CN116887598B - 提高smt高精度贴装黑色外沿led效率的方法及贴装系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及SMT贴装技术领域，公开了一种提高SMT高精度贴装黑色外沿LED效率的方法及贴装系统，包括以下步骤：S1、设置元件贴装参数及LED本体和灯芯特征参数，并设置LED本体尺寸与灯芯尺寸一致；S2、识别用于贴装LED的定位标识并确认定位标识的颜色和尺寸处于设定范围内；S3、根据LED的规格配置吸嘴及配置飞达，识别本体和灯芯通过后拾取LED；S4、检测所拾取的LED本体外边缘尺寸，并将通过检测的LED贴装到指定位置，且LED本体的对中中心坐标适于跟随灯芯的中心位置自动变化。本发明不需要配置中转飞达来检测灯芯颜色，减少采购中转飞达费用；贴装头运动行程短，直接在标准飞达上进行识别LED灯芯与对中，而且方便拆分站位，贴装工时成倍的减少，设备利用率提升。
Description
技术领域
本发明涉及SMT贴装领域，尤其是涉及一种提高SMT高精度贴装黑色外沿LED效率的方法。另外，还涉及一种贴装系统。
背景技术
贴片机贴装LED工作原理：贴片机实际上是种精密的工业机器人，是机-电-光以及计算机控制技术的综合体。它通过吸取-位移-定位-放置等功能，在不损伤LED和印制电路板的情况下，实现了将LED快速而准确地贴装到印制电路板所指定的焊盘位置上。
LED的对中有机械对中、镭射（激光）对中、视觉对中3种方式。贴片机由机架、x-y运动机构(滚珠丝杆、直线导轨、驱动电机)、贴装头、元器件供料器、印制电路板承载机构、器件对中检测装置、计算机控制系统组成，整机的运动主要由x-y运动机构来实现，通过滚珠丝杆传递动力、由滚动直线导轨运动来实现定向的运动，这样的传动形式不仅其自身的运动阻力小、结构紧凑，而且较高的运动精度有力地保证了LED的贴装位置精度。
贴片机在重要部件如贴装主轴、动／静镜头、吸嘴交换单元、送料器上进行了Mark标识。机器视觉能自动求出这些Mark中心系统坐标，建立贴片机系统坐标系和印制电路板、贴装LED坐标系间的转换关系，计算得出贴片机的运动精确坐标；贴装头根据导入的标记坐标、颜色、形状、尺寸、贴装LED元件的封装类型、LED元件编号等参数到相应的位置抓取吸嘴、识别标记、识别灯芯与对中、拾取元件；贴装头在旋转过程中动镜头同时依照镭射处理程序对吸取LED元件进行检测、识别；检测完成后贴装头将LED元件贴装到板上预定的位置。这系列LED元件识别、对中、检测和贴装的动作都是工控机根据相应指令获取相关的数据后指令控制系统自动完成。
目前贴片机的头部相机不能识别本体外沿为黑色的LED,物料编带颜色为黑色，本体外沿也为黑色，颜色没有对比，无法识别出本体外沿尺寸，需要增加中转飞达，中转飞达的作用是起到识别灯珠本体尺寸时，增加一种颜色，满足对比度需求，最终使LED本体通过识别。
有鉴于此，一种能够提高SMT高精度贴装黑色外沿LED效率的方法以解决上述问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明一方面提供了一种提高SMT高精度贴装黑色外沿LED效率的方法，能够在达到贴装精度要求的同时不需要额外使用中转飞达，减少采购中转飞达的费用，同时设备利用率得到提升。
为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种提高SMT高精度贴装黑色外沿LED效率的方法，包括以下步骤：
S1、设置元件贴装参数及LED本体和灯芯特征参数，并设置LED本体尺寸与灯芯尺寸一致；
S2、识别用于贴装LED的定位标识并确认定位标识的颜色和尺寸处于设定范围内；
S3、根据LED的规格配置吸嘴及配置飞达，并在识别LED本体和灯芯通过后拾取LED；
S4、检测所拾取的LED本体外边缘尺寸，并将通过检测的LED贴装到指定位置，且LED本体的对中中心坐标适于跟随灯芯的中心位置自动变化。
优选地，在S1中，元件贴装的特征参数包括LED本体的长宽尺寸和灯芯长宽尺寸。
进一步优选地，贴装元件时的元件贴装参数识别适于采用头部相机来识别特征参数，通过镭射识别LED本体的长宽尺寸。
优选地，在S1中，还需对设置好的元件进行测试，测试时通过对LED本体的长宽尺寸或灯芯长宽尺寸进行测试，当所测得的尺寸公差在0.1mm内，则测试通过；若无法测试出LED本体的长宽尺寸或灯芯尺寸，则测试不通过；若所测得的尺寸公差大于0.1mm，则测试不通过。
进一步优选地，测试完成后开机进板并进行定位标识标记，标记的定位标识为LED贴装前所测定的基准点，贴装前，首先实现识别各定位标识，然后再输送元件至指定位置，以使得贴装基准点与测定基准点位于同一位置。
优选地，在S2中，识别定位标识后，确定定位标识颜色是否为预先设定的颜色，同时确定定位标识尺寸是否处于预先设定的范围内，预先设定尺寸公差为小于50um。
进一步优选地，开机进板所进入的PCB板上具有多个小板，且各小板上具有至少两个定位标识，两个定位标识分别对应于放置的位置和方向。
优选地，在S3中，贴装所采用的贴片机包括真空系统，真空系统与吸嘴相连，以能够经由吸嘴抽吸形成真空以吸附LED，飞达为用于给所述贴片机喂料。
进一步优选地，所述贴片机包括贴装头，所述贴装头适于实现三轴移动，所述吸嘴适于移动至飞达所在的元件拾取位置上方并能够实现周向旋转。
本发明第二方面提供了一种贴装系统，采用本发明第一方面所述的提高SMT高精度贴装黑色外沿LED效率的方法。
通过上述技术方案，本发明的提高SMT高精度贴装黑色外沿LED效率的方法不需要配置中转飞达来检测灯芯颜色，减少采购中转飞达费用；
贴装头运动行程短，直接在标准飞达上进行识别LED灯芯与对中，拾取LED后直接贴装到板上，工时能节省二分之一，而且方便拆分站位，贴装工时成倍的减少，设备利用率能提升到极致，使贴装工序不会成为整条线的瓶颈工序。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的提高SMT高精度贴装黑色外沿LED效率的整体方法步骤示意图；
图2为本发明具体实施方式的提高SMT高精度贴装黑色外沿LED效率的检测示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”应做广义理解。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1至图2，本发明具体实施方式的一种提高SMT高精度贴装黑色外沿LED效率的方法，包括以下步骤：
S1、设置元件贴装参数及LED本体和灯芯特征参数，并设置LED本体尺寸与灯芯尺寸一致；
S2、识别用于贴装LED的定位标识并确认定位标识的颜色和尺寸处于设定范围内；
S3、根据LED的规格配置吸嘴及配置飞达，并在识别LED本体和灯芯通过后拾取LED；
S4、检测所拾取的LED本体外边缘尺寸，并将通过检测的LED贴装到指定位置，且LED本体的对中中心坐标适于跟随灯芯的中心位置自动变化。
具体地，对于元件贴装的坐标即为LED灯芯的中心，通过对LED灯芯进行识别与对中，使得最终贴装的精度能够达到75um。
更具体地，为了能够达到高精度贴装LED的目的，同时满足光学要求，因此，在对元件贴装参数进行设置时，需要设定LED本体的长宽尺寸数据与灯芯的长宽尺寸数据保持一致。该参数即可作为识别LED的头部相机识别LED的特征参数，当然，采用镭射识别LED本体的长宽尺寸也需要按照上述的标准进行设置。
设置完成后，还需要对所设置的LED本体进行测试筛选，测试时，通过对LED本体的长宽尺寸和/或灯芯长宽尺寸进行测试，且若最终所测得的误差范围在0.1mm内，则表明测试通过；若不能测试出LED本体的长宽尺寸或灯芯长宽尺寸，则测试不通过；若所测得的LED本体的长宽尺寸误差大于0.1mm，则测试也无法通过。因此，通过上述对于LED本体以及灯芯尺寸的检测，从而能够筛选出合格的LED，以保证最终贴装后所得产品的成品率。
筛选出合格的LED后即进入下一道工序，开机进板（PCB板），此时打开贴片机，并依次输入PCB板，LED即贴装在PCB板上。但在贴装前，还需要进行标记识别工序，该标记识别工序主要是对PCB板应用于贴片机上时的定位标识进行识别，该定位标识也就是LED贴装到PCB板上前所预先测定基准点，贴装前，需要先识别PCB板上的所测定的定位标识位置，然后再将所需贴装的元件送到所对应的定位标识的指定位置，当然，进行高精度贴装的基准点和光学测试时所定的定位标识为同一个位置，只有这样才能够保证LED贴装后的精度符合要求。
识别完成后进行自动学习，在识别时，首先识别到定位标识，然后通过识别定位标识的颜色是不是预先设定的颜色，通过不同颜色的定位标识来确定各PCB所对应的贴装位置，同时，还需要确定定位标识的尺寸是否在预先设定的范围内，若识别到定位标识所设定尺寸的公差为小于50um，就能够识别通过，反之这不通过。然后机器设备能够通过自动学习，将识别第一个定位标识的方式同步应用到PCB板上的其他贴装位置上。
综上所述，通过上述操作对LED进行识别定位时，首先确定PCB板上用于贴装LED的定位标识，通过定位标识能够定位LED的贴装位置，其中，不同的LED对应于PCB板上的不同的贴装位置，为了使贴装位置能够准确对应于各LED，因此将定位标识设置为不同颜色、尺寸，以此来便于根据不同颜色、尺寸的定位标识控制LED的贴装方位，进而实现了对于LED的精准贴装，并且通过定位标识的设置能够避免使用中转飞达，通过对标识的颜色检测即可代替中转飞达来确定LED在贴装时对灯芯颜色的检测，从而减少了采购中转飞达费用，另外，通过定位标识的尺寸来控制LED的贴装方位，进而实现了对于LED的精准贴装。
具体地，由于PCB板上具有多个小板，每个小板上至少有两个定位标识，两个定位标识能够分别对贴装时的贴装位置和贴片方向进行定位，因此，在进行贴片时，通过贴片机的工控电脑能够实现识别出贴片位置和贴片方向。
更具体地，识别完成后即可根据程序来制定吸嘴，选择吸嘴时，根据LED尺寸大小选择合适的吸嘴型号，吸嘴能够与贴片机的真空系统相连通，然后真空系统控制气流的进出，使得吸嘴能够吸取LED，但如果所选择的吸嘴口径太大，那么在吸取LED时，则会漏气，从而导致LED吸附的不稳定；而如果选择的吸嘴口太小，那么也会导致对于LED的吸附不稳定，进而影响到贴装精度。同样的，还需要根据LED尺寸大小选择对应的飞达，该飞达用于给贴片机进行喂料，而不需要选择中转飞达来识别灯芯颜色。
在进行贴装时，贴片机的贴装头移动到飞达所在的拾取位置上方，其中，贴装头里面包括吸嘴、视觉识别系统、定位系统等部件组成，通过吸嘴来吸附LED，通过视觉识别系统来识别LED尺寸以及灯芯尺寸，通过定位系统来控制吸嘴的移动。另外，飞达是固定在贴片机上，贴装头可以按照XYZ三个方向移动，即可以实现三轴移动，而吸嘴能够实现360°的轴向旋转。视觉识别系统包括头部相机，头部相机能够识别LED灯芯，贴装头吸取LED后，头部相机采用CCD相机能够对LED进行成像，并转化成数字图像信号，经计算机得出LED灯芯的几何尺寸和几何中心，并经由控制终端获取吸嘴中心与LED灯芯中心在X（横向）、Y（纵向）、O（角度）的误差，并及时反馈给控制终端进行修正，进而保证LED能够被贴装到指定位置。
为达到高精度贴装LED的目的及满足光学要求，程序设置LED的贴装坐标就是灯芯的中心位置坐标，因考虑到灯芯的偏移公差，贴片机会先识别灯芯，根据相机拍摄的灯芯图像，识别灯芯尺寸，对中，再贴装，对中中心坐标跟随灯芯的中心位置而自动变化，即对中中心不会受到灯芯偏移公差的影响，从而达到高精度贴装LED及满足光学要求的功能。
通过选取的符合LED尺寸的吸嘴来拾取LED，然后对拾取的LED外边缘的尺寸进行检测，检测方式采用镭射检测来获取LED的尺寸，测试出LED本体的长宽尺寸（指镭射检测尺寸），尺寸误差范围在0.1mm内，算测试通过，检测通过后即可进行贴装。
本发明的一种贴装系统，采用了本发明的提高SMT高精度贴装黑色外沿LED效率的方法，该贴装系统在达到贴装精度要求的同时不需要使用中转飞达，减少采购中转飞达的费用，贴装行程减少约一半，而且方便拆分站位，贴装工时成倍的减少，能够将设备利用率能提升到极致。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何一个或多个实施例或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要如权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (7)
1.一种提高SMT高精度贴装黑色外沿LED效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、设置元件贴装参数及LED本体和灯芯特征参数，并设置LED本体尺寸与灯芯尺寸一致；
贴装前，开机进板并进行标记定位标识，所述标记定位标识为在LED贴装前在板上所测定的基准点，贴装前，首先实现识别各所述定位标识，然后再输送元件至指定位置，以使得贴装点与所测定基准点位于同一位置；
S2、识别用于贴装LED的定位标识并确认定位标识的颜色和尺寸处于设定范围内；
识别所述定位标识后，确定所述定位标识颜色是否为预先设定的颜色，同时确定所述定位标识尺寸是否处于预先设定的范围内，预先设定尺寸公差为小于50um；
所述开机进板所进入的PCB板上具有多个小板，且各所述小板上具有至少两个所述定位标识，至少两个所述定位标识分别对应于放置的位置和方向；
S3、根据LED的规格配置吸嘴及配置飞达，并在识别LED本体和灯芯通过后拾取LED；
S4、检测所拾取的LED本体外边缘尺寸，并将通过检测的LED贴装到指定位置，且LED本体贴装时的对中中心坐标适于跟随灯芯的中心位置自动变化。
2.根据权利要求1所述的提高SMT高精度贴装黑色外沿LED效率的方法，其特征在于，在S1中，元件贴装的特征参数包括LED本体的长宽尺寸和灯芯长宽尺寸。
3.根据权利要求2所述的提高SMT高精度贴装黑色外沿LED效率的方法，其特征在于，贴装元件时的元件贴装参数识别适于采用头部相机来识别特征参数，通过镭射识别LED本体的长宽尺寸。
4.根据权利要求1所述的提高SMT高精度贴装黑色外沿LED效率的方法，其特征在于，在S1中，包括对设置好的元件进行测试，测试时通过对LED本体的长宽尺寸或灯芯长宽尺寸进行测试，当所测得的尺寸公差在0.1mm内，则测试通过；若无法测试出LED本体的长宽尺寸或灯芯尺寸，则测试不通过；若所测得的尺寸公差大于0.1mm，则测试不通过。
5.根据权利要求1所述的提高SMT高精度贴装黑色外沿LED效率的方法，其特征在于，在S3中，贴装所采用的贴片机包括真空系统，真空系统与吸嘴相连，以能够经由吸嘴抽吸形成真空以吸附LED，飞达为用于给所述贴片机喂料。
6.根据权利要求5所述的提高SMT高精度贴装黑色外沿LED效率的方法，其特征在于，所述贴片机包括贴装头，所述贴装头适于实现三轴移动，所述吸嘴适于移动至飞达所在的元件拾取位置上方并能够实现轴向旋转。
7.一种贴装系统，其特征在于，采用权利要求1至6中任一项所述的提高SMT高精度贴装黑色外沿LED效率的方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |