DE102019124855B3 - System and method for optical touchdown detection with throat play compensation for small placement forces - Google Patents
System and method for optical touchdown detection with throat play compensation for small placement forces Download PDFInfo
- Publication number
- DE102019124855B3 DE102019124855B3 DE102019124855.8A DE102019124855A DE102019124855B3 DE 102019124855 B3 DE102019124855 B3 DE 102019124855B3 DE 102019124855 A DE102019124855 A DE 102019124855A DE 102019124855 B3 DE102019124855 B3 DE 102019124855B3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- pipette
- measured values
- drive
- sensor
- movement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
- H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components
- H05K13/0404—Pick-and-place heads or apparatus, e.g. with jaws
- H05K13/0406—Drive mechanisms for pick-and-place heads, e.g. details relating to power transmission, motors or vibration damping
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
- H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components
- H05K13/046—Surface mounting
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
- H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
- H05K13/081—Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines
- H05K13/0812—Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines the monitoring devices being integrated in the mounting machine, e.g. for monitoring components, leads, component placement
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
- H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
- H05K13/081—Integration of optical monitoring devices in assembly lines; Processes using optical monitoring devices specially adapted for controlling devices or machines in assembly lines
- H05K13/0815—Controlling of component placement on the substrate during or after manufacturing
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
- H05K13/08—Monitoring manufacture of assemblages
- H05K13/082—Integration of non-optical monitoring devices, i.e. using non-optical inspection means, e.g. electrical means, mechanical means or X-rays
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Bestückungssystem (100) zum Bestücken von Objekten mit Bestückungselementen. Das Bestückungssystem (100) umfasst einen Antriebskörper (101) mit einem Verbindungselement (107), einen Antrieb (103), einen ersten Sensor (115), mindestens einen zweiten Sensor (117) und ein Kontrollgerät (123). Das Verbindungselement (107) ist zum Übertragen einer durch den Antrieb (103) bereitzustellenden Antriebskraft auf ein Gegenverbindungselement (111) an einer Pipette (109) konfiguriert. Der Antrieb (103) ist zum Bewegen des Antriebskörpers (101) konfiguriert. Der erste Sensor (115) ist zum Ermitteln von ersten Messwerten einer Bewegung eines beweglichen Elements (119) der Pipette (109) relativ zu einem Grundkörper (121) der Pipette (109) konfiguriert. Der mindestens eine zweite Sensor (117) ist zum Ermitteln von zweiten Messwerten einer Bewegung des Grundkörpers (121) relativ zu dem Antriebskörper (101) konfiguriert, und das Kontrollgerät (123) ist dazu konfiguriert, die ersten Messwerte mit den zweiten Messwerten in einem mathematischen Abgleichprozess abzugleichen, um eine korrigierte Strecke einer Bewegung des beweglichen Elements (119) der Pipette (109) zu ermitteln und anhand der korrigierten Strecke ein Aufsetzen eines an dem beweglichen Element (119) der Pipette (109) anzuordnenden Bestückungselements auf einem Objekt zu detektieren.Ferner betrifft die vorgestellte Erfindung ein Bestückungsverfahren.The invention relates to a fitting system (100) for fitting objects with fitting elements. The assembly system (100) comprises a drive body (101) with a connecting element (107), a drive (103), a first sensor (115), at least one second sensor (117) and a control device (123). The connection element (107) is configured to transmit a drive force to be provided by the drive (103) to a mating connection element (111) on a pipette (109). The drive (103) is configured to move the drive body (101). The first sensor (115) is configured to determine first measured values of a movement of a movable element (119) of the pipette (109) relative to a base body (121) of the pipette (109). The at least one second sensor (117) is configured to determine second measured values of a movement of the base body (121) relative to the drive body (101), and the control device (123) is configured to combine the first measured values with the second measured values in a mathematical Adjust the adjustment process in order to determine a corrected distance of a movement of the movable element (119) of the pipette (109) and to use the corrected distance to detect a placement of a fitting element to be arranged on the movable element (119) of the pipette (109) on an object. The presented invention also relates to an assembly method.
Description
Die vorgestellte Erfindung betrifft ein Bestückungssystem und ein Bestückungsverfahren.The presented invention relates to a mounting system and a mounting method.
Zum Bestücken von Oberflächen, wie bspw. einer Leiterplatte, mit Bestückungselementen, wie bspw. einer Leuchtdiode, werden in der Regel Bestückungssysteme eingesetzt. Dabei wird ein Bestückungselement mittels einer Pipette aufgenommen und auf einer Oberfläche abgesetzt. Entsprechend muss die Pipette bei einem Absetzvorgang bewegt werden, um einen Kontakt zwischen dem an der Pipette angeordneten Bestückungselement und der Oberfläche zu ermöglichen.To equip surfaces, such as, for example, a circuit board, with assembly elements, such as, for example, a light-emitting diode, assembly systems are generally used. A component is picked up by a pipette and placed on a surface. Correspondingly, the pipette has to be moved during a placement process in order to enable contact between the fitting element arranged on the pipette and the surface.
Zum Bewegen einer Pipette ist ein Bestückungssystem mit einem Antrieb ausgestattet, der seine Antriebskraft über ein Verbindungselement auf ein Gegenverbindungselement der Pipette überträgt. Da eine Verbindung zwischen Verbindungselement und Gegenverbindungselement mit einer Bewegungstoleranz bzw. einem „Spiel“ eingerichtet wird, unterliegt eine Bewegung der Pipette durch den Antrieb einer durch die Bewegungstoleranz bedingten Varianz. Dies führt dazu, dass zum Detektieren eines Aufsetzens des Bestückungselements auf der Oberfläche eine große Bewegung nötig ist, die von einem Sensor von der Bewegungstoleranz unterschieden und entsprechend als Aufsetzbewegung erkannt werden kann. Eine solch große Bewegung kann nur durch ein entsprechend großes Federelement erreicht werden, dass jedoch eine große Antriebskraft bzw. Bestückungskraft benötigt, um bewegt zu werden.To move a pipette, a placement system is equipped with a drive which transmits its driving force via a connecting element to a counter-connecting element of the pipette. Since a connection between the connecting element and the counter-connecting element is set up with a movement tolerance or “play”, a movement of the pipette by the drive is subject to a variance caused by the movement tolerance. This leads to the fact that a large movement is necessary to detect the placement of the mounting element on the surface, which movement can be distinguished from the movement tolerance by a sensor and accordingly recognized as a placement movement. Such a large movement can only be achieved by means of a correspondingly large spring element, which however requires a large driving force or loading force in order to be moved.
Die
Die
Weder die
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorgestellten Erfindung, eine verbesserte Bestückungsprozedur zu ermöglichen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorgestellten Erfindung, eine Möglichkeit zum Bestücken einer Oberfläche mit einem Bestückungselement unter Verwendung einer minimalen Bestückungskraft bereitzustellen.Against this background, it is an object of the present invention to enable an improved assembly procedure. In particular, it is an object of the presented invention to provide a possibility for equipping a surface with an equipping element using a minimal equipping force.
Die voranstehend genannte Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche.The above-mentioned object is achieved by the subject matter of the respective independent patent claims.
Im Rahmen der vorgestellten Erfindung werden ein Bestückungssystem und ein Bestückungsverfahren mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bestückungssystem beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bestückungsverfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.In the context of the presented invention, an assembly system and an assembly method with the features of the respective independent patent claims are presented. Further features and details of the invention emerge from the respective subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the assembly system according to the invention naturally also apply in connection with the assembly method according to the invention and vice versa, so that with regard to the disclosure, reference is or can always be made to the individual aspects of the invention.
In einem ersten Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung ein Bestückungssystem. Das Bestückungssystem umfasst einen Antriebskörper mit einem Verbindungselement, einen Antrieb, einen ersten Sensor, mindestens einen zweiten Sensor und ein Kontrollgerät. Das Verbindungselement ist zum Übertragen einer durch den Antrieb bereitzustellenden Antriebskraft auf ein Gegenverbindungselement an einer Pipette konfiguriert. Der Antrieb ist zum Bewegen des Antriebskörpers konfiguriert. Der erste Sensor ist zum Ermitteln von ersten Messwerten einer Bewegung eines beweglichen Elements der Pipette relativ zu einem Grundkörper der Pipette konfiguriert. Der mindestens eine zweite Sensor ist zum Ermitteln von zweiten Messwerten einer Bewegung des Grundkörpers relativ zu dem Antriebskörper konfiguriert. Das Kontrollgerät ist dazu konfiguriert, die ersten Messwerte mit den zweiten Messwerten in einem mathematischen Abgleichprozess abzugleichen, um eine korrigierte Strecke einer Bewegung des beweglichen Elements der Pipette zu ermitteln und anhand der korrigierten Strecke ein Aufsetzen eines an dem beweglichen Element der Pipette anzuordnenden Bestückungselements auf einem Objekt zu detektieren.In a first aspect, the presented invention relates to a placement system. The assembly system comprises a drive body with a connecting element, a drive, a first sensor, at least one second sensor and a control device. The connection element is configured to transmit a drive force to be provided by the drive to a mating connection element on a pipette. The drive is configured to move the drive body. The first sensor is configured to determine first measured values of a movement of a movable element of the pipette relative to a base body of the pipette. The at least one second sensor is configured to determine second measured values of a movement of the base body relative to the drive body. The control device is configured to compare the first measured values with the second measured values in a mathematical comparison process in order to determine a corrected distance of a movement of the movable element of the pipette and, based on the corrected distance, to place a fitting element to be arranged on the movable element of the pipette on a Object to be detected.
Unter dem Begriff „detektieren“ ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein Vorgang zu verstehen, bei dem ein Zustand, insbesondere ein Aufsetzen eines an einem beweglichen Element einer Pipette anzuordnenden Bestückungselements auf einem Objekt, erfasst bzw. erkannt wird.In the context of the present invention, the term “detect” is to be understood as a process in which a state, in particular a placement of a fitting element to be arranged on a movable element of a pipette on an object, is detected or recognized.
Unter einem Kontrollgerät ist im Kontext der vorgestellten Erfindung eine Recheneinheit, wie bspw. ein Prozessor zum Regeln bzw. Steuern einer technischen Komponente, wie bspw. jeweiligen Komponenten des vorgestellten Bestückungssystems zu verstehen.In the context of the presented invention, a control device is to be understood as a computing unit, such as, for example, a processor for regulating or controlling a technical component, such as, for example, respective components of the presented assembly system.
Das vorgestellte Bestückungssystem umfasst einen Antriebskörper, der bspw. ein länglicher starrer Körper sein kann. Der Antriebskörper ist durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Antrieb bewegbar.The assembly system presented includes a drive body, which can be an elongated rigid body, for example. The drive body can be moved by the drive provided according to the invention.
Der erfindungsgemäß vorgesehene Antrieb ist dazu konfiguriert, den Antriebskörper insbesondere in Bewegungsrichtung einer Spitze bzw. eines beweglichen Elements einer jeweiligen Pipette zu bewegen. Dazu kann der Antrieb ein Hubelement, wie bspw. ein pneumatisches, ein elektrisches, ein magnetisches oder ein hydraulisches Element umfassen.The drive provided according to the invention is configured to move the drive body in particular in the direction of movement of a tip or a movable element of a respective pipette. For this purpose, the drive can comprise a lifting element, such as a pneumatic, electrical, magnetic or hydraulic element.
Um eine durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Antrieb bereitgestellte Antriebskraft auf eine Pipette zu übertragen und, dadurch bedingt, ein an der Pipette angeordnetes Bestückungselement zu bewegen und schließlich auf einer Oberfläche anzuordnen, umfasst der Antriebskörper ein Verbindungselement, wie bspw. einen Haken oder eine Aufnahme, wie bspw. eine Öse oder eine Ausnehmung. Das Verbindungselement ist dazu konfiguriert, mit einem Gegenverbindungselement an der Pipette wechselzuwirken bzw. sich mit dem Gegenverbindungselement formschlüssig bzw. kraftschlüssig zu verbinden. Dazu kann das Verbindungselement in dem Gegenverbindungselement eingreifen oder das Gegenverbindungselement in dem Verbindungselement eingreifen um eine formschlüssige bzw. kraftschlüssige Verbindung aus Verbindungselement und Gegenverbindungselement bereitzustellen.In order to transmit a drive force provided by the drive provided according to the invention to a pipette and, as a result, to move a fitting element arranged on the pipette and finally to arrange it on a surface, the drive body comprises a connecting element, such as a hook or a receptacle, such as for example an eyelet or a recess. The connecting element is configured to interact with a counter-connecting element on the pipette or to connect to the counter-connecting element in a form-fitting or force-fitting manner. For this purpose, the connecting element can engage in the counter-connecting element or the counter-connecting element can engage in the connecting element in order to provide a form-fitting or non-positive connection of the connecting element and the counter-connecting element.
Da eine Verbindung von Verbindungselement und Gegenverbindungselement in einem Ruhezustand des Antriebs stets eine Bewegungstoleranz, d.h. einen Abstand zwischen Verbindungselement und Gegenverbindungselement bzw. ein „Spiel“ aufweist, wird der Antriebskörper bei einer durch den Antrieb vermittelten Bewegung zunächst den Abstand zwischen Verbindungselement und Gegenverbindungselement reduzieren, bis sich Verbindungselement und Gegenverbindungselement berühren und die von dem Antrieb bereitgestellte Kraft von dem Verbindungselement auf das Gegenverbindungselement auf einen Grundkörper der Pipette und schließlich auf ein bewegliches Element der Pipette übertragen wird.Since a connection between the connecting element and the counter-connecting element always has a movement tolerance, ie a distance between the connecting element and the counter-connecting element or a "play", the drive body will first reduce the distance between the connecting element and the counter-connecting element in a movement mediated by the drive. until the connecting element and the counter-connecting element touch and the force provided by the drive is transmitted from the connecting element to the counter-connecting element to a base body of the pipette and finally to a movable element of the pipette.
Während der Bewegung in Richtung Leiterplatte können zwischen Verbindungselement und Gegenverbindungselement Relativbewegungen stattfinden. Diese Relativbewegungen entstehen durch unterschiedliche Massen- und Störkräfte auf Leiterplatte und Verbindungselement. Daraus folgt, dass die Position des Gegenverbindungselementes zum Verbindungselement innerhalb eines „Spiels“ veränderlich ist. Am Ende der Bewegung trifft das bewegliche Element der Pipette auf der Leiterplatte auf. Der zu diesem Zeitpunkt existierende relative Abstand von Verbindungselement zu Gegenverbindungselement ist ein „Restspiel“ innerhalb der Grenzen des „Spiels“, bei dem ein Formschluss der beiden Elemente auftritt.During the movement in the direction of the printed circuit board, relative movements can take place between the connecting element and the mating connecting element. These relative movements are caused by different mass and disruptive forces on the circuit board and connection element. It follows from this that the position of the mating connecting element to the connecting element can be changed within a "play". At the end of the movement, the moving element of the pipette hits the circuit board. The relative distance between the connecting element and the counter-connecting element existing at this point in time is a "residual play" within the limits of the "play", in which a form fit between the two elements occurs.
Sobald ein an dem beweglichen Element der Pipette, wie bspw. einer Pipettenspitze angeordnetes Bestückungselement auf einen positionsfesten Körper, wie bspw. eine Leiterplatte trifft, wird das bewegliche Element entgegen der Bewegungsrichtung des Grundkörpers der Pipette bewegt. Aufgrund des variablen Abstands zwischen Verbindungselement und Gegenverbindungselement bewegt sich der an dem Antriebskörper angeordnete erste Sensor des vorgestellten Bestückungssystems zunächst bei einer Bewegung des Antriebskörpers relativ zu dem beweglichen Teil der Pipette aufgrund eines jeweiligen vorliegenden „Restspiels“ mit, sodass diese Bewegung des ersten Sensors beim Messen der folgenden Bewegung des beweglichen Elements relativ zu dem Antriebskörper als Varianz eingeht.As soon as a fitting element arranged on the movable element of the pipette, such as a pipette tip, hits a fixed body such as a printed circuit board, the movable element is moved against the direction of movement of the main body of the pipette. Due to the variable distance between the connecting element and the mating connection element, the first sensor of the assembly system presented on the drive body initially moves with a movement of the drive body relative to the moving part of the pipette due to a respective “remaining play”, so that this movement of the first sensor when measuring the following movement of the movable element relative to the drive body is entered as a variance.
Entsprechend kann eine Strecke der Bewegung des beweglichen Elements der Pipette durch lediglich mittels des ersten Sensors ermittelte Messwerte nicht exakt bestimmt werden.Correspondingly, a distance of the movement of the movable element of the pipette cannot be exactly determined by measured values determined only by means of the first sensor.
Um einen durch eine Bewegung des Antriebskörpers bedingten Teil einer durch den ersten Sensor erfassten Bewegung des beweglichen Elements relativ zu dem Antriebskörper zu erfassen und die durch den ersten Sensor erfasste Bewegung des beweglichen Elements entsprechend zu korrigieren, ist erfindungsgemäß ein zweiter Sensor vorgesehen, der eine Bewegung des Antriebskörpers relativ zu einem Grundkörper der Pipette erfasst. Entsprechend kann anhand von Messwerten des zweiten Sensors auf eine Eigenbewegung des ersten Sensors geschlossen werden, sodass auf eine korrigierte Strecke einer Bewegung des beweglichen Elements der Pipette unabhängig von der Eigenbewegung des ersten Sensors geschlossen werden kann. Dazu ist vorgesehen, dass mittels es zweiten Sensors ermittelte Messwerte mathematisch mit mittels des ersten Sensors ermittelten Messwerten abgeglichen werden, um die korrigierte Strecke der Bewegung des beweglichen Elements relativ zu dem Antriebskörper zu ermitteln.In order to detect a part of a movement of the movable element detected by the first sensor relative to the drive body and to correct the movement of the movable element detected by the first sensor accordingly, a second sensor is provided according to the invention that detects a movement of the drive body detected relative to a base body of the pipette. Correspondingly, based on measured values of the second sensor, it is possible to infer a proper movement of the first sensor, so that a corrected distance of a movement of the movable element of the pipette can be concluded independently of the proper movement of the first sensor. For this purpose, it is provided that measured values determined by means of the second sensor are mathematically compared with measured values determined by means of the first sensor in order to determine the corrected distance of the movement of the movable element relative to the drive body.
Durch Verwendung einer korrigierten Strecke einer Bewegung des beweglichen Elements relativ zu dem Antriebskörper kann die tatsächlich durch das beweglichen Element der Pipette zu überwindende Strecke sehr klein, insbesondere so groß wie eine Bewegungstoleranz zwischen Verbindungselement und Gegenverbindungselement oder kleiner gewählt werden, sodass ein Federelement des beweglichen Elements der Pipette entsprechend klein bzw. kurz gewählt werden kann. Dies bedeutet, dass durch Verwendung einer korrigierten Strecke einer Bewegung des beweglichen Elements relativ zu dem Antriebskörper selbst kleinste Bewegungen des beweglichen Elements der Pipette zuverlässig erkannt werden können, sodass sich das vorgestellte Bestückungssystem besonders vorteilhaft für präzise bzw. kraftempfindliche Bestückungsvorgänge, bspw. auf besonders dünnen Folien, eignet. Insbesondere kann durch Verwendung einer korrigierten Strecke sich eine Federcharakteristik des Federelements besonders steif gewählt werden, da zum Durchführen eines Bestückungsvorgangs durch das Federelement nur eine minimale bzw. die korrigierte Strecke überwunden werden muss.By using a corrected distance of movement of the movable element relative to the drive body, the can actually go through the movable element of the pipette can be selected to be very small, in particular as large as a movement tolerance between the connecting element and the counter-connecting element or smaller, so that a spring element of the movable element of the pipette can be selected correspondingly small or short. This means that by using a corrected distance of a movement of the movable element relative to the drive body, even the smallest movements of the movable element of the pipette can be reliably detected, so that the presented assembly system is particularly advantageous for precise or force-sensitive assembly processes, for example on particularly thin ones Foils, is suitable. In particular, by using a corrected path, a spring characteristic of the spring element can be selected to be particularly stiff, since only a minimal or corrected path has to be overcome by the spring element in order to carry out an assembly process.
Es kann vorgesehen sein, dass der erste Sensor und/oder der mindestens eine zweite Sensor an dem Antriebskörper angeordnet ist bzw. sind. Durch eine physische Verbindung zwischen jeweiligen Sensoren und dem Antriebskörper wird eine durch eine Bewegung zwischen Antriebskörper und den jeweiligen Sensoren bedingte Messvarianz vermieden.It can be provided that the first sensor and / or the at least one second sensor is or are arranged on the drive body. A physical connection between the respective sensors and the drive body avoids a measurement variance caused by a movement between the drive body and the respective sensors.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Kontrollgerät dazu konfiguriert ist, einen Auslösemechanismus der Pipette zu aktivieren, wenn ein Aufsetzen des an dem beweglichen Elements der Pipette anzuordnenden Bestückungselements auf dem Objekt detektiert wird.It can furthermore be provided that the control device is configured to activate a release mechanism of the pipette when a placement of the fitting element to be arranged on the movable element of the pipette on the object is detected.
Um einen Bestückungsvorgang abzuschließen und einen Auslösemechanismus zu aktivieren, kann ein Aufsetzen eines Bestückungselements an einem Objekt erkannt werden, indem bspw. eine Strecke einer Bewegung des beweglichen Elements der erfindungsgemäß vorgesehenen Pipette ausgewertet wird. Da unter Verwendung des vorgestellten Bestückungssystems die Strecke der Bewegung des beweglichen Elements sehr exakt bzw. ohne durch eine Bewegungstoleranz bedingt Messtoleranz bestimmt werden kann, ist es möglich, den Auslösemechanismus sehr präzise zu aktivieren und, dadurch bedingt, ein exaktes Positionieren des Bestückungselements auf dem Objekt zu ermöglichen.In order to complete a loading process and to activate a release mechanism, a placement of a loading element on an object can be recognized by, for example, evaluating a distance of a movement of the movable element of the pipette provided according to the invention. Since the path of the movement of the movable element can be determined very precisely or without a measurement tolerance caused by a movement tolerance using the assembly system presented, it is possible to activate the trigger mechanism very precisely and, as a result, to position the assembly element exactly on the object to enable.
Es kann vorgesehen sein, dass das Bestückungssystem eine Pipette mit einem an einem Grundkörper der Pipette angeordneten Gegenverbindungselement umfasst, und an einem beweglichen Element der Pipette ein erstes reflektierendes Element angeordnet ist, mit dem der erste Sensor während einer Messung wechselwirkt, wobei an dem Grundkörper der Pipette mindestens ein zweites reflektierendes Element angeordnet ist, mit dem der mindestens eine zweite Sensor während einer Messung wechselwirkt.It can be provided that the assembly system comprises a pipette with a mating connection element arranged on a base body of the pipette, and a first reflective element is arranged on a movable element of the pipette, with which the first sensor interacts during a measurement Pipette at least one second reflective element is arranged, with which the at least one second sensor interacts during a measurement.
Mittels reflektierender Elemente kann unter Verwendung von optischen Sensoren ein besonders hohes Kontrastverhältnis zwischen einem zu erfassenden Bereich und einem Hintergrund erreicht werden. Entsprechend kann durch Verwendung einer Pipette mit einer Vielzahl reflektierender Elemente, die jeweiligen Sensoren zuordenbar sind, eine besonders exakte Messung einer Bewegung der Pipette ermöglicht werden.By means of reflective elements and using optical sensors, a particularly high contrast ratio can be achieved between an area to be detected and a background. Correspondingly, by using a pipette with a large number of reflective elements which can be assigned to the respective sensors, a particularly precise measurement of a movement of the pipette can be made possible.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Kontrollgerät dazu konfiguriert ist, für den Fall, dass die korrigierte Strecke der Bewegung des beweglichen Elements der Pipette größer oder gleich einem Aufsetzschwellenwert ist, ein Aufsetzen des beweglichen Elements zu detektieren, und dass das Kontrollgerät weiterhin dazu konfiguriert ist, den Aufsetzschwellenwert anhand der korrigierten Strecke zu bestimmen oder einen vorgegebenen Aufsetzschwellenwert anhand der korrigierten Strecke zu korrigieren.It can further be provided that the control device is configured to detect a touchdown of the movable element in the event that the corrected distance of the movement of the movable element of the pipette is greater than or equal to a touchdown threshold, and that the control device is further configured to do so is to determine the touchdown threshold value based on the corrected distance or to correct a predetermined touchdown threshold value based on the corrected distance.
Um eine Bestückungskraft, die von dem beweglichen Element der erfindungsgemäß vorgesehenen Pipette auf ein zu bestückendes bei einem Bestückungsvorgang übertragen wird, zu minimieren, kann ein dynamisch zu ermittelnder Aufsetzschwellenwert verwendet werden, der anhand der ermittelten bzw. korrigierten Strecke bestimmt bzw. korrigiert wird. Dies bedeutet, dass der Aufsetzschwellenwert, der bspw. zum Auslösen eines Auslösemechanismus der Pipette verwendet werden kann, um ein bei einer jeweiligen Bewegung durch den Antriebskörper zu überwindendes Spiel korrigiert wird. Dabei kann der Aufsetzschwellenwert eine bei einem Aufsetzen durch das bewegliche Element der Pipette auf ein jeweiliges zu bestückendes Objekt zu übertragende Kraft und/oder eine bis zu einem Aufsetzen durch das bewegliche Element der Pipette zu überwindende Strecke sein. Insbesondere wird der Aufsetzschwellenwert proportional zu der korrigierten Strecke reduziert bzw. angepasst.In order to minimize a loading force which is transmitted from the movable element of the pipette provided according to the invention to a pipette to be loaded during a loading process, a dynamically ascertained set-down threshold value can be used, which is determined or corrected on the basis of the determined or corrected distance. This means that the touchdown threshold value, which can be used, for example, to trigger a triggering mechanism of the pipette, is corrected for the play to be overcome by the drive body during a respective movement. The touchdown threshold value can be a force to be transmitted when the movable element of the pipette touches a respective object to be equipped and / or a distance to be overcome before the mobile element of the pipette touches it. In particular, the touchdown threshold is reduced or adapted proportionally to the corrected route.
Es kann vorgesehen sein, dass das Kontrollgerät dazu konfiguriert ist, in dem Abgleichprozess die zweiten Messwerte von den ersten Messwerten zu subtrahieren und/oder die ersten Messwerte durch die zweiten Messwerte zu dividieren.It can be provided that the control device is configured to subtract the second measured values from the first measured values and / or to divide the first measured values by the second measured values in the calibration process.
Durch einen mathematischen Abgleich von ersten Messwerten und zweiten Messwerten in einer Subtraktion und/oder einer Multiplikation bzw. in jedem weiteren technisch geeigneten mathematischen Prozess, kann die Bewegung des beweglichen Elements unabhängig von einer Bewegungstoleranz zwischen Verbindungselement und Gegenverbindungselement bestimmt werden.Through a mathematical comparison of first measured values and second measured values in a subtraction and / or a multiplication or in any other technically suitable mathematical process, the movement of the movable element can be independent of a Movement tolerance between the connecting element and mating connecting element can be determined.
In einem zweiten Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung ein Bestückungsverfahren zum Bestücken eines Objekts mittels einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Bestückungssystems, wobei das Verfahren umfasst:
- a) Bewegen des Antriebskörpers durch den Antrieb, um eine durch den Antrieb bereitgestellte Antriebskraft durch das Verbindungselement auf ein Gegenverbindungselement einer Pipette zu übertragen,
- b) Ermitteln von ersten Messwerten einer Bewegung eines beweglichen Elements der Pipette relativ zu einem Grundkörper der Pipette mittels des ersten Sensors,
- c) Ermitteln von zweiten Messwerten einer Bewegung des Grundkörpers der Pipette relativ zu dem Antriebskörper mittels des mindestens einen zweiten Sensors,
- d) Abgleichen der ersten Messwerte mit den zweiten Messwerten in einem mathematischen Abgleichprozess,
- e) Ermitteln einer korrigierten Strecke einer Bewegung des beweglichen Elements der Pipette anhand eines Resultats des Abgleichs in Schritt d), und
- f) Detektieren eines Aufsetzens eines an dem beweglichen Element der Pipette angeordneten Bestückungselements auf dem Objekt unter Verwendung der in Schritt e) ermittelten korrigierten Strecke.
- a) moving the drive body by the drive in order to transmit a drive force provided by the drive through the connecting element to a mating connection element of a pipette,
- b) determining first measured values of a movement of a movable element of the pipette relative to a base body of the pipette by means of the first sensor,
- c) determining second measured values of a movement of the base body of the pipette relative to the drive body by means of the at least one second sensor,
- d) comparing the first measured values with the second measured values in a mathematical calibration process,
- e) determining a corrected distance of a movement of the movable element of the pipette on the basis of a result of the comparison in step d), and
- f) detecting a placement of a fitting element arranged on the movable element of the pipette on the object using the corrected distance determined in step e).
Das vorgestellte Bestückungsverfahren dient insbesondere zum Betrieb des vorgestellten Bestückungssystems, sodass bzgl. der Vorteile des Bestückungsverfahrens und des Bestückungssystems wechselseitig Bezug genommen werden kann.The assembly method presented is used in particular to operate the assembly system presented, so that mutual reference can be made with regard to the advantages of the assembly method and the assembly system.
Es kann vorgesehen sein, dass der Schritt f) umfasst: Abgleichen der korrigierten Strecke mit einem Aufsetzschwellenwert und Detektieren des Aufsetzens des an dem beweglichen Element der Pipette angeordneten Bestückungselements auf dem Objekt.It can be provided that step f) comprises: comparing the corrected distance with a landing threshold value and detecting the placing of the fitting element arranged on the movable element of the pipette on the object.
Ein Abgleich der korrigierten Strecke mit einem Aufsetzschwellenwert kann insbesondere für den Fall vorgesehen sein, dass die korrigierte Strecke größer oder gleich dem Aufsetzschwellenwert ist. Dazu kann vorgesehen sein, dass der Aufsetzschwellenwert anhand der korrigierten Strecke bestimmt wird oder ein vorgegebener Aufsetzschwellenwert anhand der korrigierten Strecke korrigiert wird.A comparison of the corrected distance with a touchdown threshold value can be provided in particular for the case that the corrected distance is greater than or equal to the touchdown threshold value. For this purpose, it can be provided that the touchdown threshold value is determined on the basis of the corrected route or a predetermined touchdown threshold value is corrected on the basis of the corrected route.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination zum Gegenstand der vorgestellten Erfindung beitragen.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. The features mentioned in the claims and in the description can each contribute individually or in any combination to the subject matter of the invention presented.
Es zeigen:
-
1 eine mögliche Ausgestaltung eines Bestückungssystems gemäß einer möglichen Ausgestaltung der vorgestellten Erfindung, und -
2 eine mögliche Ausgestaltung eines Bestückungsverfahrens gemäß einer möglichen Ausgestaltung der vorgestellten Erfindung.
-
1 a possible embodiment of an assembly system according to a possible embodiment of the presented invention, and -
2 a possible embodiment of an assembly method according to a possible embodiment of the presented invention.
In
Eine durch den Antrieb
Zwischen dem Verbindungselement
Aufgrund des „Spiels“ zwischen Verbindungselement
Der erste Sensor
Der zweite Sensor
Da eine durch den ersten Sensor
Durch den mathematischen Abgleich der ersten Messwerte mit den zweiten Messwerten wird eine korrigierte Strecke einer Bewegung des beweglichen Elements
Weiterhin kann, aufgrund der besonders geringen Varianz der korrigierten Strecke, eine potentielle Bewegungsbahn bzw. ein Federweg eines das bewegliche Element
Furthermore, due to the particularly low variance of the corrected distance, a potential movement path or a spring travel of one of the
Weiterhin kann, aufgrund der besonders geringen Varianz der korrigierten Strecke, ein relativ zu der Bewegung des beweglichen Elements
In
In einem ersten Ermittlungsschritt
In einem zweiten Ermittlungsschritt
In einem Abgleichschritt
In einem dritten Ermittlungsschritt
In einem Detektionsschritt
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 100100
- BestückungssystemAssembly system
- 101101
- AntriebskörperDrive body
- 103103
- Antriebdrive
- 105105
- Pfeilarrow
- 107107
- VerbindungselementConnecting element
- 109109
- Pipettepipette
- 111111
- GegenverbindungselementMating connector
- 113113
- PeileBearings
- 115115
- erster Sensorfirst sensor
- 117117
- zweiter Sensorsecond sensor
- 119119
- bewegliches Elementmovable element
- 121121
- GrundkörperBase body
- 123123
- KontrollgerätControl device
- 125125
- FederelementSpring element
- 200200
- VerfahrenProcedure
- 201201
- BewegungsschrittMovement step
- 203203
- erster Ermittlungsschrittfirst determination step
- 205205
- zweiter Ermittlungsschrittsecond determination step
- 207207
- AbgleichschrittAdjustment step
- 209209
- dritter Ermittlungsschrittthird determination step
- 211211
- DetektionsschrittDetection step
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019124855.8A DE102019124855B3 (en) | 2019-09-16 | 2019-09-16 | System and method for optical touchdown detection with throat play compensation for small placement forces |
CN202010882286.6A CN112512292B (en) | 2019-09-16 | 2020-08-28 | Optical placement detection to compensate for throat play to reduce surface mount force |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019124855.8A DE102019124855B3 (en) | 2019-09-16 | 2019-09-16 | System and method for optical touchdown detection with throat play compensation for small placement forces |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019124855B3 true DE102019124855B3 (en) | 2021-02-11 |
Family
ID=74188479
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019124855.8A Active DE102019124855B3 (en) | 2019-09-16 | 2019-09-16 | System and method for optical touchdown detection with throat play compensation for small placement forces |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112512292B (en) |
DE (1) | DE102019124855B3 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6160620A (en) * | 1999-08-27 | 2000-12-12 | Universal Instruments Corporation | Optical contact sensor |
WO2011061670A1 (en) * | 2009-11-19 | 2011-05-26 | Lcm S.R.L. | Device for picking and placing electronic components on printed circuit boards |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4731923A (en) * | 1986-03-15 | 1988-03-22 | Tdk Corporation | Apparatus and method for mounting circuit element on printed circuit board |
JPWO2003088730A1 (en) * | 2002-04-01 | 2005-08-25 | 富士機械製造株式会社 | Board work system |
JP2004158743A (en) * | 2002-11-08 | 2004-06-03 | Juki Corp | Component holding device |
WO2004068925A1 (en) * | 2003-01-22 | 2004-08-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Attaching-positioning device for attaching objects to substrates |
DE102004036819A1 (en) * | 2004-07-29 | 2006-03-23 | Siemens Ag | Component-assembly method for determining placement accuracy in an automatic placement machine conveys a component from a pick-up position to a placement position |
DE102005008584A1 (en) * | 2005-02-24 | 2006-09-07 | Aerolas Gmbh, Aerostatische Lager- Lasertechnik | Drive unit for a movable functional element |
DE102005023705A1 (en) * | 2005-05-23 | 2006-11-30 | Siemens Ag | Sensor and sensor system for optical detection of objects, placement head, method for determining the height position of a component |
JP4884537B2 (en) * | 2007-11-06 | 2012-02-29 | パナソニック株式会社 | Component mounting machine, component mounting head, and component mounting method |
DE102011088321B4 (en) * | 2011-12-12 | 2018-01-04 | Asm Assembly Systems Gmbh & Co. Kg | Pneumatically determining the elevation of a device relative to a device holder |
EP3232756B1 (en) * | 2014-12-10 | 2019-03-27 | FUJI Corporation | Component-mounting device |
WO2016129105A1 (en) * | 2015-02-13 | 2016-08-18 | 富士機械製造株式会社 | Mounting processing unit, mounting device, and control method for mounting processing unit |
-
2019
- 2019-09-16 DE DE102019124855.8A patent/DE102019124855B3/en active Active
-
2020
- 2020-08-28 CN CN202010882286.6A patent/CN112512292B/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6160620A (en) * | 1999-08-27 | 2000-12-12 | Universal Instruments Corporation | Optical contact sensor |
WO2011061670A1 (en) * | 2009-11-19 | 2011-05-26 | Lcm S.R.L. | Device for picking and placing electronic components on printed circuit boards |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112512292B (en) | 2022-03-04 |
CN112512292A (en) | 2021-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102016106380B4 (en) | A tool transfer device comprising a gripping force measuring unit for a tool holding unit of a tool magazine, and a machining system | |
DE102014005434B4 (en) | Control device for a robot for conveying a workpiece | |
DE69924604T2 (en) | METHOD FOR CONTROLLING AN IC TREATMENT DEVICE AND CONTROL SYSTEM USING THEREOF | |
DE10248298A1 (en) | Rivet placing tool with monitoring of parameters of pulling device acting on rivet bolt gripping device for monitoring riveting process | |
DE112014006714B4 (en) | LIFT POSITION DETECTION DEVICE | |
DE102012215794B4 (en) | SHACKLE ASSEMBLY | |
EP3654002A1 (en) | Motor vehicle lift | |
EP2044449B1 (en) | Test probe for a test apparatus for testing plug-type connectors and method for testing plug-type connectors | |
DE102011088321B4 (en) | Pneumatically determining the elevation of a device relative to a device holder | |
DE10214733A1 (en) | Magnetic flux detector calculates magnetic flux from induced electromotive force resulting from magnetic flux in detection winding | |
WO2014071430A1 (en) | Measurement device and measurement method for measuring the thickness of a panel-shaped object | |
EP2756935A1 (en) | Robot with a handling unit | |
DE102019124855B3 (en) | System and method for optical touchdown detection with throat play compensation for small placement forces | |
DE102016217564A1 (en) | Spring contact pin, test device | |
EP2551631A1 (en) | Sensor head | |
DE2636473B2 (en) | Grippers, in particular for handling devices | |
WO2003059551A1 (en) | Placing tool with means for controlling placing processes | |
EP3006905B1 (en) | Method and device for measuring a fill level | |
DE102020128241A1 (en) | Gripping system and add-on module with stroke and occupancy detection | |
EP2290666A1 (en) | Auxiliary module with lifespan monitoring for electromagnetic switching devices and accompanying method | |
DE102015010042A1 (en) | Test arrangement for testing at least one connection interface and method for testing at least one connection interface with a test arrangement | |
DE102022100986B3 (en) | Suction gripper device with wear detection device | |
DE102015008192A1 (en) | Test specimen for examining collisions of a robot | |
DE2941886C2 (en) | ||
DE10125355B4 (en) | Method and device for determining the level in a fuel tank |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H05K0013000000 Ipc: H05K0013020000 |
|
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: BALS & VOGEL PATENTANWAELTE PARTG MBB, DE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: ASMPT GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: ASM ASSEMBLY SYSTEMS GMBH & CO. KG, 81379 MUENCHEN, DE |