高精度视觉贴片机拾放程序设计编程

The Design of Pick & Place Program High - Precision SMT Placement
LONG Xu - ming
(Southwest Jiaotong University of China ,Chengdu 610031 ,China)
Abstract : The design of pick & place program high - precision SMT placement is described , including the method of HHT teaching Programming and CAD programming. Keywords : SMT Placement , Design of pick & place program , Vision system
设置定位针的运动和 PCB 自动传输控制参数 , 可用示教盒 HHT 来完成 。 113 送料器安装
主要是电子送料器的布置及位置 ,振动送料器 安装和散装盘的布置 ,可用 HHT 设置 ,也可用中央 控 制 软 件 键 盘 设 置 或 自 动 编 程 软 件 Auto Program自
收稿日期 : 2002 - 09 - 10 作者简介 : 尤绪明 (1962 —) ,男 ,四川自贡人 ,西南交通大学副教授 ,主要从事 SMT 及计算机控制研究 。
1. 4 高级编程方法
高级编程方法是在上述基本编程 方法基础上增加了许多功能 ,主要有 :
(1) 确定元器件尺寸及公差 。 (2) 调 z 高度 (用 FUN31 或 32) 对 于不同元器件调节真空吸力 (MOD9) 。 (3) 拾片延时和贴片延时 ,避免气 体对元器件对中影响 。
图 3 重复拾片贴片示教
(5) 示教交替拾片 2 个以上送料器装同一元 件 ,避免停机换送料器 。
(6) 散装送料器 (WAFFLE TRAY) 重复拾片示教 散装盘一般整齐重复排列尺寸大的元器件 , 如 PLCC、QFP 等 ,先示教散装盘元器件两个角的坐标 (用 CCD 摄像头) ,再示教元器件中央坐标 ,并示教 高度 。如图 3 所示 。对于尺寸小的器件则用示教器 件中点坐标方法 。重复拾片示教方法是示教与贴片
如图 4 所示 ,首先键入拼板图形数量 , x 和 y 方 向的数量 ,再示教靠近机器原点的拼板标号坐标和 远离原点的拼板标号坐标 。
1. 3 拾放顺序示教与程序执行
完成 PCB 自动传输 、送料器和吸嘴设置 、吸嘴 类型和位置示教 ,拾片示教和贴片示教后 ,可进行拾 放 顺序编程与示教 。拾放顺序编程可以通过 HHT
如器件尺寸很大 ,采用拾片示教方法 ,先后示教 器件两角的坐标 , 后将吸嘴放在器件中央 ,下降记 录 x - y - z 坐标 。并可进行拾片与贴片检查 。 11213 重复贴片
如图 3 所示 ,首先输入元器件数量 , x 和 y 方向 数量 ,再示教靠近机器原点的器件和远离点的器件 位置 。 11214 拼板图形重复贴片
第 31 卷第 3 期
电子工业专用设备
2002 年 9 月
Vol. 31 No. 3
Equipment for Electronic Products Manufacturing
September 2002
高精度视觉贴片机拾放程序设计编程
龙绪明 (西南交通大学 ,四川 成都 610031)
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Vol. 31 No. 3 Equipment for Electronic Products Manufacturing September 2002
动设最佳布局 。 114 视觉系统参数设置
由中央控制软件中结构编程文件根据器件和 PCB 板情况设置 ,主要设定 CCD 摄像机数目 ,所测 器件最大尺寸 、视区范围 、CCD x - y 坐标 ,上视摄 像机聚焦的 z 高度 ,设置亮度 0～256 等 。
314 输入/ 编辑 PCB 板数据库
在系统建立和输入 CAD 数据后 ,编辑 PCB 板数 据库 ,主要有贴片 、视觉标号和 PCB 布局三大部分 。 31411 贴片数据
3. 3 数据输入
31311 CAD 输入 首先定义 CAD 输入数据贮放地址 ———硬盘 、软
盘和网络中 。输入 CAD 数据 , 窗口显示两列数据 即 : 一例是原始输入数据和编辑数据 。 31312 AutoBuild 输入
同时输入 2 个 PCB 板号数据 ,要用 AutoBuild 输 入 ,只要是 ASCII 码文件均可输入 ,并将数据贮存在 5 个数据库中 。
2 示教编程
示教编程是最简单的基本编程方法 ,一般中速 贴片机均采用这种方法 ,借助于示教盒 HHT 控制现 场控制计算机系统 ,驱动贴片头和 CCD 运动到指定 位置 ,并记录指定位置的坐标值 ,输入其贴件数据 , 一步一步 ,一点一点地进行编程 ,示教编程步骤如图 1 所示 。
1. 1 拾片示教
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构不符则需调整 (表 2) 。
表 2 θ角调节参数
送料器在贴 片机上位置
前面 左面 后面 右面
图 4 PCB 板布局和重复贴片
(4) 元器件对中方法调节 。 (5) 用 MOD 和 FUNOTION 指令 ,利用 HHT 可以 修正贴片机运行参数 ,使贴片机适应各种情况状态 。
2 键盘输入编程
键盘输入编程是由中央控制软件采用菜单式编 程方法 ,通过键盘选择菜单 ,并输入数据 。需要用键 盘一步一步地输入数据 ,难点仍是建立元器件库 。 编程步骤如图 5 所示 ,适用于有线路设计数据 ,无 CAD 数据 ,及细间隙器件场合 。输入数据后 ,可用 Auto Program 自动编拾放顺序程序 。
(2) 定义 SMD 类型 。例 1005 ,1608 (3) 选择吸嘴 。01 - XF ,02 - XG ,03 - XH ,04 XI ,05 - AA ,06 - BA ,07 一 CB ,08 - VISION ,User De2 fine 。 (4) 确定元件尺寸 。长 、宽 、高及公差 。 (5)θ角调节参数 。如果 CAD 数据与贴片机结
中央控制软件编程较灵活 ,一般先采用示教方
3. 1 系统建立
首先进行贴片机结构参数编辑 ,见前述 ,主要是 确定吸嘴位置 、送料器位置 、视觉系统参数 、点胶等 。
3. 2 建立 SMD 类型库
系统建立完成后 ,即需建立 SMD 类型数据库 , 将 CAD 输入原始数据进行编辑修正 。
(1) SMD 类型 。包括引脚数 、引脚位置 、第一脚 位置 、引脚群位置 、长/ 宽 、间距 。
1 编程设计贴片机参数设置
进行编程工作前期或者执行不同 PCB 板程序
时 ,必须设定贴片机机械结构 、计算机控制系统和视 觉系统参数设置 。 1. 1 贴片机结构参数
贴片机结构参数包括贴片头数 、x - y - z - θ 轴极限位置 、伺服驱动参数 、送料器 、点胶 、摄像机类 型 、元器件参数测试和极性测试 。结构参数在设备 出厂前已经调好 ,不能轻易修改 。可由中央控制软 件中 Configaration File Editor 软件和示教盒中 MOD 指令 (直接通过现场控制计算机) 来进行参数修正 。 112 PCB 定位与传输
拾 片 角 度
带式
振动送料器
0° 90° 180° 270°
90° 180° 270° 0°
图 5 键盘输入编程步骤
图 6 CAD 自动编程步骤 154
(6) 拾片延时及真空吸力调节 。 (7) 对中方法参数调节 。 A. 激光对中 采用激光对中要调节吸嘴与镜头的偏置 ,对无 引脚元件 ,吸嘴在元件高度 1/ 2～3/ 4 处 , 对有引脚 元件 ,吸嘴在元件底部引脚处 。采用激光对中方法 , 必须确定元器件尺寸公差 ,一般在 10 % ,再确定对 中类型 。 B. 视觉对中 视觉对中窗口显示下列参数 ,键入数据 : 引脚类型 、对中方法 、检测标准 、引脚损除 、引脚 群数据 、定义引脚群 、其它参数 。 (8) 定义送料器 。主要是定义振动送料器的槽 数 、宽度及公差 。 (9) 确定 PCB 板号名称 。一个板号对应一套拾 放顺序程序 。
用 HHT 使贴片头运动到送 料器上方 , 下降并拾取元件 , 贴 片头控制计算机系统会自动贮 存拾片的 x - y - z - θ坐标位 置 ,根据 PCB 板上元器件布局安 排拾片示教顺序 ,重要的是第一 个拾片位置 。主要编程方法如 下∶
(1) 示教吸嘴的位置 ,确定 所要拾取元件的吸嘴类型 。 图 1 示教编程步骤
(2) 示教拾片位置 (送料器) x - y - z 坐标 , z 轴 根据不同元器件的高度确定 。
(3) 根据元器件在 PCB 板布局及方向 ,输入长 度和高度尺寸 ,并确定转角 。如图 2 所示 。
(4) 确定对中方法 (激光) 。共有 9 种方法 ,即 : 有 、无引脚 、小型元件 3 种类型 ,高 、中 、低 3 种对中 速度 。
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图 2 示教转角确定示意
机基准靠近的器件 ,设定元器件数量 、行数和列数 , 并示教 z 高度 。
1. 2 贴片示教
每一个拾片示教均对应于一个贴片示教 ,贴片 示教是确定元器件在 PCB 板上的位置 。 11211 贴片示教
已示教好拾片 1 ,用 HHT 使贴片头拾取元件 ,运 动到要贴片位置上方 ,从拾片到贴片过程中 ,完成对 元器件对中和转动θ 角 ( 拾片已示教好) , 下降到 PCB 板上 ,按 ENTER ,贮存 x - y - z 坐标 。并可进 行贴片检查和显示 ,用功能键 FUNII 进行修正 。 11212 两点贴片示教
第 31 卷第 3 期 电子工业专用设备 2002 年 9 月
进行 ,最好将现场控制计算机系统中 示教数据传输到中央控制软件 ,由中 央控制软件来完成 , 也可由 Autogram 自动生成 。
图 4 所示 PCB 组件的拾放程 序 为:
摘 要∶探讨了 SMT 高精度视觉贴片机难点之一拾放程序设计编程 ,重点介绍示教编程和 CAD 输 入编程设计方法 。 关键词∶贴片机 ; 拾放程序设计编程 ; 视觉系统ห้องสมุดไป่ตู้中图分类号 : TN305 文献标识码 : A 文章编号 : 1004 - 4507 (2002) 03 - 0151 - 06
法将非细间距器件编程到贴片头控制计算机中 ,再 传输到中央控制软件中 ,建立元器件库 ,并进行拾放 程序和基准标号示教 ,最后输出到 Auto - Program 软 件中自动生成拾放程序 。
3 自动编程
自动编程软件编程步骤如图 6 所示 。拷贝贴片 头现场计算机中已存软件 、CAD 设计数据输入和 ASCII 码输入数据 。数据主要有三大类 : 元器件描 述数据 、元器件类型数据和 PCB 板数据 。输入 Auto Program 后再进行编辑 ,自动生成拾放程序 。
高精度视觉贴片机与普通贴片机相比最大难点 之一在于拾放程序设计编程 。一般贴片机可采用示 教编程 、键盘输入编程和 CAD 输入编程 3 种方法 。 示教编程通过贴片头现场控制机进行编程 ,主要应 用于已有电子组件样品 ,无细间距器件的场合 ,是最 基本的方法 。键盘输入编程 (通过中央控制软件) 主 要应用于已知 PCB 图形和元器件数据 ,而无 CAD 数 据场合 。CAD 输入编程 (通过 AutoProgram 软件) 在 SMT 线路设计阶段产生 CAD 数据 (ASCII 码) 直接输 入到主控计算机中自动编辑 ,为最简便的编程方法 。 一般可采用键盘输入与 CAD 输入共同编程方法 。 本文重点探讨示教编程和 CAD 输入编程设计方法 。