CN115707226A - 用于在自动装配机的装配过程中检测电子元件的明确的元件标识的方法 - Google Patents

用于在自动装配机的装配过程中检测电子元件的明确的元件标识的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在自动装配机(10)的装配过程中检测电子元件(3)的明确的元件标识(4)的方法(100)，其中至少一个装配头(8)由元件保持器(1)接收元件(3)并且给印刷电路板(7)装配所接收的元件(3)。

Description

用于在自动装配机的装配过程中检测电子元件的明确的元件 标识的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在自动装配机的装配过程中检测电子元件的明确的元件标识的方法以及一种设置用于实施所述方法的自动装配机。
背景技术
为了确保电子元件在印刷电路板上的可跟踪性或可追溯性，在自动装配机的装配过程的范围内必须确保，给放置在电路板上的电子元件分配明确的元件标识。目前，这通过以下方式实现，即在相应的元件由元件保持器抓取之前、期间或者之后，在例如呈带的形式的SMD元件的情况下，读取元件本身上的或者元件保持器上的、在元件旁边的条形码。该条形码是元件特定的并且指示元件的明确元件标识。由此，各个元件与印刷电路板的明确的分配关系是可能的，该电路板本身同样可以设有条形码。为了读取条形码，通常使用自动装配机的电路板摄像机。然而，通过读取每个单个元件的条形码，显著降低了自动装配机的装配效率。
发明内容
相应地，本发明的目的在于提出一种改进的用于在自动装配机的装配过程中检测电子元件的明确的元件标识的方法，所述方法至少减少了现有技术的缺点，尤其是在尽可能少地或者不会降低装配效率的情况下确保了元件的可跟踪性。
上述任务通过权利要求的主题来解决。所述任务尤其通过根据权利要求1的方法和根据权利要求10的自动装配机来实现。本发明的其它优点和细节由从属权利要求、说明书和附图得出。在此，结合根据本发明的方法所公开的特征和细节当然也适用于与根据本发明的自动装配机相关联并且反之亦然，从而关于有关各个发明方面的公开内容始终相互参照或者说可以相互参照。
因此，根据本发明的第一方面，此任务通过一种用于在自动装配机的装配过程中检测电子元件的明确的元件标识的方法得以实现。在所述方法中，至少一个装配头从元件保持器拾取元件，并且为印刷电路板装配所拾取的元件。所述方法具有以下步骤：
读取元件的第一元件在所述元件保持器上的明确的第一物理标识，其中，所述元件的物理标识布置在所述元件上和/或布置在所述元件保持器上，
在所述至少一个装配头的接收序列的第一接收过程中通过装配头拾取第一元件(及其所读取的第一物理标识)(并且尤其是给印刷电路板装配所述第一元件)，
根据预先给定的分配数据来检测第一元件的元件标识，所述分配数据以预先给定的顺序将物理标识分配给元件标识，
将接收序列与在接收序列中的第一接收过程的位置处和在分配数据的预先给定的顺序中的第一物理标识的位置处的分配数据同步，以及
借助相互同步的接收序列和分配数据来检测由元件保持器拾取的元件的元件标识(并且尤其利用所述元件来装配印刷电路板)。
因此，根据本发明的方法能够检测由至少一个装配头抓取或拾取的并且放置在印刷电路板上的元件的明确的元件标识。在此，通过接收序列与分配数据的同步过程确保了，在通过读取其物理标识检测到第一元件的元件标识之后，也可以相应于至少一个装配头的接收序列检测其它元件的元件标识。换言之，借助相互同步的分配数据和通过接收序列确定的预先给定的接收顺序或者装配顺序，可以分别检测在第一元件之后拾取的并且放置在印刷电路板上的元件的元件标识，而不需要读取其所属的物理标识。
这能够实现，不必读取元件的每个物理标识并且装配效率就此而言不会由于要读取每个单独的物理标识而降低。取而代之，装配效率可以显著提高，因为仅仅需要读取第一元件的物理标识。第一元件在此也可以对应于包含在元件保持器内的第一元件，但这不是必须的。将第一元件称为“第一”仅用于与其他元件进行区分，因为原则上仅需要一次同步，即在第一元件在接收序列中的接收过程的位置处和第一元件在分配数据的预先给定的顺序中的第一物理标识的位置处需要同步。再同步仍然可以进行，如其在后面详细解释的那样。这例如可以偶尔地、即例如每十个、二十个或更多个构件进行，或者通过特定的事件、例如元件的丢失来触发。下面将更详细地解释本发明的有利实施方式的这些和其它细节。
可以规定，所述方法还具有重新同步的步骤，借助元件保持器上的元件的第二元件来读取其物理标识。上面已经将其称为重新同步。在此，第二元件不必对应于直接跟随在第一元件之后的元件。取而代之，第二元件可以是在当前的元件保持器的接收序列内的任意的随后的元件。如开头所述，在此可以是周期性或以其他方式设置的重新同步，或者可以周期性或以其他方式确定地重复或实施步骤，以便确保正确的同步，即接收序列与分配数据的对应，这允许放弃物理标识的进一步读取。
尤其是可以规定，在元件保持器上的前一个元件接收故障或丢失后，重新进行同步。相应地，利用所提出的方法即使在这种故障的情况下也可以确保可跟踪性。在此也不必重新检测元件的所有物理标识。
取而代之，已经提及的第二元件或其物理标识的读取就足够了，因为然后基于通过分配数据预先给定的元件标识相对于物理标识的顺序，可以确保根据接收序列接收的其它元件，可以被确保沿着接收序列的接收过程进行正确的检测。
也可以规定，所述方法还具有读取或检测明确的元件保持器标识的步骤。读取或检测元件保持器标识允许在元件保持器标识的范围内可跟踪元件。相应地，例如可以分别为每个元件保持器标识建立跟踪文件。此外也可行的是，所述方法具有读取或检测元件保持器的供应器的明确的供应器标识的步骤。在此，当使用呈传送带或皮带形式的元件保持器时，供应器尤其可以构造为传送带(皮带)传送机(也称为所谓的送料器)。
此外可以规定，所述方法具有读取或检测印刷电路板的标识的步骤。由此，可以实现各个元件及其所检测的元件标识与印刷电路板的明确的分配。印刷电路板的标识例如可以是条形码。
所述元件可以以本身公知的方式为SMD元件或者SMD构件(SMD-英语是表面装配器件，德语也为表面装配元件)，其焊接在印刷电路板上。在此，元件保持器可以作为传送带或皮带(英语也称为皮带)来提供，所述传送带或皮带又具有隔层(英语也称为口袋)或空隙，元件可以放置或容纳在所述隔层或空隙中。各个物理标识可以被布置在这些隔层或空隙旁边。这些隔层或空隙可以例如被压印、粘接、雕刻或者以其他方式施加。传送带或皮带可以在滚轮(英语也称为轮子)上设置。
此外，可以规定，物理标识是条形码和/或字符串。作为字符串例如可以考虑数字、字母、其他字符或上述的组合。例如，元件的物理标识的连续编号可以为1、2、3等。作为条形码，物理标识可以是例如条形码或QR码。
最后可以设置，通过创建跟踪文件来检测元件的元件标识，所述元件由元件保持器拾取并且用该元件来装配印刷电路板。这样所创建的跟踪文件在后来确定元件的或类似元件的缺陷时能够实现直至印刷电路板的简单的可跟踪性，并且由此使印刷电路板或装备有该印刷电路板的装置的可能的召回变得便利。
根据本发明的第二方面，开头所述的任务通过一种自动装配机得以实现，该自动装配机具有至少一个装配头、用于带有电子元件的元件保持器的供应器、用于读取元件上和/或元件保持器上的元件的唯一的物理标识的读取单元以及用于在自动装配机的装配过程中检测电子元件的唯一的元件标识的检测单元，其中自动装配机设置用于执行根据本发明的第一方面的方法。
读取单元在此能够由光学摄像机单元、尤其印刷电路板摄像机以及相应的计算机单元、尤其CPU构成，所述计算机单元能够实现光学检测物理标识并且随后评估或读取物理标识以用于进一步处理。就此而言，读取理解为在计算机技术上对物理标识进行解密或识别的过程。这首先需要通过相应的摄像机单元检测、尤其是光学检测所述物理标识。因此，根据本发明的第一方面的方法还可以包括在读取物理标识之前光学采集物理标识的图像的步骤。
为了执行根据本发明的第一方面的方法，自动装配机可以具有相应设置的控制单元，该控制单元设置用于实施或控制所述方法的步骤。
附图说明
下面借助附图详细阐述根据实施例的本发明。所有由权利要求、说明书或附图得出的特征，包括结构上的细节，不仅本身而且以任意的不同组合对于本发明都是重要的。其中示出：
图1示出了根据本发明的一种实施例的具有元件保持器的自动装配机的示意图；
图2示出图1的元件保持器的分配数据与图1的自动装配机的装配头的接收序列之间的同步过程的示意图；
图3示出包括图2的图示和重新同步过程的示意图；并且
图4示出了根据本发明的一种实施例的方法的流程的示意图。
具有相同功能和作用方式的部件在图1至4中分别设有相同的附图标记。
附图标记说明：
1 元件保持器，传送带
2 元件保持器标识、传送带标识
3 电子元件
4 明确的元件标识
5 明确的物理标识
6 接收序列
7 电路板
8 装配头
9 节段
10 自动装配机
11 分配数据，分配表
100 方法
101…105 方法步骤。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的一种实施例的自动装配机10。自动装配机10具有带有多个节段9的装配头8，在节段上可以安装相应的接收装置(未示出)、尤其是吸移管，以便接收元件保持器1的元件3并且将其带到布置有印刷电路板7的装配区域。在装配区域中，印刷电路板7借助装配头8装配有元件3。
自动装配机10还具有供应器或供应单元(未示出)，该供应器或供应单元设置用于给元件保持器1供应位于其上的电子元件3。在此，元件保持器1尤其设计为如下传送带1，该传送带卷绕在(未示出的)滚轮上并且借助在此设计为带式输送器的供应器运动到装配头8的接收区域中，在该接收区域上，装配头8可以以其节段9或位于其上的吸移管来接收元件3。在此，元件3在本实施例中被设计为SMD元件3，所述SMD元件沿着传送带1彼此间隔开地定位在传送带1的相应的凹部(未示出)中。在凹部旁分别有唯一的且二维的物理标识5，这些物理标识在此示例性地以条形码、尤其是QR码的形式示出。“明确地”意味着，对于每个元件3存在明确的或独特的物理标识5，所述物理标识就此而言可以推断出该元件3或分配给该元件3的明确的元件标识4。就此而言，元件标识4也是明确的并且可推断出传送带1中的各个元件3。
仅为了简化对图4的方法100的进一步解释，下面将以代表性的方式讨论除了QR码之外所示的并且代表物理标识5的小写字母来代替QR码。与图1中的QR码不同，小写字母并不是真正地存在于传送带1上或其旁边，而是在此仅为便于理解而示出。此外，在此纯示例性地以大写字母形式说明在图1中仅为了理解而绘出，并且当然也可以通过数字、字母、其组合或用其他符号等来表示明确的元件标识4。与物理标识5不同，元件标识4也就是不可见或不安装在传送带1和元件3上。取而代之，元件标识4是指如下数据，所述数据尤其可以作为数据记录存储在自动装配机10的计算机单元(未示出)中。
物理标识5能够分别借助光学的摄像机单元(未示出)来检测，该摄像机单元例如能够布置在装配头8上。接着，物理标识5的这样接收的图像可以分别借助自动装配机10的读取单元(未示出)来读取。
原则上，期望能够追踪用来装配印刷电路板7的元件3。在此可行的是，借助光学摄像机单元能够在借助装配头8接收元件3之前、期间或之后分别检测所述元件3旁边的物理标识5以及通过自动装配机10的计算机单元(未示出)读取所述物理标识5。然后，从物理标识5中获取元件3的明确的元件标识4，该明确的元件标识现在可以被分配给所述元件3。为此，可以创建跟踪文件(未示出)并且将其存储在计算机单元中，特别是存储在计算机单元的存储器单元中。
所述处理方法的问题在于，对于每个被接收的元件3必须检测和读取所属的或者布置在其旁边(替代地也布置在元件3本身上)的物理标识5。这又导致了在自动装配机10的装配效率的损失，即在限定的时间内用来装配印刷电路板7的元件3的数量的损失。
为了获得高的装配效率并且此外确保可跟踪性，在此提出另一种方法100，所述方法在图4中纯示意性地根据其方法步骤101、102、103、104、105来示出并且在下面根据图2和3来详细阐述。
图2就此而言示出图1的传送带1的分配数据11。分配数据11也能够称作传送带1的分配图11或“映射图(Tape Map)”11。传送带1拥有元件保持器标识2或传送带标识2。该元件保持器标识同样可以物理地存在于传送带1上并且在方法100的未示出的方法步骤中被检测和读取。分配数据11属于该传送带标识2。分配数据11可以位于计算机单元或存储器单元上或者在读取传送带标识2时被加载。
分配数据11以预先给定的顺序、即以传送带1上的元件3的连续的顺序将物理标识5分配给明确的元件标识4。如可以看到的那样，分配数据11在此以分配表11的形式来组织。在此，为每个物理标识5、例如“o”(或所属的QR码，其在此纯示例性地通过小写字母“o”来代表)分配一个元件标识4、例如用于“o”的“A”。这根据分配数据11的预先给定的顺序继续。因此，第一元件3具有如下物理标识5“o”，根据分配数据11可以将所述物理标识分配给元件标识4“A”。如从分配表11中可以看出的那样，该分配以预先给定的顺序进行，该顺序遵循元件3在传送带1上的布置。
装配头8本身具有如下接收序列6，在该接收序列中装配头拾取单个元件3以装配印刷电路板7。如可以从接收序列6中获悉的那样，其在此例如被逐列编号。
现利用图4中呈现的方法100，在第一方法步骤101中，读取传送带1上的元件3的第一元件3的明确的第一物理标识5。这在本实施例中是“o”。
在第二方法步骤102中，第一元件3然后在接收序列6的第一接收过程“1”中被拾取并且印刷电路板7由此被装配。
在第三方法步骤103中，在接收过程“1”之前、期间或之后根据分配数据11进行第一元件的元件标识4“A”的检测。
但是，在第三方法步骤103之后不再读取每个另外的元件3的每个物理标识5，而是在第四方法步骤104中将接收序列6与在接收序列6中的第一接收过程“1”的位置处和在分配数据11的预先给定的顺序中的第一物理标识5的位置处的分配数据11同步。在图2中通过椭圆以图形方式表示同步。
通过同步，在第五方法步骤105中，在装配头8的接下来的接收过程中，可以借助分配数据11将接收过程“2”、“3”等分配给物理标识5并且因此分配给元件标识4，而不必每次分别读取物理标识5。换言之，可以根据互相同步的接收序列6和分配数据11来检测元件3的元件标识4。
图3示出了图2以及在第5接收过程“5”的位置处和在传送带1上的所属的元件3的物理标识5“s”的位置处的另一次同步或重新同步。这例如可以在元件3事先、即在接收过程“4”中丢失时进行。

Claims (10)

1.一种用于在自动装配机(10)的装配过程中检测电子元件(3)的明确的元件标识(4)的方法(100)，其中至少一个装配头(8)由元件保持器(1)接收元件(3)并且为印刷电路板(7)装配所接收的元件(3)，
其中，所述方法(100)具有以下步骤：
读取在元件保持器(1)上的元件(3)的第一元件(3)的明确的第一物理标识(5)，其中元件(3)的物理标识(5)布置在元件(3)上和/或元件保持器(1)上，
在所述至少一个装配头(8)的接收序列(6)的第一接收过程中，由所述装配头(8)拾取所述第一元件(3)，
根据预先给定的分配数据(11)检测第一元件(3)的元件标识(4)，所述分配数据以预先给定的顺序将物理标识(5)分配给元件标识(4)，
将接收序列(6)与在接收序列(6)中的第一接收过程的位置处和在分配数据(11)的预先给定的顺序中的第一物理标识(5)的位置处的分配数据(11)同步，和
借助相互同步的接收序列(6)和分配数据(11)来检测由元件保持器(1)接收的元件(3)的元件标识(4)。
2.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，所述方法(100)还包括借助所述元件保持器(1)上的元件(3)的第二元件(3)重新同步来读取其物理标识(5)的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法(100)，其中，在元件保持器(1)上的先前的元件(3)接收故障或丢失之后进行重新同步。
4.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，所述方法(100)还包括读取或检测明确的元件保持器标识(2)的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，所述方法(100)还包括读取或检测印刷电路板(7)的标识的步骤。
6.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，所述元件保持器(1)是具有隔层的传送带，所述元件(3)被容纳在所述隔层中。
7.根据权利要求6所述的方法(100)，其中，所述元件(3)的物理标识(5)分别布置在所述隔层旁边。
8.根据权利要求1所述的方法(100)，其中，所述物理标识(5)是条形码和/或字符串。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法(100)，其中，通过创建跟踪文件来进行对元件(3)的元件标识(4)的检测，所述元件由元件保持器(1)接收并且用所述元件来装配印刷电路板(7)。
10.一种自动装配机(10)，其具有至少一个装配头(8)、用于带有电子元件(3)的元件保持器(1)的供应器、用于读取元件(3)在所述元件(3)上和/或在元件保持器(1)上的明确的物理标识(5)的读取单元和用于在自动装配机(10)的装配过程中检测电子元件(3)的明确的元件标识(4)的检测单元，其中自动装配机(10)设置用于执行根据权利要求1所述的方法(100)。
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