精度。所描述的成本优势尤为重要的是，应使用构造为精密模块的大型测试元件来执行装配精度，以尽量精确地模拟使用通常极重的大型元件的装配精度。大型精密元件的成本极高。

根据本发明再一实施例，精密模块包括：(a)平面精密件；以及(b)具有平坦顶侧的配重件，精密件附接至该配重件。

就此，配重件的目的是即使在实际装配条件下(当实际待装配的元件是大型或笨重的元件时)也可确定装配精度。与仅由高成本的玻璃或陶瓷材料制成的一件式构造相比，所描述的精密模块的两件式构造的优势在于，能够以相对较具成本效益的方式制造精密模块。即，可以选择更具成本效益的材料(例如铝)来构造配重件。

精密件可以构造为小块玻璃板或陶瓷板。精密件优选地在其顶侧具有可光学识别的精密标记。

精密件和配重件可以用胶粘剂彼此紧固。例如可以使用诸如速干胶的永久性胶粘剂作为胶粘剂。

在本文中，表述“平面”尤其可理解为精密件的厚度远小于精密件的至少一个长度或宽度尺寸。优选地，精密件的厚度比长度或宽度小至少十倍。

根据本发明再一实施例，装配头为具有第一多个元件保持装置的多重装配头。另外，所述方法借用第二多个测试元件来执行，其中，第二多个的数目少于或等于第一多个的数目。这个使用多重装配头的实施例的特征在于：(a)由多重装配头拾取第二多个测试元件；(b)使用多重装配头将第二多个测试元件放置在参考板上，使得每个测试元件关联一个测试装配位置；(c)对于放置在测试装配位置处的每个测试元件，借助相机和评估单元，通过考虑各至少一个参考标记(的位置)来测定实际位置；(d)由多重装配头重新拾取所放置的第二多个测试元件；(e)使用多重装配头将第二多个测试元件重新放置在参考板上，使得每个测试元件关联一个另外测试装配位置，其中，另外测试装配位置与测试装配位置各不相同；(f)对于放置在另外测试装配位置的每个测试元件，借助相机和评估单元，通过考虑各至少一个参考标记(的位置)来重新测定另外的实际位置；以及(g)确定装配机的装配精度是基于：对于各个测试装配位置所测定的实际位置与所关联的目标位置之间的偏差，及对于各个另外测试装配位置所测定的另外实际位置与所关联的另外目标位置之间的另外偏差。

简而言之，在本实施例中，首先装配(第二)多个测试元件，并由相机对其进行检测。对测试元件进行检测可以在放置该测试元件后一刻，以及在放置其他测试元件之前。替选地，也可以在光学检测之前放置其余的测试元件中的另外测试元件，此后才可由相机光学相继检测多个测试元件，并优选地检测全部测试元件。

所描述的利用多重装配头的方法流程仍有一定不足，即不仅需要测试元件，而且还需要多个可能高成本的测试元件。另一方面，所述方法能够特别快速地执行，由于通过多重装配头根据所谓的“收集与放置”原理的已知能力，可以在相对较短的时间跨度内拾取多个(测试)元件，将它们共同传送，然后又在极短的时间跨度内进行装配或放置。

测试装配位置的数目通常多于第二多个的数目。测试装配位置的数目优选为第二多个的整数倍。但也有可能并非将多重装配头所拾取的全部测试元件都在至少一个周期内完成放置(以及测量)。

根据本发明方法的再一实施例，第二多个测试元件与第一多个元件保持装置的尺寸相同。这样就能以最佳方式利用多重装配头的上述能力。这样的优势在于，能够在时间方面特别高效地执行所描述的方法。也不必较长时间地中断装配机的装配操作来实现高精确性地确定装配精度。

根据本发明的另一方面，描述了一种用于向电路载体装配电子元件的装配机。所述装配机包括：(a)机架；(b)附接至机架的接纳装置，其用于接纳待装配的电路载体；(c)龙门系统，其具有静止地附接至机架的静止的部件，并具有能相对于静止的部件定位的可活动的部件；(d)装配头，其附接至可活动的部件，并配置为拾取元件，且在可活动的部件适当定位之后，向电路载体装配元件，其中，将每个元件在预定的装配位置组装到电路载体上；(e)相机，其用于光学检测电路载体引入到装配机的装配区域中的部位，且光学检测所装配的元件的位置；以及(f)数据处理设备，其通信地耦合到龙门系统、装配头和相机，并配置为控制或执行前述用于确定装配机的装配精度的方法。

为了能够执行上述用于确定装配机的精度的方法，接纳装置还需能够接纳代替待装配的电路载体的参考板。另外，装配头还须能够拾取测试元件(代替实际元件)，并将其放置在参考板上的预定装配位置处。此外，相机可以优选地通过适当地龙门系统的致动而随装配头一起移位，代替检测实际待装配的电路载体上的标记，该相机还须能够检测所放置的测试元件以及各位于附近的至少一个参考标记。但提供这三个必要功能无需对常规装配机的结构配置进行任何设备方面的修改。因此，根据本发明的方法能够以简单的方式通过对数据处理设备进行适当的编程来实现。此外，通过对数据处理设备进行适当的编程，上述评估单元的功能也能由数据处理设备来提供。

应当指出，上文已结合不同的发明主题说明本发明的实施方式。尤其是，通过方法权利要求描述本发明的某些实施方式，而通过产品权利要求描述本发明的另一些实施方式。但本领域技术人员阅读本申请后可以清楚的是，除属于一种类型发明主题的特征组合之外，也可能存在属于不同类型发明主题的任何特征组合，除非另作明确说明。

通过下文举例说明本发明的优选实施方式，本发明的更多优势和特征将显而易见。

附图说明

图1示出根据本发明实施例的装配机，其具有数据处理设备，以借助引入到装配区域中的参考板以及通过使用构造为精密模块的测试元件来确定装配精度。

图2a至图2c分别示出依序将同一个测试元件放置在参考板上，该参考板代替实际的电路载体引入到装配机的装配区域中。

图3示出具有精密件和配重件的两件式测试元件。

图4示出基于(i)测试元件上的标记与(ii)参考板上的参考标记定位放置在参考板上的测试元件。

附图标记：

100 装配机

102 机架

104 传送装置

110 龙门系统

112 静止的部件/静止的承载臂

114 可活动的部件/可移动的承载臂

120 元件进给装置/盘式供料器

125 存放面

130 装配头

140 第一相机/静止的相机/元件相机

150 第二相机/可活动的相机/电路板相机

160 数据处理设备

180 电路载体

190 元件

280 参考板

282 参考标记

290 测试元件

290a 第一方向

290b 第二方向

390 测试元件

392 精密件/玻璃板

393 精密件的结构/标记

396 配重件/金属载体

396a 开口。

具体实施方式

应当指出，在下文的具体描述中，不同的实施方式与另一种实施方式的对应特征或组件相同或至少功能上相同的特征或组件标有相同的附图标记或其附图标记的最后两位与对应相同或至少功能上相同的特征或组件的附图标记相同。为免赘述，下文不再具体阐述已基于前述实施方式说明的特征或组件。

图1示出根据本发明实施例的装配机100的示意图。在本例描述的应用中，装配机100用于从构造为所谓的“盘式供料器(tray feeder)”的元件进给装置120的存放面125移取元件190，并将它们放置或安装在元件载体或电路载体180上。

从图1可以看出，装配机100具有机架102，该机架102具有用于装配机100的各部件的框架或支撑结构。元件进给装置120(以能脱离的方式)附接至机架102。借助传送装置104将待装配的电路载体180传送到装配机100的装配区域中，并在此处提供装配过程。相关的电路载体180以图中未示出的方式固定至装配位置。然而，借助传送装置104，不仅将待装配的电路载体180供送到装配过程，而且还在已经至少部分地装配电路载体180之后将其送离，使得可以随后装配下一个电路载体180。

由装配头130执行实际的装配过程。装配头130以能在平行于电路载体180的传送方向(箭头x)的方向(双箭头x)上移位的方式附接至可移动的承载臂114。可移动的承载臂114附接至静止的承载臂112，该静止的承载臂112牢固地连接至机架102并跨越传送装置104。可移动的承载臂114可横向于(双箭头y)传送方向移位。静止的承载臂112代表装配机100的龙门系统110的静止的部件，而可移动的承载臂114代表龙门系统110的可活动的部件。龙门系统110就此使得装配头130能够在由x方向和y方向展开的xy平面内进行二维移动或定位。

在至少一个元件190的组装过程之前，借助龙门系统110将装配头130移行到元件进给装置120，在此它拾取元件190。随后，该装配头130移位到待装配的电路载体180上方，在此它将元件190沉放在电路载体180上。在所谓多重装配头的情况下，借用各个例如构造为抽吸抓取器的元件保持装置(未示出)相继紧接着拾取多个元件190。然后，将多重装配头移行到装配区域中，在此处将所拾取的元件190直接一个接一个地放置到电路载体180上。

装配机100进一步包括两个相机，即第一静止的相机140和第二可活动的相机150。

根据本图所示的实施例，第一静止的相机140布置在元件进给装置120和待装配的电路载体180所处的装配区域之间。静止的相机140直接或间接地连接至机架102，并具有指向上方(即图1中穿出纸面)的视场。如果装配头130位于第一相机140上方，则该第一相机140可以自下而上地检测由装配头130借助抽吸抓取器(未示出)保持的元件190。因此，第一相机140又称为元件相机。

根据本图所示的实施例，第二可活动的相机150附接至可移动的承载臂114，并正如装配头130那样，可沿着双箭头所示的x方向移位。第二相机150也可以直接附接至装配头130，并具有指向下方(即图1中穿入纸面)的视场。第二相机150即可识别施加或构造在电路载体180上的标记(未示出)。这样就能确定电路载体180在装配区域中的位置。第二相机150又常称为电路板相机。

装配机100还具有数据处理设备160(以虚线示意性示出)，该数据处理设备160尤其是可通信地耦合到两个相机140和150以及装配头130。数据处理设备160通过适当地驱控驱动电动机或致动器，而确保装配头130的操作以及借助龙门系统110对装配头130的定位。另外，根据本图所示的实施例，对两个相机140和150所采集的图像的图像处理也由数据处理设备160进行。

图2a、图2b和图2c分别示出依序将同一个测试元件290放置在参考板280上，该参考板280代替实际的电路载体180引入到图1所示的装配机100的装配区域中。

在参照图2a的实施例中，测试元件290被先后放置在四个不同的测试装配位置处。在每一个这样的测试装配位置处，由图1所示的装配机的可活动的第二相机150检测测试元件290连同至少一个相邻的参考标记282。通过相机150下游连接的评估单元的图像评估，针对每个测试装配位置测定所放置的测试元件290的确切实际位置。根据本图所示的实施例，基于四个偏差确定装配机100的装配精度，其中每个偏差均关联一个测试装配位置。具体而言，对于每个测试装配位置，在各自测定的实际位置与目标位置之间存在空间偏差。

在参照图2b的实施例中，将测试元件290依序放置在四个测试装配位置处，使得其分别占据一个测试装配区域，其中，至少两个相邻的测试装配区域具有一定的空间重叠。四个测试装配位置位于沿着第一方向延伸的直线上，该直线在图2b中标以箭头290a。

在本图示出的实施例中，前三个测试装配位置彼此相近，以至于第一测试装配区域与第三测试装配区域之间存在重叠。通过相应的方式，第二测试装配区域与第四测试装配区域之间也存在重叠。由于不同测试装配位置之间的距离较短，因此与不相重叠的测试装配区域相比，能够以明显更高的空间分辨率确定沿着第一方向290a的装配精度。

在参照图2c的实施例中，测试元件290被依序放置在八个测试装配位置处。从本图可以看出，相应的测试装配区域不仅沿着第一方向290a具有重叠，而且沿着与之垂直的第二方向290b也具有重叠。应当指出，不仅沿着第一方向290a，而且尤其是沿着第二方向290b，可能具有比图示更多的测试装配位置，以便在确定装配机100的装配精度时，尽管测试元件290在整个参考板280或装配机100的整个装配区域上占据“大面积”，仍能达成较高的空间分辨率。

图3示出两件式测试元件390，利用该测试元件390可以在实际条件下确定用于大面积和相对较重的元件的装配机100的装配精度。两件式测试元件390具有以高精度制成的精密件392。根据本图所示的实施例，精密件392是相对较小的玻璃板，其上构造有多个高度精确定位的可光学识别的标记，包含玻璃板每个角中的四个标记393。

在透过玻璃板进行光学检测期间，为了尽量减少光学视差误差并因此减少不理想的偏移，玻璃板392应尽量薄。尽管如此，为了提供相对较重的测试元件并因此能够更好地模拟较重元件的实际装配过程，测试元件390具有配重件396。根据本图所示的实施例，配重件是铝制的金属载体396。配重件396与精密件392借助双面胶薄膜以防滑方式彼此连接。

从图3可以看出，在配重件396中的四角区域中构造有凹口或开口396a，当精密件392胶合在其上时，这些凹口或开口与标记393重叠。下面参照图4详述它们的功能。

图4示出所放置的测试元件390在参考板280上的位置。在图4的图示中，带有玻璃板392的测试元件390位于参考板280上方或上面。如上已参照图2a至图2c所述，参考板在其顶侧具有多个平坦分布的参考标记282。在这些参考标记282中，图4中看不到那些被所放置的测试元件390的不透明配重件396覆盖的参考标记。这就表明，相机只能检测到那些在侧面靠近所装配的测试元件390或者透过透明玻璃板392和穿过开口396a可见的参考标记282。此外，相机当然也可以检测到构造在玻璃板392上的四个标记393。这就表明，相机可以利用单次图像采集检测到测试元件390或更精确地玻璃板392的标记393以及下方的参考板280的一些参考标记282。通过适当地相对测量标记393与标记282之间的间距，能够以极高的精确性检测装配在参考板280上的测试元件390的实际位置。

Claims (15)

1.一种用于确定装配机(100)的装配精度的方法，所述方法包括：

将参考板(280)引入到所述装配机(100)的装配区域中，其中，所述参考板(280)具有多个参考标记(282)；

由装配头(130)拾取测试元件(290)；

使用所述装配头(130)将所拾取的测试元件(290)放置在所述参考板(280)上的测试装配位置处；

借助相机(150)和所述相机(150)下游连接的评估单元(160)，通过考虑至少一个参考标记(282)的位置来测定所放置的测试元件(290)的实际位置；

由所述装配头(130)重新拾取所放置的测试元件(290)；

使用所述装配头(130)将所重新拾取的测试元件(290)重新放置在所述参考板(280)上的另外测试装配位置处；

借助所述相机(150)和所述评估单元(160)，通过考虑至少一个另外参考标记(282)的位置来重新测定所重新放置的测试元件(290)的另外实际位置；以及

确定所述装配机(100)的装配精度是基于以下两者之间的偏差：

(i)所测定的实际位置，与

(ii)所述测试装配位置的目标位置；以及

以下两者之间的另外偏差：

(i)所重新测定的另外实际位置，与

(ii)所述另外测试装配位置的另外目标位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述另外测试装配位置与所述测试装配位置不同。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，

所述测试装配位置与所述另外测试装配位置沿着第一方向(290a)彼此之间具有第一距离，所述第一距离小于所述测试元件(290)沿着该第一方向(290a)的第一几何尺寸。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，

所述测试装配位置与至少另一个另外测试装配位置沿着第二方向(290b)彼此之间具有第二距离，所述第二距离小于所述测试元件(290)沿着该第二方向(290b)的第二几何尺寸，其中，所述第二方向(290b)与所述第一方向(290a)互成角度，尤其是垂直；且其中，

对于所述至少另一个另外测试装配位置，同样借助所述相机(150)和所述评估单元(160)，通过考虑至少另一个另外参考标记(282)的位置来测定另一个另外实际位置，其中，

确定所述装配机(100)的装配精度进一步基于：

以下两者之间的另一个另外偏差：

(i)所测定的另一个另外实际位置，与

(ii)所述另一个另外测试装配位置的另一个另外目标位置。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述另外测试装配位置与所述测试装配位置相同。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述多个参考标记(282)平坦地分布在所述参考板(280)上，尤其是以一维或二维网格的形式。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，

测定所述实际位置和/或重新测定所述另外实际位置包括：

借助所述相机(150)的图像采集，对所述测试元件(290)和相关的至少一个参考标记(282)进行联合光学检测。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，

由所述装配机(100)的元件进给装置(120)拾取所述测试元件(290)。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：

在由所述装配头(130)重新拾取所放置的测试元件(290)之后，

在重新放置所重新拾取的测试元件(290)之前，

将所述测试元件(290)从所述测试装配位置传送到所述元件进给装置(120)，以及

将所述测试元件(290)从所述元件进给装置(120)传送到所述另外测试装配位置。

10.根据前述权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，

所述测试元件为实际元件。

11.根据前述权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，

所述测试元件为精密模块(290)，尤其是玻璃块或陶瓷块。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，

所述精密模块(290)包括：

平面精密件(392)，以及

具有平坦顶侧的配重件(396)，所述精密件(392)附接至所述配重件(396)。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述装配头(130)为具有第一多个元件保持装置的多重装配头；且其中，

所述方法借用第二多个测试元件(290)来执行，其中，所述第二多个的数目少于或等于所述第一多个的数目；且其中，

由所述多重装配头(130)拾取所述第二多个测试元件(290)；

使用所述多重装配头(130)将所述第二多个测试元件(290)放置在所述参考板(280)上，使得每个测试元件(290)关联一个测试装配位置；

对于放置在测试装配位置处的每个测试元件(290)，借助所述相机(150)和所述评估单元(160)，通过考虑各至少一个参考标记(282)的位置来测定实际位置；

由所述多重装配头(130)重新拾取所放置的第二多个测试元件(290)；

使用所述多重装配头(130)将所述第二多个测试元件(290)重新放置在所述参考板(280)上，使得每个测试元件(290)关联一个另外测试装配位置，其中，所述另外测试装配位置与所述测试装配位置各不相同；

对于放置在另外测试装配位置的每个测试元件(290)，借助所述相机(150)和所述评估单元(160)，通过考虑各至少一个参考标记(282)的位置来重新测定另外实际位置；以及

确定所述装配机(100)的装配精度是基于以下偏差：

对于各个测试装配位置所测定的实际位置与所关联的目标位置之间的偏差，及

对于各个另外测试装配位置所测定的另外实际位置与所关联的另外目标位置之间的另外偏差。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，

所述第二多个测试元件(290)与所述第一多个元件保持装置的尺寸相同。

15.一种用于向电路载体(180)装配电子元件(190)的装配机(100)，所述装配机(100)包括：

机架(102)；

附接至所述机架(102)的接纳装置(104)，其用于接纳待装配的电路载体(180)；

龙门系统(110)，其具有静止地附接至所述机架(102)的静止的部件(112)，并具有能相对于所述静止的部件(112)定位的可活动的部件(114)；

装配头(130)，其附接至所述可活动的部件(114)，并配置为拾取元件(190)，且在所述可活动的部件(114)适当定位之后，向所述电路载体(180)装配所述元件(190)，其中，将每个元件(190)在预定的装配位置组装到所述电路载体(180)上；

相机，其用于光学检测所述电路载体(180)引入到所述装配机(100)的装配区域中的部位，并光学检测所装配的元件(190)的位置；以及

数据处理设备(160)，其通信地耦合到所述龙门系统(110)、所述装配头(130)和所述相机，并配置为控制根据权利要求1-14中任一项所述的方法。

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