具有改进的元件拾起检测的拾取和放置机器制造技术

本发明专利技术的实施例改进了由拾取和放置机器（１０，２０１）所执行的元件级检测。此改进包括通过收集机器（１０，２０１）内部拾取事件的图像并在发生错误时进行识别来检测拾取和放置机器（１０，２０１）中的拾取操作。通过检查并显示机器上所产生的信息，操作员或机器可以采取迅速而有效的改正动作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有改进的元件拾起检测的拾取和放置机器。
技术介绍
一般地，拾取和放置机器用于制造电路板。通常，将空白印刷电路板提供给拾取和放置机器，然后该拾取和放置机器从元件进料器中拾取电子元件，并将这些元件放置在所述板上。所述元件暂时由焊膏(solder paste)固定在所述板上，或者粘着着直到接下来的熔化所述焊膏的步骤为止，或者粘合剂被全部硬化(cure)。拾取和放置机器的操作是复杂的。由于机器速度与生产量一致，因此拾取和放置机器运转得越快，所制造的板的成本越低。此外，放置的准确性非常重要。许多电子元件，例如芯片电容器和芯片电阻器，相对较小，并且必须被准确地放置在同样小的放置位置上。其它元件虽然较大，但具有非常多的相互间以微距间隔的引线或导体。也必须准确地放置这些元件以确保将每个引线放置在合适的衬垫上。因此，所述机器不仅必须非常快地工作，而且它还必须非常准确地放置元件。为了提高板的制造质量，通常在放置操作之后以及焊料回流之前和之后检测全部或部分组装板，目的是识别那些被不合适地放置或丢失的元件或可能发生的任何一种错误。执行这样的操作的自动系统是十分有用的，因为其有助于在焊料回流之前识别元件放置问题，使得基本上更容易重做，或者有助于在回流之后识别需要重做的有缺陷的板。该系统的一个例子是从明尼苏达州的Golden Valley计算机光学公司可获得的、以商标KS Flex销售的系统。此系统可用于识别这样的问题，例如对准和旋转错误；丢失和翘起的元件；公告板式(billboard)；墓碑式(tombstone)；元件缺陷；不正确的极性；和坏掉的元件。回流之前对错误的识别提供了许多好处。重做更为容易；利于闭环制造控制；在错误的产生和弥补之间存在较少的正在进行中的工作。虽然这样的系统提供了十分有用的检测，但是它们的确消耗了车间房屋面积以及编程时间、维护工作等。在Asai等人的美国专利6317972中公开了一种最新的尝试，以提供设置在拾取和放置机器自身内部的放置后检测的益处。该参考文献报导了一种方法，用于将电子元件安装在元件放置之前获得安装位置的图像之处，而且在元件放置之后与安装位置的图像进行比较以检测元件级的放置操作。虽然Asai等人的公开进行了一种采用机器内元件级检测以检测元件放置操作的尝试，但是拾起元件的过程仍然是个挑战，而且主要地决定了拾取和放置机器的整个操作质量。拾起元件要求放置头被定位在目标元件的拾起点上。在吸嘴定位后，将其降至元件正上方的位置，并通过该吸嘴提供真空，真空将元件吸起并暂时将其吸附在吸嘴端部。由元件进料器机构将每个元件定位在其拾取点。典型的进料器机构包括带式进料器、振动式进料器和盘式进料器。当需要配置拾取和放置机器以装配新工件时，操作员根据由拾取和放置机器程序所确定的排序方案将元件进料器插入它们的位置。而且，可以在进料器机构上设置识别标记，例如条形码，以确保将合适的进料器设置在拾取和放置机器里合适的位置和顺序中。在吸嘴拾起元件之后，进料器机构必须将另一元件移动进入拾取位置。如果元件拾取操作不成功，则产生有缺陷的工件。工件上已知由错误的拾取操作所造成的缺陷有墓碑式元件、丢失的元件、错误的元件、错误的元件极性和错位元件。此外，下列情况都会造成缺陷操作员将进料器装载在不正确的位置或者使进料器用完元件；有缺陷的或坏掉的进料器、元件传送带和吸嘴；没有被正确编程的吸嘴拾取高度；和没有正确定位元件。
技术实现思路
本专利技术的实施例改进了由拾取和放置机器执行的元件级检测。这些改进包括通过收集机器内部拾取事件的图像并在错误发生时识别错误来检测拾取和放置机器中的拾取操作。通过对在机器中所发生的该信息进行监测和显示，操作员或机器可以采取迅速且有效的正确动作。根据本专利技术的一个实施例，在拾起元件之前和之后对拾取位置拍摄图像，在拾取完成之后立即对其进行处理并显示给操作员。除了图像之外，也可以将拾取相关的测量显示给操作员以有助于在发生问题时对其进行诊断。拾取相关的测量或参数包括在正确拾取位置上待拾取的元件存在和不存在；在拾取之后吸嘴上的元件存在和不存在；拾起之前元件的正确取向和极性；被拾取在吸嘴上之后元件的正确位置；吸嘴的条件；拾起元件时吸嘴的高度；以及拾取操作过程中进料器的条件和移动。通过指导机器在监测到拾取错误时停止，如果监测到有缺陷的拾取操作则重新拾取元件，或者产生可以由拾取和放置机器或其它外部控制系统遵照或保存的错误信息，还可以将这些拾取相关的测量和参数用于控制拾取和放置机器的操作。根据本专利技术的另一实施例，可以将图像和从这些图像中提取的拾取相关的参数收集保存起来以便以后查看。可以比较拾取相关的参数并就多个工件的装配进行趋势分析。可以建立信息数据库以跟踪征兆的图像和作为所显示征兆的结果而采取的正确操作。此外，可以将收集在数据库中的图像和数据与远离拾取和放置机器的专家进行共享以诊断和改正问题。这种设置的一个例子是在生产线末端的再工作站，或者可以将图像发送至拾取和放置机器出售者，以便可以在确定问题原因时获得出售者的专家的帮助。根据本专利技术的另一实施例，设置图像获取系统，以在拾取操作期间获取图像。在拾取和放置机器中设置的典型摄像机，例如基准摄像机，是向下拍摄的，而且当放置头被定位在拾取位置上时摄像机被物理地阻碍而不能获取拾取位置的图像。在此实施例中，摄像机被安装在放置头上，而且其主光学轴与吸嘴成角度，使其能够在元件被拾取的同时获取图像。根据本专利技术的另一实施例，设置图像获取系统，以在拾取操作期间获取在拾取位置周围区域的图像。使用该图像，图像处理系统确定用于将元件提供给放置吸嘴的进料器机构的特征。可以确定的进料器机构的特征包括进料器位置；传送带的条件；传送带的合适的标定指数；使用标记(如条形码)或其它形式的记号对进料器的识别；以及在拾取操作期间进料器的移动和振动。通过下面的描述，本专利技术的这些及其它方面的优点将变得明显。附图说明图1是可以实现本专利技术实施例的卡笛尔拾取和放置机器的示图。图2是可以实现本专利技术实施例的转动架拾取和放置机器的平面示图。图3是与元件放置机器的拾起点对准的图像获取系统的简示图。图4是附有图像取景器的拾取和放置机器的示图，所述图像取景器设置用于显示与拾取和/或放置操作相关的图像和数据。图5是使用图像获取和显示来启动的拾取和放置机器的操作的方框图。图6是本专利技术优选实施例的输出显示的屏幕图像的示例。图7是说明使用数据库来存储放置信息的方法的方框图。图8是根据本专利技术实施例的产生拾取指示的方法的示图。具体实施例方式图1是可以实现本专利技术实施例的示范性卡笛尔拾取和放置机器201的示图。拾取和放置机器201经由传输系统或传送设备202接收工件，例如电路板203。然后放置头206从元件进料器(未示出)获得一个或多个将要安装在工件203上的电子元件，并在x、y和z方向上移动以将元件以合适取向放置在工件203上的合适位置。放置头206可以包括对准传感器200，当放置头206将元件从拾起位置移动到放置位置时对准传感器200可以在由吸嘴208、210、212所持的元件下面经过。传感器200使得放置机器201查看由吸嘴208、210、212所持的元件的下部，以便可以在元件被从元件拾起位置移动至放置位置时在一定程度上实现元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于装配工件的拾取和放置机器，该机器包括：放置头，具有用于可释放地拾起并持有元件的至少一个吸嘴；自动化系统，用于产生放置头和工件之间的相对移动；图像获取设备，设置用于获得元件拾起位置的至少一个图像；和图像 处理设备，用于分析由图像获取设备产生的至少一个图像，以确定元件拾起过程的至少一个特征。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文K凯斯，保罗R豪根，戴维W杜基特，戴维D马德森，戴维菲什拜因，朗斯K费歇尔，斯瓦米纳坦马尼卡姆，蒂莫西G巴达尔，
申请(专利权)人：赛博光学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]