CN201302987Y - 一种视觉引导下的拾放装置 - Google Patents

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权建洲
陈建魁
王瑜辉
熊有伦
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Abstract

本实用新型提供一种视觉引导下的拾放装置，用于需要精确定位和拾放的IC封装过程。本实用新型包括基座、贴装头、摄像头、微处理器、第一定位平台、第二定位平台和防撞保护电路，第一定位平台和第二定位平台在基座表面沿x向移动，安装于第一定位平台的贴装头和安装于第二定位平台上的摄像头相对于基座沿y向移动，在第一定位平台和第二定位平台上设有防撞保护电路。本实用新型实现视觉机构与贴装头的同步运行，减轻定位平台的负载，提高了定位平台的运行速度，并确保移动平台安全可靠地高速运行。

Description

一种视觉引导下的拾放装置
技术领域
本实用新型属于IC制造技术领域，具体涉及一种视觉引导下的高速、高精拾放装置，应用于需要精确定位和拾放的IC封装过程。
背景技术
在电子封装制造中，经常需要将晶元或芯片等元件从一个位置(如晶圆盘或喂料器等供料装置)拾取后快速转移并放置到另一个位置(如基板或PCB板)。上述功能通常是由拾放(Pick and place)装置来完成的。随着现代电子技术的快速发展，元件尺寸变得越来越小，而对封装精度和速度要求越来越高，如引线键合22线/秒，键合精度3um。由于基板和PCB板存在制造、运动等误差，为确保元件能够准确地放置到所要求的工位，在元件放置前需要通过视觉系统预先获取该工位的实际位姿信息。
现有的拾放装置一般由定位平台、贴装头和视觉机构组成。其中贴装头用于元件的拾取和放置，定位平台用于完成元件的转移，视觉机构用于获取实际工位的位姿信息。现有的拾放装置由于视觉机构和贴装头固定安装在同一定位平台上，造成视觉机构在“看”的同时不能去拾取和转移元件，而在元件进行拾取、转移和放置等运动过程中，视觉机构不能“看”，从而影响了拾放系统的效率。同时，贴装头和视觉机构同时安装在同一定位平台上也造成了定位平台的负载较重，因而也使得定位平台难以实现高速和高加速度运行。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术不足，提供一种视觉引导下的拾放装置，实现视觉机构与贴装头的同步运行，同时减轻定位平台的负载从而提高定位平台的运行速度。
本实用新型的技术方案为：
一种视觉引导下的拾放装置，包括基座1、贴装头4、摄像头5和微处理器18，摄像头5与微处理器18相接，其特征在于，还包括分别与微处理器18相接的第一定位平台2、第二定位平台3和防撞保护电路15，防撞保护电路15安装于第一定位平台2和第二定位平台3上，第一定位平台2和第二定位平台3在基座表面沿x轴向移动；贴装头4安放于第一定位平台2，摄像头5安放于第二定位平台3，贴装头4和摄像头5相对于基座1沿y轴向移动。
所述第一定位平台2包括第一x向运动模块、位于其上的第一y向运动模块、分别驱动第一x向和第一y向运动模块移动的第一x向驱动机构和第一y向驱动机构，以及分别测量第一x向和第一y向运动模块位移量的第一x向位移传感器和第一y向位移传感器，所述贴装头4安装于第一y向运动模块上，所述微处理器分别与第一x向驱动机构、第一y向驱动机构、第一x向位移传感器和第一y向位移传感器相接。
所述第二定位平台3包括第二x向运动模块、位于其上的第二y向运动模块、分别驱动第二x向和第二y向运动模块移动的第二x向驱动机构和第二y向驱动机构，以及分别测量第二x向和y向运动模块位移量的第二x向位移传感器和第二y向位移传感器，所述摄像头5安装于第二y向运动模块上，所述微处理器分别与第二x向驱动机构、第二y向驱动机构、第二x向位移传感器和第二y向位移传感器相接。
与现有的技术相比，本实用新型的技术效果体现为：
(1)本实用新型通过“手”“眼”分离，实现了“手”“眼”独立并行工作，同时也减轻了每个定位平台XY向的负载重量，易于实现定位平台的高速和高加速度运动与定位，从而提高拾放装置的效率。
(2)本实用新型提供的双冗余防撞保护电路，可确保移动平台安全可靠地高速运行。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图；
图2是本实用新型防撞保护电路原理图；
图3是本实用新型的实施例结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述。
图1是本实用新型结构示意图，本实用新型包括基座1、第一定位平台2，第二定位平台3、贴装头4、摄像头5和微处理器18。其中第一定位平台2和第二定位平台3分别安装在基座1上，贴装头4安装在第一定位平台2上，摄像头5安装在第二定位平台上。在基板6上包含有不同的待放置元件工位7，8为待放置元件。图中所示的x、y、z为三维坐标系的x轴、y轴和z轴，用以说明本实用新型各部件的移动方向。
在工作时，微处理器18驱动第一定位平台2沿x轴向移动到元件拾取位置后，通过贴装头4拾取元件8。同时，驱动第二定位平台3移动到待放置元件工位7并通过摄像头5获得该工位的实际位姿信息。依据工位实际位姿信息驱动第一定位平台2上的贴装头4到该待放置元件的实际位置对元件8进行准确放置。
为避免两定位平台在x向高速运行时发生碰撞，在第一定位平台2和第二定位平台3上还分别安装了一个防撞传感器，防撞传感器随两定位平台一起沿x向运动。当两防撞传感器中任意一个传感器检测到运动平台的在x向相对间距到达预先设定的碰撞保护距离时，由微处理器同时控制两定位平台的x向驱动电动机快速停止，从而达到防撞的目的。
图2是两运动机构防撞保护电路原理图。防撞保护电路15由防撞传感器151、152，放大器201，202，逻辑运算电路19组成。在通常情况下，传感器151，152输出为高电平，当两传感器151，152中任意一个传感器检测到运动机构的间距到达预先设定的防撞距离时，该传感器输出低电平，经放大器201，202放大处理后，由逻辑运算电路与运算，同时产生两路低电平信号给微处理器18，作为两运动机构x向移动的限位触发信号，微处理器18根据该信号，控制x向驱动电机快速停止，从而达到防撞的目的。
图3为本实用新型具体实施例的结构示意图。因为第一定位平台2和第二定位平台3除了局部不同之外，其它结构大致相同，因此下面主要围绕第一定位平台2详细说明本实施例。
第一定位平台2的x向运动模块由安放在基座1上的导轨23、在导轨23上的四个滑块25以及在滑块25上放置的T型基台13构成；T型基台13上面放置由导轨和滑块组成的线性模组101构成的y向运动模块。贴装头4通过支撑架27连接于模组101的滑块上。
在y向运动模块和x向运动模块的带动下，所述贴装头4在第一定位平台构成的xy向平面内运动。
由于大理石良好的吸振功效，可以尽量减小平台在高速加速运动中引起的振动，因此基座1由大理石制成。为满足高性能拾放装置高速、高加速度快速启停和长距离运行的要求，本实施例中x向驱动机构采用直线电动机驱动，具体由电机定子24和电机动子118构成，直线电机U型定子24安装在大理石基座1的凹槽中，直线电机动子118下端插入到U型定子中，上端固定在T型基台13的下部。y向驱动机构通过安装在模组尾部的交流伺服电机130驱动。
x向和y向位移传感器采用线位移光栅尺105、31和光栅尺读数头106、32，x向位移传感器的线位移光栅尺105安装在基座1上，光栅尺读数头106通过金属连接件固接在T型基台13；y向位移传感器的线位移光栅尺31安装在T型基台13侧壁，光栅尺读数头32安装于模组101的滑块上。
第二定位平台与第一定位平台结构不同之处在于将所述贴装头换为视觉机构，其它结构相同。第二定位平台的x向运动模块与第一定位平台的x向运动模块可共用导轨23和光栅尺105。
在模组T型基台13上还分别安装了防撞传感器组件151、152，由于激光测距传感器测距精确，响应快，抗干扰能力强，本实施例采用激光测距传感器作为防撞传感器，并调整其安装位置和距离确保传感器能够准确接收到信号。
为了对x向运动模块的移动范围进行限位，增设了限位组件120，限位组件120由传感器挡片和限位光电传感器组成，传感器挡片通过一块金属连接件固定在T型基台13上，限位光电传感器通过限位传感器支撑板29安装在大理石基座1上。当传感器挡片接触限位传感器，限位传感器产生触发信号传送给微处理器18，处理器18控制x向驱动机构防止定位平台移出限制范围以外的区域。限位传感器与防撞传感器一起构成了x向防撞的电气安全保护。
在第一运动平台2和第二运动平台3的前后侧(x向移动方向上的前后侧)以及大理石基座前后端还分别安装了橡胶保护档块111、112和113，这些橡胶挡块作为机械限位和发生碰撞时的起缓冲保护作用。
由于直线式音圈电机可实现高速、高加速度、高频往复运动，非常适合于要求快速拾放的场合，因此本实施例采用音圈电机组件构成的贴装头4通过支撑架27安装在y向模组滑块上，拾放吸嘴102安装在音圈电机的主轴末端。摄像头5通过支撑架28安装在第二定位平台上的模组滑块上。
通过由直线电机和模组驱动第一定位平台和第二定位平台的运动，实现了贴装头和视觉机构的独立并行工作，同时实现拾放装置的高速、高加速度和高精度，从而提高拾放装置的效率。

Claims (8)

1、一种视觉引导下的拾放装置，包括基座(1)、贴装头(4)、摄像头(5)和微处理器(18)，摄像头(5)与微处理器(18)相接，其特征在于，还包括分别与微处理器(18)相接的第一定位平台(2)、第二定位平台(3)和防撞保护电路(15)，防撞保护电路(15)安装于第一定位平台(2)和第二定位平台(3)上，第一定位平台(2)和第二定位平台(3)在基座表面沿x轴向移动；贴装头(4)安放于第一定位平台(2)，摄像头(5)安放于第二定位平台(3)，贴装头(4)和摄像头(5)相对于基座(1)沿y轴向移动。
2、根据权利要求1所述的一种视觉引导下的拾放装置，其特征在于，所述第一定位平台(2)包括第一x向运动模块、位于其上的第一y向运动模块、分别驱动第一x向和第一y向运动模块移动的第一x向驱动机构和第一y向驱动机构，以及分别测量第一x向和第一y向运动模块位移量的第一x向位移传感器和第一y向位移传感器，所述贴装头(4)安装于第一y向运动模块上，所述微处理器分别与第一x向驱动机构、第一y向驱动机构、第一x向位移传感器和第一y向位移传感器相接。
3、根据权利要求1所述的一种视觉引导下的拾放装置，其特征在于，所述第二定位平台(3)包括第二x向运动模块、位于其上的第二y向运动模块、分别驱动第二x向和第二y向运动模块移动的第二x向驱动机构和第二y向驱动机构，以及分别测量第二x向和y向运动模块位移量的第二x向位移传感器和第二y向位移传感器，所述摄像头(5)安装于第二y向运动模块上，所述微处理器分别与第二x向驱动机构、第二y向驱动机构、第二x向位移传感器和第二y向位移传感器相接。
4、根据权利要求1或2或3所述的一种视觉引导下的拾放装置，其特征在于，所述防撞保护电路(15)包括两个分别安放在所述第一和第二定位平台上的防撞传感器，两防撞传感器各自连接一放大器，两放大器通过逻辑运算电路与所述微处理器(18)相接。
5、根据权利要求2或3所述的一种视觉引导下的拾放装置，其特征在于，还包括由传感器挡片和限位光电传感器构成的限位组件，传感器挡片安装于所述第一和第二x向运动模块上，限位光电传感器安装在所述基座上，并与微处理器(18)相接。
6、根据权利要求2或3所述的一种视觉引导下的拾放装置，其特征在于，所述第一或第二x向运动模块沿x向的前后侧以及基座沿x向的前后端安放有橡胶保护档块。
7、根据权利要求2或3所述的一种视觉引导下的拾放装置，其特征在于，所述第一、第二x向驱动机构，第一、第二y向驱动机构采用直线电动机。
8、根据权利要求4所述的一种视觉引导下的拾放装置，其特征在于，所述防撞传感器采用激光测距传感器。
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CN103187345A (zh) * 2011-12-28 2013-07-03 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 取放装置
TWI578410B (zh) * 2012-04-25 2017-04-11 Ｕｓｔ科技私人有限公司 用以將積體電路轉移至封裝之封裝裝置及方法

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