DE102020113002B3 - Determining the accuracy of a placement machine when a test component is used multiple times - Google Patents
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Abstract
Beschrieben wird ein Verfahren zum Bestimmen der Bestückgenauigkeit einer Bestückmaschine (100) sowie eine Bestückmaschine. Das Verfahren weist auf (a) Einbringen einer Referenzplatte (280) in einen Bestückbereich der Bestückmaschine, wobei die Referenzplatte eine Mehrzahl von Referenzmarkierungen (282) aufweist; (b) Aufgreifen eines Test-Bauelementes (290) von einem Bestückkopf (130); (c) Platzieren des aufgegriffenen Test-Bauelementes an einer Test-Bestückposition auf der Referenzplatte unter Verwendung des Bestückkopfes; (d) Ermitteln einer Ist-Position des platzierten Test-Bauelementes unter Berücksichtigung der Position von zumindest einer Referenzmarkierung mittels einer Kamera und einer der Kamera nachgeschalteten Auswerteeinheit (160); (e) erneutes Aufgreifen des platzierten Test-Bauelementes von dem Bestückkopf; (f) erneutes Platzieren des erneut aufgegriffenen Test-Bauelementes, nun an einer weiteren Test-Bestückposition, auf der Referenzplatte unter Verwendung des Bestückkopfes; (g) erneutes Ermitteln, nun einer weiteren Ist-Position des erneut platzierten Test-Bauelementes, unter Berücksichtigung der Position von zumindest einer weiteren Referenzmarkierung mittels der Kamera und der Auswerteeinheit; und (h) Bestimmen der Bestückgenauigkeit der Bestückmaschine basierend auf einer Abweichung zwischen (i) der ermittelten Ist-Position und (ii) einer Soll-Position für die Test-Bestückposition und einer weiteren Abweichung zwischen (i) der erneut ermittelten weiteren Ist-Position und (ii) einer weiteren Soll-Position für die weitere Test-Bestückposition.A method for determining the placement accuracy of a placement machine (100) and a placement machine are described. The method comprises (a) introducing a reference plate (280) into a placement area of the placement machine, the reference plate having a plurality of reference markings (282); (b) picking up a test component (290) from a placement head (130); (c) placing the gripped test component at a test placement position on the reference plate using the placement head; (d) determining an actual position of the placed test component taking into account the position of at least one reference marking by means of a camera and an evaluation unit (160) connected downstream of the camera; (e) renewed picking up of the placed test component by the placement head; (f) Repositioning the newly picked up test component, now at a further test placement position, on the reference plate using the placement head; (g) again determining, now a further actual position of the newly placed test component, taking into account the position of at least one further reference marking by means of the camera and the evaluation unit; and (h) determining the placement accuracy of the placement machine based on a deviation between (i) the determined actual position and (ii) a target position for the test placement position and a further deviation between (i) the further actual position determined again and (ii) a further target position for the further test placement position.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das technische Gebiet der Bestücktechnik. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Bestimmen der Genauigkeit eines Bestückautomaten sowie eine Bestückmaschine.The present invention relates generally to the technical field of placement technology. The present invention relates in particular to a method for determining the accuracy of an automatic placement machine and a placement machine.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Bestückmaschinen werden seit langem in bekannter Weise zur Herstellung von elektronischen Baugruppen auf Schaltungsträgern verwendet. Dabei werden die Bauelemente von einem Bestückkopf der Bestückmaschine von einer Bauelement-Zuführvorrichtung abgeholt und auf einem zu bestückenden Schaltungsträger, beispielsweise eine Leiterplatte, platziert. An der Oberfläche des Schaltungsträgers ist dazu eine Leiterbahnstruktur mit geeigneten Bauelement-Anschlussflächen ausgebildet. Bauelemente für eine solche Oberflächenmontage werden auch als SMD (Surface Mount Technology) Bauelemente bezeichnet. Entsprechende Bestückmaschinen werden als SMD Bestückmaschinen oder SMD Bestückautomaten bezeichnet.Placement machines have long been used in a known manner for the production of electronic assemblies on circuit carriers. In this case, the components are picked up by a component feeding device from a placement head of the placement machine and placed on a circuit carrier to be fitted, for example a printed circuit board. For this purpose, a conductor track structure with suitable component connection surfaces is formed on the surface of the circuit carrier. Components for such surface mounting are also referred to as SMD (Surface Mount Technology) components. Corresponding placement machines are referred to as SMD placement machines or SMD placement machines.
Infolge der zunehmenden Miniaturisierung von elektronischen Baugruppen mit immer kleiner werdenden Bauelementen ist neben der Bestückleistung (= Anzahl der bestückten Bauelemente pro Zeit) insbesondere die Bestückgenauigkeit der zentrale Parameter einer Bestückmaschine. Nur bei einer ausreichend hohen Bestückgenauigkeit kann nämlich gewährleistet werden, dass die Bauelemente positionsgenau auf den Schaltungsträger aufgesetzt werden, so dass die Anschlusskontakte der Bauelemente richtig mit den entsprechenden Bauelement-Anschlussflächen auf dem Schaltungsträger kontaktiert werden. So können beispielsweise Kurzschlüsse zwischen benachbarten Bauelement-Anschlussflächen, verursacht durch eine falsche Platzierung eines Bauelements, vermieden werden.As a result of the increasing miniaturization of electronic assemblies with ever smaller components, in addition to the placement performance (= number of components fitted per time), the placement accuracy in particular is the central parameter of a placement machine. Only with a sufficiently high placement accuracy can it be guaranteed that the components are placed precisely on the circuit carrier so that the connection contacts of the components are correctly contacted with the corresponding component connection surfaces on the circuit carrier. In this way, for example, short circuits between adjacent component connection surfaces, caused by incorrect placement of a component, can be avoided.
Es ist bekannt, dass sich die Bestückgenauigkeit während des Betriebes einer Bestückmaschine verändern kann. Beispielsweise kann die Bestückgenauigkeit durch thermische Ausdehnungseffekte von Komponenten der Bestückmaschine, insbesondere von Komponenten eines Positionier- bzw. Portalsystems verschlechtert werden, mit welchem ein Bestückkopf bewegt wird. Daher ist es erforderlich, die Bestückgenauigkeit einer Bestückmaschine von Zeit zu Zeit zu überprüfen und dabei die tatsächlichen Ist-Positionen von aufgesetzten Bauelementen in Bezug zu entsprechenden Soll-Positionen genau zu bestimmen. Basierend auf den Ergebnissen einer solchen Bestimmung kann die Bestückmaschine dann (erneut) kalibriert bzw. justiert werden, so dass die Bestückgenauigkeit bei der Bestückung von weiteren Bauelementen wieder verbessert ist.It is known that the placement accuracy can change during the operation of a placement machine. For example, the placement accuracy can be impaired by thermal expansion effects of components of the placement machine, in particular of components of a positioning or portal system with which a placement head is moved. It is therefore necessary to check the placement accuracy of a placement machine from time to time and to precisely determine the actual actual positions of attached components in relation to corresponding target positions. Based on the results of such a determination, the placement machine can then be (re) calibrated or adjusted so that the placement accuracy is improved again when further components are placed.
Zum Bestimmen der Bestückgenauigkeit sind derzeit verschiedene Verfahren (A), (B) und (C) bekannt:
- (A) Anstelle eines realen Schaltungsträgers wird eine Glasplatte bestückt, auf welcher sich, räumlich hochgenau angeordnet, optisch erfassbare Mess-Markierungen befinden. Die Glasplatte ist auf ihrer Oberseite mit einer dünnen doppelseitigen Klebefolie (oder alternativ mit einem Film eines Sprühklebers) versehen. Die Bestückung der Glasplatte auf der klebrigen Oberseite erfolgt mit speziellen Test-Bauelementen. Die Test-Bauelemente sind hochpräzise Glas- oder Keramikbausteine, welche häufig ebenfalls hochgenaue optisch erfassbare Markierungen aufweisen. Nach dem Bestücken mit den Test-Bauelementen wird die bestückte Glasplatte in einer speziellen Messmaschine mit hoher Genauigkeit vermessen. Dabei werden die Positionen der klebrig anhaftenden Test-Bauelemente relativ zu den Mess-Markierungen der Glasplatte erfasst. Das Ergebnis wird von der Messmaschine als Messprotokoll ausgegebenen.
- (B) Auch bei diesem Verfahren wird anstelle eines realen Schaltungsträgers eine Glasplatte verwendet, auf welcher sich zusätzlich zu den o.g. Mess-Markierungen flächig über die Glasplatte verteilt noch weitere Markierungen befinden. Auch diese Glasplatte wird mit einer doppelseitigen Klebefolie oder einer Schicht aus Sprühkleber versehen und anschließend mit einer Vielzahl von Test-Bauelementen bestückt. Im Gegensatz zu dem o.g. Verfahren (A) verbleibt die bestückte Glasplatte jedoch in der Bestückmaschine und wird dort mit einer Kamera vermessen, welche im normalen Bestückbetrieb für eine Positionsvermessung von in einen Bestückbereich eingebrachten Schaltungsträgern verwendet wird. Hierbei wird pro Test-Bauelement mit der Kamera lediglich eine relative Positionsvermessung zwischen (i) den Markierungen der Glasplatte und (ii) den Test-Bauteilen durchgeführt. Zur Vermessung wird die Kamera typischerweise mit dem gleichen Positionier- bzw. Portalsystem über die bestückte Glasplatte bewegt. Bei einer relativen Positionsvermessung gehen auf vorteilhafte Weise mögliche Fehler des Positioniersystems nicht in das Messergebnis ein. Ferner steht das Messergebnis direkt auf der betreffenden Bestückmaschine zur Verfügung.
- (C) Bei diesem Verfahren wird die Glasplatte (mit Mess-Markierungen und weiteren Markierungen) auf die gleiche Weise und mit dem gleichen Test-Bauelementen bestückt wie bei dem Verfahren (B). Die Vermessung des Bestückinhaltes erfolgt jedoch wie bei dem Verfahren (A) in einer externen Messmaschine. Allerdings werden im Unterschied zu dem Verfahren (A) auch hier wie bei dem Verfahren (B) relative Positionsvermessungen zwischen jeweils einem bestückten Test-Bauelement und zumindest einer in der Nähe befindlichen Mess-Markierung oder weiteren Markierung durchgeführt.
- (A) Instead of a real circuit carrier, a glass plate is fitted on which, spatially arranged with high precision, there are optically detectable measurement markings. The top of the glass plate is provided with a thin double-sided adhesive film (or alternatively with a film of a spray adhesive). The assembly of the glass plate on the sticky top is done with special test components. The test components are high-precision glass or ceramic components, which often also have high-precision, optically detectable markings. After the test components have been fitted, the fitted glass plate is measured with high accuracy in a special measuring machine. The positions of the sticky test components are recorded relative to the measurement markings on the glass plate. The result is output by the measuring machine as a measurement report.
- (B) In this method, too, instead of a real circuit carrier, a glass plate is used on which, in addition to the above-mentioned measurement markings, there are further markings distributed over the glass plate. This glass plate is also provided with a double-sided adhesive film or a layer of spray adhesive and then equipped with a large number of test components. In contrast to the above-mentioned method (A), however, the assembled glass plate remains in the assembly machine and is measured there with a camera which is used in normal assembly operation to measure the position of circuit carriers introduced into an assembly area. For each test component, the camera only performs a relative position measurement between (i) the markings on the glass plate and (ii) the test components. For the measurement, the camera is typically moved over the fitted glass plate with the same positioning or portal system. In the case of a relative position measurement, possible errors in the positioning system are advantageously not included in the measurement result. Furthermore, the measurement result is available directly on the relevant placement machine.
- (C) In this method, the glass plate (with measurement marks and other markings) is equipped in the same way and with the same test components as in method (B). The measurement of the However, as with method (A), the contents are placed in an external measuring machine. However, in contrast to method (A), here too, as in method (B), relative position measurements are carried out between in each case a fitted test component and at least one measurement marking or further marking located in the vicinity.
Die vorstehend beschriebenen bekannten Verfahren zum Bestimmen der Bestückgenauigkeit haben allesamt den Nachteil, dass abhängig von der Größe des Bestückbereiches, in dem die Bestückgenauigkeit bestimmt werden soll, eine mehr oder weniger große Mehrzahl von hochwertigen und damit teuren Test-Bauelementen benötigt wird. Diese Test-Bauelemente müssen von dem Betreiber einer Bestücklinie vorgehalten werden.The known methods described above for determining the placement accuracy all have the disadvantage that, depending on the size of the placement area in which the placement accuracy is to be determined, a more or less large number of high-quality and thus expensive test components is required. These test components must be kept available by the operator of a placement line.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bestückgenauigkeit einer Bestückmaschine auf einfache Weise und insbesondere hinsichtlich der Kosten von hochgenauen Test-Bauelementen auf effektive Weise zu bestimmen.The invention is based on the object of determining the placement accuracy of a placement machine in a simple manner and, in particular, in an effective manner with regard to the costs of high-precision test components.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.This object is achieved by the subjects of the independent claims. Advantageous embodiments of the present invention are described in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird beschrieben ein Verfahren zum Bestimmen der Bestückgenauigkeit einer Bestückmaschine. Das Verfahren weist auf (a) ein Einbringen einer Referenzplatte in einen Bestückbereich der Bestückmaschine, wobei die Referenzplatte eine Mehrzahl von Referenzmarkierungen aufweist; (b) ein Aufgreifen eines Test-Bauelementes von einem Bestückkopf; (c) ein Platzieren des aufgegriffenen Test-Bauelementes an einer Test-Bestückposition auf der Referenzplatte unter Verwendung des Bestückkopfes; (d) ein Ermitteln einer Ist-Position des platzierten Test-Bauelementes unter Berücksichtigung (der Position) von zumindest einer Referenzmarkierung mittels einer Kamera und einer der Kamera nachgeschalteten Auswerteeinheit; (e) ein erneutes Aufgreifen des platzierten Test-Bauelementes von dem Bestückkopf; (d) ein erneutes Platzieren des erneut aufgegriffenen Test-Bauelementes, nun an einer weiteren Test-Bestückposition, auf der Referenzplatte unter Verwendung des Bestückkopfes; (e) ein erneutes Ermitteln, nun einer weiteren Ist-Position des erneut platzierten Test-Bauelementes, unter Berücksichtigung (der Position) von zumindest einer weiteren Referenzmarkierung mittels der Kamera und der Auswerteeinheit; und (f) ein Bestimmen der Bestückgenauigkeit der Bestückmaschine basierend auf einer Abweichung zwischen (i) der ermittelten Ist-Position und (ii) einer Soll-Position für die Test-Bestückposition und einer weiteren Abweichung zwischen (i) der erneut ermittelten weiteren Ist-Position und einer weiteren Soll-Position für die weitere Test-Bestückposition.According to a first aspect of the invention, a method for determining the placement accuracy of a placement machine is described. The method comprises (a) introducing a reference plate into a placement area of the placement machine, the reference plate having a plurality of reference markings; (b) picking up a test component from a placement head; (c) placing the gripped test component at a test placement position on the reference plate using the placement head; (d) determining an actual position of the placed test component taking into account (the position) of at least one reference marking by means of a camera and an evaluation unit connected downstream of the camera; (e) another picking up of the placed test component by the placement head; (d) a renewed placement of the newly picked up test component, now at a further test placement position, on the reference plate using the placement head; (e) a renewed determination, now of a further actual position of the newly placed test component, taking into account (the position) of at least one further reference marking by means of the camera and the evaluation unit; and (f) determining the placement accuracy of the placement machine based on a deviation between (i) the determined actual position and (ii) a target position for the test placement position and a further deviation between (i) the newly determined further actual position Position and a further target position for the further test placement position.
Dem beschriebenen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es im Gegensatz zu bekannten Verfahren zum Bestimmen der Bestückgenauigkeit nicht unbedingt erforderlich ist, mehrere typischerweise sehr teure Test-Bauelemente zu verwenden, welche, vor einer optischen Inspektion bzw. Vermessung des Test-Bestückinhaltes, allesamt an verschiedenen Positionen auf einer Referenzplatte bestückt bzw. platziert werden. Erfindungsgemäß wird vielmehr ein und dasselbe Test-Bauelement mehrfach und nacheinander auf der Referenzplatte platziert und optisch vermessen, bevor es an eine andere weitere Test-Bestückpositionen transferiert wird. Die Bestückgenauigkeit innerhalb eines von der Referenzplatte abgedeckten Bestückbereiches der Bestückmaschine wird also mittels einer Mehrzahl von sequenziell durchgeführten Bestück- und Messprozeduren bestimmt, wobei jede dieser Prozeduren ein Aufgreifen des Test-Bauelements, ein Bestücken des Test-Bauelementes und ein optisches Erfassen der jeweiligen Ist-(Bestück)Position umfasst.The method described is based on the knowledge that, in contrast to known methods for determining the placement accuracy, it is not absolutely necessary to use several typically very expensive test components, all of which are available before an optical inspection or measurement of the test placement content can be equipped or placed in different positions on a reference plate. Rather, according to the invention, one and the same test component is placed multiple times and one after the other on the reference plate and optically measured before it is transferred to another further test placement position. The placement accuracy within a placement area of the placement machine covered by the reference plate is thus determined by means of a plurality of sequentially performed placement and measurement procedures, each of these procedures picking up the test component, placing the test component and optically detecting the respective actual (Placement) position includes.
Das Ermitteln der Ist-Position sowie das erneute Ermitteln der weiteren Ist-Position umfasst typischerweise zwei Schritte. Ein erster Schritt ist ein optisches Erfassen eines Bildes des platzieren Test-Bauelementes und der zumindest einer Referenzmarkierung mittels der Kamera. Der zweite Schritt ist eine Bildauswertung des erfassten Bildes durch die Auswerteeinheit mittels bekannter Methoden der (digitalen) Bildverarbeitung. Der erste Schritt muss naturgemäß dann stattfinden, wenn sich das Test-Bauelement an der jeweiligen (weiteren) Bestückposition befindet. Der zweite Schritt kann unmittelbar auf die genannte Erfassung des Bildes erfolgen oder erst später ggf. zusammen mit weiteren Bildauswertungen durchgeführt werden, welche für die Bestimmung der Bestückgenauigkeit innerhalb Bestückbereiches der Bestückmaschine herangezogen werden.The determination of the actual position and the renewed determination of the further actual position typically comprise two steps. A first step is optically capturing an image of the placed test component and the at least one reference mark by means of the camera. The second step is an image evaluation of the captured image by the evaluation unit using known methods of (digital) image processing. The first step must naturally take place when the test component is at the respective (further) placement position. The second step can be immediate the above-mentioned acquisition of the image take place or are only carried out later, if necessary, together with further image evaluations, which are used to determine the placement accuracy within the placement area of the placement machine.
Die Anzahl an sequenziell durchgeführten Bestück- und Messprozeduren kann im Prinzip beliebig hoch sein. In der Praxis wird diese Anzahl (a) von der Größe des zu vermessenden Bestückbereiches sowie von der gewünschten räumlichen Auflösung bei der Bestimmung der Bestückgenauigkeit abhängen und/oder (b) von der Genauigkeit abhängen, mit der die Bestückgenauigkeit der Bestückmaschine bestimmt werden soll.The number of sequentially carried out placement and measuring procedures can in principle be as high as desired. In practice, this number will (a) depend on the size of the placement area to be measured and on the desired spatial resolution when determining the placement accuracy and / or (b) depend on the accuracy with which the placement accuracy of the placement machine is to be determined.
Bei dem beschriebenen Verfahren ist die Verweildauer des Test-Bauelementes an seiner jeweiligen Bestückposition nur sehr kurz. Außerdem erfolgt die optische Vermessung des Bauelementes unmittelbar nach der Test-Bestückung, so dass die Referenzplatte innerhalb des Bestückbereiches der Bestückmaschine in einer Ruheposition verbleibt. Damit ist es nicht erforderlich, das bestückte Test-Bauelement mittels einer doppelseitigen Klebefolie oder einer Schicht aus Sprühkleber zu fixieren. Allerdings kann in bestimmten Fällen trotzdem eine temporäre Fixierung des Test-Bauelementes an der Referenzplatte erforderlich sein. Dafür sind jedoch nur sehr kleine Haftkräfte erforderlich, so dass ein mühsames Entfernen von Test-Bauelementen und ein nachfolgendes Reinigen der Referenzplatte nach einem Durchführen des beschriebenen Verfahrens auf vorteilhafte Weise nicht erforderlich oder sehr einfach ist.In the method described, the dwell time of the test component at its respective placement position is only very short. In addition, the optical measurement of the component takes place immediately after the test placement, so that the reference plate remains in a rest position within the placement area of the placement machine. It is therefore not necessary to fix the assembled test component by means of a double-sided adhesive film or a layer of spray adhesive. However, in certain cases it may still be necessary to temporarily fix the test component to the reference plate. However, only very small adhesive forces are required for this, so that laborious removal of test components and subsequent cleaning of the reference plate after carrying out the described method is advantageously not necessary or is very simple.
Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Verfahrens zum Bestimmen der Bestückgenauigkeit besteht darin, dass die Bestückgenauigkeit im Prinzip beliebig oft und zudem während der Produktion einer Charge von elektronischen Baugruppen bestimmt werden kann. Eine längere Unterbrechung des Bestückbetriebes ist jedenfalls nicht erforderlich. Es ist lediglich erforderlich, zwischenzeitlich anstelle eines zu bestückenden Schaltungsträgers die genannte Referenzplatte in den Bestückbereich einzubringen und das Test-Bauelement wiederholt an verschiedenen Test-Bestückpositionen auf der Referenzplatte aufzusetzen bzw. zu platzieren.Another advantage of the described method for determining the placement accuracy is that the placement accuracy can in principle be determined as often as required and also during the production of a batch of electronic assemblies. In any case, a longer interruption of the placement operation is not necessary. It is only necessary, in the meantime, instead of a circuit carrier to be fitted, to bring the mentioned reference plate into the fitting area and to repeatedly place or place the test component at different test fitting positions on the reference plate.
Darüber hinaus kann das beschriebene Verfahren auf vorteilhafte Weise ohne einen manuellen Bedieneingriff durch eine Bedienperson durchgeführt werden. Dies erleichtert eine sog. Remote-Steuerung der Bestückmaschine und ggf. einer ganzen Fertigungslinie für elektronische Baugruppen, welche Fertigungslinie neben zumindest einer Bestückmaschine auch noch andere Maschinen wie beispielsweise eine Leiterplatten-Druckmaschine und einen Reflow-Ofen aufweist.In addition, the method described can be carried out in an advantageous manner without manual operator intervention by an operator. This facilitates a so-called remote control of the placement machine and possibly an entire production line for electronic assemblies, which production line also has other machines such as a circuit board printing machine and a reflow oven in addition to at least one placement machine.
Das Test-Bauelement kann während des herkömmlichen Bestückbetriebes an einer geeigneten Stelle der Bestückmaschine abgelegt werden. Diese Stelle ist bevorzugt an einem Ort, von dem es ohne einen manuellen Bedieneingriff von dem Bestückkopf aufgegriffen werden kann.The test component can be placed at a suitable location on the placement machine during the conventional placement operation. This location is preferably at a location from which it can be picked up by the placement head without manual operator intervention.
Sofern nach der Bestimmung der Bestückgenauigkeit mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens jeweils eine geeignete Kalibrierung bzw. „Nachjustierung“ der Bestückmaschine vorgenommen wird, kann auf effektive Weise und insbesondere ohne größere zeitliche Verzögerungen eine durchgehend hohe Bestückgenauigkeit gewährleistet werden.If, after determining the placement accuracy by means of the method according to the invention, a suitable calibration or “readjustment” of the placement machine is carried out, a consistently high placement precision can be ensured in an effective manner and in particular without major time delays.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die weitere Test-Bestückposition unterschiedlich zu der Test-Bestückposition. Dies kann insbesondere bedeuten, dass das Test-Bauelement mehrfach und nacheinander auf der Referenzplatte an verschiedenen Test-Bestückpositionen platziert und dort in einem räumlichen Bezug auf jeweils zumindest eine Referenzmarkierung vermessen wird. Das beschriebene Durchführen des Verfahrens mit unterschiedlichen Bestückpositionen hat den Vorteil, dass die Bestückgenauigkeit der Bestückmaschine innerhalb eines größeren Bestückbereiches bestimmt werden kann.According to an exemplary embodiment of the invention, the further test fitting position is different from the test fitting position. This can mean in particular that the test component is placed multiple times and one after the other on the reference plate at different test placement positions and is measured there in a spatial relation to at least one reference mark in each case. The described implementation of the method with different placement positions has the advantage that the placement accuracy of the placement machine can be determined within a larger placement area.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die Test-Bestückposition und die weitere Test-Bestückposition entlang einer ersten Richtung einen ersten Abstand voneinander auf, welcher kleiner ist als eine erste geometrische Abmessung des Test-Bauelementes entlang dieser ersten Richtung. Die geometrische Abmessung des Test-Bauelementes entlang dieser ersten Richtung bezieht sich dabei auf eine Orientierung des Test-Bauelementes, wenn es sich gerade auf der Referenzplatte befindet.According to a further exemplary embodiment of the invention, the test placement position and the further test placement position have a first distance from one another along a first direction, which is smaller than a first geometric dimension of the test component along this first direction. The geometric dimension of the test component along this first direction relates to an orientation of the test component when it is currently on the reference plate.
Anschaulich ausgedrückt bedeutet die in Bezug zu der Größe bzw. der Abmessung des Test-Bauelementes vergleichsweise geringe Beabstandung der beiden Test-Bestückpositionen, dass die optischen Erfassungen des einen Test-Bauelementes an sich überlappenden Test-Bestückflächen durchgeführt werden. Dabei ist unter einer Test-Bestückfläche derjenige Flächenbereich auf der Referenzplatte zu verstehen, welcher von dem Test-Bauelement an der jeweiligen Test-Bestückposition besetzt ist.In clear terms, the relatively small spacing of the two test placement positions in relation to the size or dimension of the test component means that the optical recordings of one test component are carried out on overlapping test placement areas. A test placement area is to be understood as that surface area on the reference plate which is occupied by the test component at the respective test placement position.
Die beschriebene Bestimmung der Bestückgenauigkeit mit sich überlappenden Test-Bestückpositionen bzw. genauer mit sich überlappenden Test-Bestückflächen kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn es sich bei den Test-Bauelementen um großflächige Bauelemente handelt und/oder wenn die Bestückgenauigkeit der Bestückmaschine mit einer hohen räumlichen Auflösung in dem von der Referenzplatte besetzten Bestückbereich der Bestückmaschine bestimmt werden soll.The described determination of the placement accuracy with overlapping test placement positions or, more precisely, with overlapping test placement areas can be particularly advantageous if the test components are large-area components and / or if the placement precision of the placement machine has a high spatial resolution is to be determined in the placement area of the placement machine occupied by the reference plate.
Die Referenzplatte hat typischerweise ein rechteckiges (oder quadratisches) Format. Die genannte erste Richtung verläuft dann bevorzugt parallel zu einer Seitenkante der Referenzplatte.The reference plate typically has a rectangular (or square) format. Said first direction then preferably runs parallel to a side edge of the reference plate.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die Test-Bestückposition und zumindest eine andere weitere Test-Bestückposition entlang einer zweiten Richtung einen zweiten Abstand voneinander auf, welcher kleiner ist als eine zweite geometrische Abmessung des Test-Bauelementes entlang dieser zweiten Richtung, wobei die zweite Richtung winklig, insbesondere senkrecht, zu der ersten Richtung ist. Ferner wird für die zumindest eine andere weitere Test-Bestückposition ebenfalls, nun eine andere weitere Ist-Position, unter Berücksichtigung (der Position) von zumindest einer anderen weiteren Referenzmarkierung mittels der Kamera und der Auswerteeinheit ermittelt. Dabei basiert das Bestimmen der Bestückgenauigkeit der Bestückmaschine ferner auf einer anderen weiteren Abweichung zwischen (i) der ermittelten anderen weiteren Ist-Position und (ii) einer anderen weiteren Soll-Position für die andere weitere Test-Bestückposition.According to a further exemplary embodiment of the invention, the test placement position and at least one other further test placement position have a second distance from one another along a second direction, which is smaller than a second geometric dimension of the test component along this second direction, the second direction is angled, in particular perpendicular, to the first direction. Furthermore, for the at least one other additional test placement position, another additional actual position is now also determined, taking into account (the position) of at least one other additional reference marking by means of the camera and the evaluation unit. The determination of the placement accuracy of the placement machine is also based on another further deviation between (i) the other further actual position determined and (ii) another further target position for the other further test placement position.
Auch die geometrische Abmessung des Test-Bauelementes entlang dieser zweiten Richtung bezieht sich auf eine Orientierung des Test-Bauelementes, wenn es sich gerade auf der Referenzplatte befindet.The geometric dimension of the test component along this second direction also relates to an orientation of the test component when it is currently located on the reference plate.
Anschaulich ausgedrückt weisen bei diesem Ausführungsbeispiel die Test-Bestückflächen auch entlang der zweiten Richtung eine Überlappung auf. Dadurch kann bei einem großflächigen Test-Bauelement auch entlang der zweiten Richtung die Bestückgenauigkeit mit einer großen Auflösung bestimmt werden.In clear terms, in this exemplary embodiment the test mounting areas also have an overlap along the second direction. As a result, in the case of a large-area test component, the placement accuracy can also be determined with a high resolution along the second direction.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die weitere Test-Bestückposition gleich zu der Test-Bestückposition. Dies bedeutet, dass das Test-Bauelement mehrmals an einer gleichen Soll-Position aufgesetzt wird, wobei die Ist-Testpositionen aufgrund einer naturgemäß immer endlichen Bestückgenauigkeit mehr oder weniger stark von der einen Soll-Position abweichen. Diese Abweichung ist für unterschiedliche Bestückungsvorgänge bzw. unterschiedliche Platzierungen des Test-Bauelementes naturgegeben unterschiedlich. Bei einer mehrfachen Platzierung und anschließender Vermessung unter Verwendung von ein und derselben Soll-Position kann eine Widerholgenauigkeit der Bestückmaschine in Bezug auf die jeweilige (weitere) Test-Bestückposition vermessen werden.According to a further exemplary embodiment of the invention, the further test fitting position is the same as the test fitting position. This means that the test component is placed several times at the same target position, with the actual test positions deviating more or less strongly from the one target position due to a naturally always finite placement accuracy. This deviation is naturally different for different assembly processes or different placements of the test component. In the case of multiple placement and subsequent measurement using one and the same nominal position, a repeat accuracy of the placement machine can be measured in relation to the respective (further) test placement position.
Es wird darauf hingewiesen, dass das beschriebene Verfahren auch so durchgeführt werden kann, dass das Test-Bauelement an verschiedenen Test-Bestückpositionen platziert und dort vermessen wird, wobei zumindest eine Test-Bestückposition bzw. genauer deren Soll-Position mehr als einmal verwendet wird. Dies bedeutet, dass mit dem Test-Bauelement insgesamt zumindest dreimal die Abfolge der Schritte (i) Aufgreifen, (ii) Platzieren und (iii) Ermitteln (bzw. Vermessen) durchgeführt wird, wobei zumindest zwei Abfolgen mit verschiedenen Soll-Positionen und zumindest zwei Abfolgen mit der gleichen Soll-Position durchgeführt werden.It should be noted that the method described can also be carried out in such a way that the test component is placed at different test placement positions and measured there, at least one test placement position or, more precisely, its target position being used more than once. This means that the sequence of steps (i) picking up, (ii) placing and (iii) determining (or measuring) is carried out with the test component at least three times, with at least two sequences with different target positions and at least two Sequences can be carried out with the same target position.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Mehrzahl von Referenzmarkierungen flächig über die Referenzplatte verteilt, insbesondere in Form eines eindimensionalen oder zweidimensionalen Rasters. Dies bedeutet, dass sich für jede mögliche Test-Bestückposition immer zumindest eine Referenzmarkierung in der Nähe befindet, welche für die beschriebene relative Abstandsmessung verwendet werden kann. Dadurch kann eine hohe Genauigkeit bei der Ermittlung der jeweiligen Ist-Position des platzierten Test-Bauelements gewährleistet werden.According to a further exemplary embodiment of the invention, the plurality of reference markings are distributed flat over the reference plate, in particular in the form of a one-dimensional or two-dimensional grid. This means that for each possible test placement position there is always at least one reference marking in the vicinity which can be used for the described relative distance measurement. As a result, a high level of accuracy can be guaranteed when determining the respective actual position of the placed test component.
Die Referenzmarkierungen können räumlich gleichmäßig oder statistisch verteilt auf der Referenzplatte angeordnet sein.The reference markings can be arranged spatially uniformly or statistically distributed on the reference plate.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Ermitteln der Ist-Position und/oder das erneute Ermitteln der weiteren Ist-Position auf ein gemeinsames optisches Erfassen des Test-Bauelementes und der betreffenden zumindest einen Referenzmarkierung mittels einer Bildaufnahme durch die Kamera. Dies bedeutet, dass das Test-Bauelementes und die betreffende zumindest eine Referenzmarkierung gleichzeitig erfasst werden können. Eine Kamerabewegung zwischen der Erfassung des Test-Bauelementes und der Referenzmarkierung ist nicht erforderlich. Dadurch kann eine besonders hohe Genauigkeit der Ermittlung der (relativen) Ist-Position des platzieren Test-Bauelementes bzw. der erneuten Ermittlung der (relativen) weiteren Ist-Position des platzieren Test-Bauelementes gewährleistet werden.According to a further exemplary embodiment of the invention, the determination of the actual position and / or the renewed determination of the further actual position includes a common optical detection of the test component and the relevant at least one reference mark by means of an image recording by the camera. This means that the test component and the relevant at least one reference marking can be detected at the same time. A camera movement between the detection of the test component and the reference marking is not necessary. As a result, a particularly high accuracy of the determination of the (relative) actual position of the placed test component or the renewed determination of the (relative) further actual position of the placed test component can be guaranteed.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung Verfahren wird das Test-Bauelement von einer Bauelement-Zuführvorrichtung der Bestückmaschine aufgegriffen wird. Dies kann insbesondere bedeuten, dass die Bestimmung der Bestückgenauigkeit unter sehr realitätsnahen Bedingungen durchgeführt wird. Es wird nämlich nicht nur ein Bauelement-Transport über eine möglicherweise sehr kurze Transportstrecke hin zu der Test-Bestückposition sondern der gesamte Bauelement-Transport über eine typischerweise deutlich längere Transportstrecke berücksichtigt. Dies kann deshalb von Bedeutung sein, weil das Verhalten eines mechanischen Positionier- bzw. Portalsystems, welches den Bestückkopf trägt, von den jeweils konkret zurückgelegten Verfahrwegen abhängen kann.According to a further exemplary embodiment of the method, the test component is picked up by a component feed device of the placement machine. This can mean in particular that the determination of the placement accuracy is carried out under very realistic conditions. This is because not only is component transport over a possibly very short transport route to the test placement position, but the entire component transport over a typically significantly longer one Transport route taken into account. This can be important because the behavior of a mechanical positioning or gantry system that carries the placement head can depend on the specific travel paths covered.
Bevorzugt wird das Test-Bauelement, nachdem es an der „letzten“ Test-Bestückposition platziert und von der Kamera optisch erfasst worden ist, von dem Bestückkopf zurück an die Stelle der Bauelement-Zuführvorrichtung transportiert, von welcher es aufgegriffen worden ist. Alternativ kann es auch an einer beliebigen anderen Stelle der Bauelement-Zuführvorrichtung gebracht werden, sofern es dort bis zur nächsten Bestimmung der Bestückgenauigkeit der Bestückmaschine „gut aufgehoben ist“.After it has been placed at the “last” test placement position and optically captured by the camera, the test component is preferably transported back by the placement head to the location of the component feed device from which it was picked up. Alternatively, it can also be brought to any other point on the component feed device, provided that it is “in good hands” there until the next determination of the placement accuracy of the placement machine.
Das beschriebene „Zurückbringen“ des Test-Bauelementes kann insbesondere bei einer Bauelement-Zuführvorrichtung sinnvoll sein, wenn es sich bei dieser um einen sog. „Tray Feeder“ handelt. Bei einem solchen „Tray Feeder“ werden die zu bestückenden (realen) Bauelemente auf einer flächigen Ablage dem Bestückkopf zur Abholung präsentiert. Dabei befindet sich jedes Bauelement an einer eigenen Abhol position.The described “return” of the test component can be useful in particular in the case of a component feed device if it is a so-called “tray feeder”. With such a “tray feeder”, the (real) components to be assembled are presented to the assembly head for collection on a flat shelf. Each component is in its own pick-up position.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Verfahren ferner auf nach dem erneuten Aufgreifen des platzierten Test-Bauelementes von dem Bestückkopf und vor dem erneuten Platzieren des erneut aufgegriffenen Test-Bauelementes, (a) ein Transportieren des Test-Bauelementes von der Test-Bestückposition zu der Bauelement-Zuführvorrichtung und (b) ein Transportieren des Test-Bauelementes von der Bauelement-Zuführvorrichtung zu der weiteren Test-Bestückposition. Dadurch kann die Bestückgenauigkeit nicht nur in Bezug auf ein einmaliges Abholen des Test-Bauelementes sondern auf vorteilhafte Weise auch in Bezug auf jeden Bestück- bzw. Platzierungsvorgang des Test-Bauelementes unter realitätsnahen Bedingungen bestimmt werden. Dadurch können von dem Transportweg abhängige Ungenauigkeiten des Positionier- bzw. Portalsystems grundsätzlich für alle möglichen (weiteren) Test-Bestückposition berücksichtigt werden, die dann in eine besonders realitätsnahe Bestimmung der Bestückgenauigkeit einfließen können.According to a further exemplary embodiment of the invention, the method further comprises, after the placed test component has been picked up again by the placement head and before the newly picked up test component is placed again, (a) transporting the test component from the test placement position the component supply device and (b) transporting the test component from the component supply device to the further test mounting position. As a result, the placement accuracy can be determined not only with regard to a one-off pickup of the test component but also advantageously with regard to each assembly or placement process of the test component under realistic conditions. As a result, inaccuracies in the positioning or portal system that are dependent on the transport path can in principle be taken into account for all possible (further) test placement positions, which can then flow into a particularly realistic determination of the placement accuracy.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Test-Bauelement ein reales Bauelement. Dies hat den (Kosten)Vorteil, dass sogar auf einen einzigen (teuren) Präzisionsbaustein verzichtet werden kann. Ein reales Bauelement kann insbesondere dann auf vorteilhafte Weise verwendet werden, wenn es beispielsweise anhand von charakteristischen Strukturen optisch gut erkannt werden kann und/oder wenn es eine Bauform hat, die innerhalb eines Typs von Bauelement zumindest annähernd konstant ist. Bei einem realen Bauelement, welches für das in diesem Dokument beschriebene Verfahren (anstelle eines nachfolgend beschriebenen Präzisionsbausteins) verwendet werden kann, sollten sich die charakteristischen Strukturen an einer Oberseite des Bauelements befinden, wohingegen die Bauelement-Anschlusskontakte sich an einer Unterseite des Bauelements befinden.According to a further exemplary embodiment of the invention, the test component is a real component. This has the (cost) advantage that even a single (expensive) precision component can be dispensed with. A real component can be used in an advantageous manner in particular if it can be easily recognized optically based on characteristic structures and / or if it has a structural shape that is at least approximately constant within a type of component. In the case of a real component that can be used for the method described in this document (instead of a precision component described below), the characteristic structures should be located on an upper side of the component, whereas the component connection contacts are located on a lower side of the component.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Test-Bauelement ein Glasbaustein oder ein Keramikbaustein. Dies hat den Vorteil, dass die Bestückgenauigkeit besonders präzise bestimmt werden kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn Bausteine verwendet werden, welche zur besseren optischen Erkennung bzw. Vermessung geeignete hochpräzise Markierungen aufweisen.According to a further exemplary embodiment of the invention, the test component is a glass module or a ceramic module. This has the advantage that the placement accuracy can be determined particularly precisely. This applies in particular when modules are used which have suitable, high-precision markings for better optical recognition or measurement.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Wiederverwendung des Test-Bauelementes ist es auf vorteilhafte Weise für den Betreiber einer Bestücklinie mit einer oder mehreren Bestückmaschinen nicht erforderlich, eine Mehrzahl von solchen typischerweise sehr teuren Test-Bauelementen vorzuhalten. Somit können Investitionskosten eingespart werden, ohne auf eine hochgenaue Bestimmung der Bestückgenauigkeit verzichten zu müssen. Der beschriebene Kostenvorteil kommt insbesondere dann zum Tragen, wenn die Bestückgenauigkeit mit einem großen Test-Bauelement durchgeführt werden soll, um die Genauigkeit des Bestückens mit großen und typischerweise sehr schweren Bauelementen möglichst genau nachzubilden. Große Test-Bauelemente sind nämlich besonders teuer.Due to the reuse of the test component according to the invention, it is advantageously not necessary for the operator of a placement line with one or more placement machines to keep a plurality of such test components, which are typically very expensive. In this way, investment costs can be saved without having to forego a highly precise determination of the placement accuracy. The cost advantage described is particularly important when the placement accuracy is to be carried out with a large test component in order to simulate the accuracy of the placement with large and typically very heavy components as precisely as possible. This is because large test components are particularly expensive.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist ist das Test-Bauelement als ein zweistückiges Test-Bauelement ausgebildet und weist auf (a) ein flächiges Präzisionselement, welches als Glasplatte oder Keramikplatte ausgebildet ist, und (b) ein Gewichtselement mit einer planen Oberseite, an welcher das Präzisionselement angebracht ist.According to a further exemplary embodiment of the invention, the test component is designed as a two-piece test component and has (a) a flat precision element, which is designed as a glass plate or ceramic plate, and (b) a weight element with a flat top on which the precision element is attached.
Das Gewichtselement dient dabei dem Zweck, die Bestückgenauigkeit auch dann unter realen Bestückbedingungen zu bestimmen, wenn es sich bei den real zu bestückenden Bauelementen um große bzw. schwere Bauelemente handelt. Die beschriebene zweistückige Ausbildung des Test-Bauelements hat im Vergleich zu einer einstückigen Ausbildung ausschließlich mit teurem Glas- bzw. Keramikmaterial den Vorteil, dass das Test-Bauelement vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden kann. Für die Ausbildung des Gewichtselementes kann nämlich ein deutlich kostengünstigeres Material, beispielsweise Aluminium, gewählt werden.The purpose of the weight element is to determine the placement accuracy even under real placement conditions when the components to be actually placed are large or heavy components. The two-piece design of the test component described has the advantage, compared to a one-piece design exclusively with expensive glass or ceramic material, that the test component can be produced comparatively inexpensively. This is because a significantly more cost-effective material, for example aluminum, can be selected for the formation of the weight element.
Das Präzisionselement kann als eine kleine Glasplatte oder Keramikplatte ausgebildet sein. Bevorzugt weist das Präzisionselement an seiner Oberseite optisch erkennbare Präzisionsmarkierungen auf.The precision element can be designed as a small glass plate or ceramic plate. The precision element preferably has optically recognizable precision markings on its upper side.
Das Präzisionselement und das Gewichtselement können mit einem Klebstoff aneinander befestigt sein. Als Klebstoff kann beispielsweise ein dauerhafter Klebestoff wie beispielsweise ein Sekundenkleber verwendet werden.The precision element and the weight element can be attached to one another with an adhesive. For example, a permanent adhesive such as a superglue can be used as the adhesive.
Unter dem Ausdruck „flächig“ kann in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Dicke des Präzisionselements deutlich kleiner ist als zumindest eine Längen- oder Breitenabmessung des Präzisionselements. Bevorzugt ist die Dicke um zumindest einen Faktor 10 kleiner als die Länge bzw. die Breite des Präzisionselements.In this context, the expression “flat” can be understood in particular to mean that the thickness of the precision element is significantly smaller than at least one length or width dimension of the precision element. The thickness is preferably smaller by at least a factor of 10 than the length or the width of the precision element.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Bestückkopf ein Mehrfach-Bestückkopf, welcher eine erste Mehrzahl von Bauelement-Haltevorrichtungen aufweist. Ferner wird das Verfahren mit einer zweiten Mehrzahl von Test-Bauelementen durchgeführt, wobei die zweite Mehrzahl kleiner ist als oder gleich ist wie die erste Mehrzahl. Dieses Ausführungsbeispiel, bei dem ein Mehrfach-Bestückkopf verwendet wird, zeichnet sich dadurch aus, dass (a) die zweite Mehrzahl von Test-Bauelementen von dem Mehrfach-Bestückkopf aufgegriffen wird; (b) die zweite Mehrzahl von Test-Bauelementen unter Verwendung des Mehrfach-Bestückkopfes derart auf der Referenzplatte platziert wird, dass jedem Test-Bauelement eine Test-Bestückposition zugeordnet ist; (c) für jedes an einer Test-Bestückposition platzierte Test-Bauelement eine Ist-Position unter Berücksichtigung (der Position) von jeweils zumindest einer Referenzmarkierung mittels der Kamera und der Auswerteeinheit ermittelt wird; (d) die zweite Mehrzahl von platzierten Test-Bauelementen von dem Mehrfach-Bestückkopf erneut aufgegriffen wird; (e) die zweite Mehrzahl von Test-Bauelementen unter Verwendung des Mehrfach-Bestückkopfes derart auf der Referenzplatte erneut platziert wird, dass jedem Test-Bauelement eine weitere Test-Bestückposition zugeordnet ist, wobei die weiteren Test-Bestückpositionen jeweils unterschiedlich sind zu den Test-Bestückpositionen; (f) für jedes an einer weiteren Test-Bestückposition platzierte Test-Bauelement eine weitere Ist-Position unter Berücksichtigung (der Position) von jeweils zumindest einer Referenzmarkierung mittels der Kamera und der Auswerteeinheit erneut ermittelt wird; und (g) die Bestückgenauigkeit der Bestückmaschine bestimmt wird basierend auf Abweichungen zwischen jeweils einer ermittelten Ist-Position und einer zugeordneten Soll-Position für die jeweilige Test-Bestückposition und weiteren Abweichungen zwischen jeweils einer ermittelten weiteren Ist-Position und einer zugeordneten weiteren Soll-Position für die jeweilige weitere Test-Bestückposition.According to a further exemplary embodiment of the invention, the placement head is a multiple placement head which has a first plurality of component holding devices. Furthermore, the method is carried out with a second plurality of test components, the second plurality being smaller than or equal to the first plurality. This exemplary embodiment, in which a multiple placement head is used, is characterized in that (a) the second plurality of test components is picked up by the multiple placement head; (b) the second plurality of test components is placed on the reference plate using the multiple placement head in such a way that each test component is assigned a test placement position; (c) for each test component placed at a test placement position, an actual position is determined by means of the camera and the evaluation unit, taking into account (the position) in each case at least one reference marking; (d) the second plurality of placed test components is picked up again by the multiple placement head; (e) the second plurality of test components is placed again on the reference plate using the multiple placement head in such a way that each test component is assigned a further test placement position, the further test placement positions being different from the test Placement positions; (f) for each test component placed at a further test placement position, a further actual position is determined again by means of the camera and the evaluation unit, taking into account (the position) of at least one reference mark in each case; and (g) the placement accuracy of the placement machine is determined based on deviations between a determined actual position and an assigned nominal position for the respective test placement position and further deviations between a further determined actual position and an assigned further nominal position for the respective further test placement position.
Anschaulich ausgedrückt wird bei diesem Ausführungsbeispiel zunächst die (zweite) Mehrzahl von Test-Bauelementen bestückt und von der Kamera erfasst. Das Erfassen eines Test-Bauelementes kann unmittelbar nach seiner Platzierung und vor der Platzierung der anderen Test-Bauelemente erfolgen. Alternativ können vor der optischen Erfassung auch weitere Test-Bauelemente der verbleibenden Test-Bauelemente platziert werden und erst danach hintereinander mehrere und bevorzugt alle Test-Bauelemente von der Kamera optisch erfasst werden.In clear terms, in this exemplary embodiment, the (second) plurality of test components is first fitted and captured by the camera. A test component can be detected immediately after it has been placed and before the other test components have been placed. Alternatively, further test components of the remaining test components can also be placed before the optical detection and only then can several and preferably all test components be optically detected by the camera.
Der beschriebenen Verfahrensablauf mit einem Mehrfach-Bestückkopf hat zwar den Nachteil, dass nicht nur ein Test-Bauelement benötigt wird, sondern dass mehrere ggf. teure Test-Bauelemente benötigt werden. Auf der anderen Seite kann das Verfahren besonderes schnell durchgeführt werden, weil durch die an sich bekannte Fähigkeit eines Mehrfach-Bestückkopfes nach dem sog. „Collect and Place“ Prinzip innerhalb einer vergleichsweise kurzen Zeitspanne mehrere (Test-)Bauelemente aufgegriffen, gemeinsam transportiert und dann innerhalb einer wiederum sehr kurzen Zeitspanne bestückt bzw. platziert werden können.The described process sequence with a multiple placement head has the disadvantage that not only one test component is required, but that several possibly expensive test components are required. On the other hand, the method can be carried out particularly quickly, because several (test) components are picked up, transported together and then carried out within a comparatively short period of time due to the known capability of a multiple placement head according to the so-called “collect and place” principle can be equipped or placed within a very short period of time.
Die Anzahl an Test-Bestückpositionen ist typischerweise größer als die zweite Mehrzahl. Bevorzugt ist die Anzahl an Test-Bestückpositionen ein ganzzahliges Vielfaches der zweiten Mehrzahl. Es ist jedoch auch möglich, dass bei zumindest einem Zyklus nicht alle von dem Mehrfach-Bestückkopf aufgenommenen Test-Bauelemente platziert (und vermessen werden).The number of test mounting positions is typically greater than the second plurality. The number of test fitting positions is preferably an integral multiple of the second plurality. However, it is also possible that not all test components picked up by the multiple placement head are placed (and measured) in at least one cycle.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung Verfahren ist die zweite Mehrzahl von Test-Bauelementen gleich groß wie die erste Mehrzahl von Bauelement-Haltevorrichtungen. Dadurch kann die vorstehend beschriebene Fähigkeit des Mehrfach-Bestückkopfes optimal ausgenutzt werden. Dies hat den Vorteil, dass das beschriebene Verfahren in zeitlicher Hinsicht besonderes effektiv durchgeführt werden kann. Eine längere Unterbrechung eines Bestückbetriebes der Bestückmaschine ist auch zur Erzielung einer hohen Genauigkeit der Bestimmung der Bestückgenauigkeit nicht erforderlich.According to a further exemplary embodiment of the method, the second plurality of test components is the same size as the first plurality of component holding devices. As a result, the above-described ability of the multiple placement head can be optimally used. This has the advantage that the method described can be carried out particularly effectively in terms of time. A longer interruption of a placement operation of the placement machine is also not necessary to achieve a high accuracy of the determination of the placement accuracy.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird beschrieben eine Bestückmaschine zum Bestücken eines Schaltungsträgers mit elektronischen Bauelementen. Die beschriebene Bestückmaschine weist auf (a) ein Chassis; (b) eine an dem Chassis angebrachte Aufnahmevorrichtung zum Aufnehmen eines zu bestückenden Schaltungsträgers; (c) ein Portalsystem mit einer stationären Komponente, welche stationär an dem Chassis angebracht ist, und mit einer beweglichen Komponente, welche relativ zu der stationären Komponente positioniert werden kann; (d) einen Bestückkopf, welcher an der beweglichen Komponente angebracht ist und welcher konfiguriert ist, Bauelemente aufzugreifen und nach einer geeigneten Positionierung der beweglichen Komponente den Schaltungsträger mit den Bauelementen zu bestücken, wobei jedes Bauelement an einer vorbestimmten Bestückposition auf den Schaltungsträger montiert wird; (e) eine Kamera zum optischen Erfassen der Lage des in einen Bestückbereich der Bestückmaschine eingebrachten Schaltungsträgers und zum optischen Erfassen der Position von bestückten Bauelementen; und (f) eine Datenverarbeitungseinrichtung, welche kommunikativ mit dem Portalsystem (
Um das vorstehend beschriebene Verfahren zum Bestimmen der Genauigkeit der Bestückmaschine durchführen zu können, ist es erforderlich, dass die Aufnahmevorrichtung anstelle eines zu bestückenden Schaltungsträgers auch die Referenzplatte aufnehmen kann. Ferner muss der Bestückkopf auch in der Lage sein, (anstelle eines realen Bauelementes) ein Test-Bauelement aufzugreifen und an einer vorgegebenen Bestückposition auf der Referenzplatte zu platzieren. Außerdem muss die Kamera, welche bevorzugt zusammen mit dem Bestückkopf durch eine geeignete Aktuierung des Portalsystems verfahren werden kann, in der Lage sein, anstelle einer Markierung auf einem real zu bestückenden Schaltungsträger auch die platzierten Test-Bauelemente sowie die sich jeweils in der Nähe befindliche zumindest eine Referenzmarkierungen zu erfassen. Die Bereitstellung dieser drei erforderlichen Funktionalitäten erfordert jedoch keinerlei apparative Modifikationen an der strukturellen Konfiguration einer herkömmlichen Bestückmaschine. Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher auf einfache Weise durch eine geeignete Programmierung der Datenverarbeitungseinrichtung realisiert werden. Außerdem kann die Funktion der vorstehend beschriebenen Auswerteeinheit ebenfalls durch eine geeignete Programmierung der Datenverarbeitungseinrichtung von der Datenverarbeitungseinrichtung bereitgestellt werden.In order to be able to carry out the above-described method for determining the accuracy of the placement machine, it is necessary that the holding device can also hold the reference plate instead of a circuit carrier to be fitted. Furthermore, the placement head must also be able to pick up a test component (instead of a real component) and place it at a predetermined placement position on the reference plate. In addition, the camera, which can preferably be moved together with the placement head by suitable actuation of the portal system, must also be able, instead of a marking on a circuit carrier that is actually to be fitted, to also at least the placed test components as well as those in the vicinity to capture a reference mark. However, the provision of these three required functionalities does not require any equipment modifications to the structural configuration of a conventional placement machine. The method according to the invention can therefore be implemented in a simple manner by suitable programming of the data processing device. In addition, the function of the evaluation unit described above can also be provided by the data processing device by suitable programming of the data processing device.
Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände beschrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen und eine andere Ausführungsform der Erfindung mit einem Vorrichtungsanspruch beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.It should be noted that embodiments of the invention have been described with reference to different subjects of the invention. In particular, some embodiments of the invention are described with method claims and another embodiment of the invention with a device claim. However, when reading this application, it will immediately become clear to the person skilled in the art that, unless explicitly stated otherwise, in addition to a combination of features belonging to one type of subject matter of the invention, any combination of features relating to different types of Subjects of the invention belong.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen.Further advantages and features of the present invention emerge from the following exemplary description of currently preferred embodiments.
FigurenlisteFigure list
-
1 zeigt eine Bestückmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.1 shows a placement machine according to an embodiment of the invention. -
2a bis2c zeigen jeweils eine sequenzielle Platzierung von ein und demselben Test-Bauelement auf einer Referenzplatte, welche anstelle eines realen Schaltungsträgers in den Bestückbereich der Bestückmaschine eingebracht wurde.2a until2c each show a sequential placement of one and the same test component on a reference plate, which was introduced into the placement area of the placement machine instead of a real circuit carrier. -
3 zeigt ein zweistückig ausgebildetes Test-Bauelement, welches ein Präzisionselement und ein Gewichtselement aufweist.3 shows a two-piece test component which has a precision element and a weight element. -
4 zeigt die Position eines platzierten Test-Bauelements auf einer Referenzplatte anhand von (i) Markierungen des Test-Bauelements und (ii) Referenzmarkierungen der Referenzplatte.4th shows the position of a placed test component on a reference plate on the basis of (i) markings on the test component and (ii) reference markings on the reference plate.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Es wird darauf hingewiesen, dass in der folgenden detaillierten Beschreibung Merkmale bzw. Komponenten von unterschiedlichen Ausführungsformen, die mit den entsprechenden Merkmalen bzw. Komponenten von einer anderen Ausführungsform nach gleich oder zumindest funktionsgleich sind, mit den gleichen Bezugszeichen oder mit Bezugszeichen versehen sind, welche in den letzten beiden Ziffern identisch sind mit den Bezugszeichen von entsprechenden gleichen oder zumindest funktionsgleichen Merkmalen bzw. Komponenten. Zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen werden bereits anhand einer vorher beschriebenen Ausführungsform erläuterte Merkmale bzw. Komponenten an späterer Stelle nicht mehr im Detail erläutert.It is pointed out that in the following detailed description, features or components of different embodiments that are identical or at least functionally identical to the corresponding features or components of another embodiment are provided with the same reference symbols or with reference symbols which are shown in FIG the last two digits are identical to the reference symbols of corresponding identical or at least functionally identical features or components. To avoid unnecessary repetition, features or components that have already been explained using a previously described embodiment are no longer explained in detail at a later point.
Wie aus
Der eigentliche Bestückungsvorgang wird von einem Bestückkopf
Vor dem Montagevorgang von zumindest einem Bauelement
Die Bestückmaschine
Die erste stationäre Kamera
Die zweite bewegliche Kamera
Die Bestückmaschine
Bei der Ausführungsform gemäß
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die ersten drei Test-Bestückpositionen so nahe beieinander, dass es sogar eine Überlappung zwischen der ersten Test-Bestückfläche und der dritten Test-Bestückfläche gibt. In entsprechender Weise gibt es auch eine Überlappung zwischen der zweiten Test-Bestückfläche und der vierten Test-Bestückfläche. Aufgrund der kurzen Abstände zwischen den verschiedenen Test-Bestückpositionen kann die Bestückgenauigkeit entlang der ersten Richtung
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Um bei einem optischen Erfassen durch die Glasplatte hindurch optische Parallaxenfehler und damit einen ungewollten Offset zu minimieren, sollte die Glasplatte
Wie aus
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 100100
- BestückmaschinePick and place machine
- 102102
- Chassischassis
- 104104
- AufnahmeeinrichtungReceiving facility
- 110110
- PortalsystemPortal system
- 112112
- stationäre Komponente / stationärer Trägerarmstationary component / stationary support arm
- 114114
- bewegliche Komponente / verfahrbarer Trägerarmmovable component / movable support arm
- 120120
- Bauelement-Zuführvorrichtung / Tray FeederComponent feeder / tray feeder
- 125125
- AblageflächeStorage space
- 130130
- BestückkopfPlacement head
- 140140
- erste Kamera / stationäre Kamera / Bauelement-Kamerafirst camera / stationary camera / component camera
- 150150
- zweite Kamera / bewegliche Kamera / Leiterplatten-Kamerasecond camera / moving camera / circuit board camera
- 160160
- AuswerteeinheitEvaluation unit
- 180180
- SchaltungsträgerCircuit carrier
- 190190
- Bauelement Component
- 280280
- ReferenzplatteReference plate
- 282282
- ReferenzmarkierungenReference marks
- 290290
- Test-BauelementTest component
- 290a290a
- erste Richtungfirst direction
- 290b290b
- zweite Richtung second direction
- 390390
- Test-BauelementTest component
- 392392
- Präzisionselement / GlasplattePrecision element / glass plate
- 393393
- Struktur / Markierung von PräzisionselementStructure / marking of precision element
- 396396
- Gewichtselement / MetallträgerWeight element / metal carrier
- 396a396a
- Öffnungopening
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