元件搭載裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種元件搭載裝置，用于使搭載頭移動到元件供給機構上方并將元件供給機構中的電子元件安裝在電路板上，本發明專利技術還涉及一種元件搭載方法，用于矯正電子元件的安裝姿態。該元件搭載裝置，用于將元件供給機構中的電子元件安裝在電路板上，包括搭載頭、吸嘴，其結構特點在于還具有：用于檢測所述電子元件橫向投影長度的檢測機構，其安裝在搭載頭上，包括圖像傳感器和投射機構，所述投射機構將檢查光經由吸著/握持在吸嘴前端的電子元件投射在圖像傳感器上；控制機構，其根據檢測機構輸出的檢測值確定電子元件的姿態是否良好及調節角度。本發明專利技術結構簡單體積小，成本低，能在不犧牲元件搭載速度的情況下進行行進中矯正。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種元件搭載裝置，用于使搭載頭移動到元件供給機構上方并將元件供給機構中的電子元件安裝在電路板上，本專利技術還涉及一種元件搭載方法，用于矯正電子元件的安裝姿態。
技術介紹
電子產品生產柔性化、個性化是未來電子行業的發展趨勢，作為印刷電路板生產線的重要一環，元件搭載裝置小型化是以上發展的基礎。現有常見的元件搭載裝置速度快、穩定性好、精度高，但存在體積龐大、結構復雜、價格昂貴等問題，為企業進入能夠獨立生產的電子行業設置了較高的門檻。元件搭載裝置包括搭載頭上的吸嘴，搭載頭能夠相對于基座移動，其設計為將從元件供給機構中的電子元件吸著/握持到吸嘴并將其安裝到定位在基座上的電路板上。吸嘴吸著/握持電子元件在水平方向上移動，在安裝到電路板上之前在安裝于基座上的元件照相機上方通過，在元件照相機對元件進行圖像識別之后再將電子元件安裝到電路板上。由獲得的圖像信息，檢測元件在吸嘴軸向上的偏差等，利用這些偏差信息計算將電子元件安裝到電路板上時使用的位置偏差修正量。元件搭載速度是衡量元件搭載裝置性能的重要指標，為了提高元件搭載速度，需要在吸嘴吸著/握持電子元件并將其安裝到電路板上的過程中進行電子元件的姿態矯正(行進中矯正)。現有的大型元件搭載裝置通過在搭載頭上設置攝像頭來進行行進中矯正，這種攝像頭體積龐大結構復雜，難以做到小型化；現有的小型元件搭載裝置無法做到行進中矯正，需要將搭載頭移動到預定位置由固定在基座上的元件照相機進行姿態識別，犧牲了元件搭載速度。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種結構簡單體積小，成本低，在不犧牲元件搭載速度的情況下進行行進中矯正的元件搭載裝置。本專利技術解決上述技術問題所采用的技術方案是該元件搭載裝置，用于將元件供給機構中的電子元件安裝在電路板上，包括搭載頭，其可自由地在所述元件供給機構上方與所述電路板上方之間以水平方向移動；吸嘴，其安裝在一上下移動軸前端用于吸著/握持所述電子元件，所述上下移動軸以自由上下移動的
方式設置在搭載頭上，其結構特點在于還具有：用于檢測所述電子元件橫向投影長度的檢測機構，其安裝在搭載頭上，包括圖像傳感器和投射機構，所述投射機構將檢查光經由吸著/握持在吸嘴前端的電子元件投射在圖像傳感器上；控制機構，其根據檢測機構輸出的檢測值確定電子元件的姿態是否良好及調節角度。大型元件搭載機構中由搭載頭上另設的攝像頭對電子元件整體進行攝像或者攝取元件表面反射光的亮度，從而分析出電子元件中心位置的偏差，并在行進中進行矯正。本專利技術通過安裝在搭載頭上的圖像傳感器檢測電子元件的橫向投影長度，配合吸嘴的旋轉從測得的電子元件投影長度中提取出電子元件邊長數據與預存標準元件數據進行比較，判斷電子元件是否落入/落出吸嘴，將吸著/握持不合格的電子元件舍棄；另一方面配合吸嘴的旋轉從測得的電子元件投影長度中測算出電子元件的中心位置及偏差，進而由控制機構在行進中執行矯正。這種結構舍棄了攝像頭上的透鏡等光學元件，顯著有利于元件搭載裝置的小型化。作為優選，所述圖像傳感器排布方式為一維線陣。一維線陣提取的數據少，便于控制機構的運算，結構更加簡單，在滿足基本技術要求的情況下成本更加低廉，該圖像傳感器可以是CCD或者CMOS。作為優選，所述檢查光為弱衍射效應光或高照度光，由于弱衍射效應光或高照度光的衍射效應比較小，使得電子元件的投影邊緣比較銳利，有利于提高投影長度的準確性。作為優選，所述控制機構在將所述電子元件正常保持在所述吸嘴上時，使所述電子元件受檢查光的投影落在所述圖像傳感器的檢測范圍內，以及根據基準值和輸出值來調整電子元件的姿態進行搭載或舍棄，該基準值是所述吸嘴吸著/握持電子元件旋轉前所述檢測機構根據所述電子元件橫向投影長度輸出的檢測值或正常搭載該電子元件時的理論值，該輸出值是吸嘴旋轉過程中所述檢測機構根據電子元件橫向投影長度輸出的檢測值。作為優選，所述檢測機構有節拍地向控制機構輸出檢測值，減少了數據的采集量，降低了控制機構的功耗。作為優選，在所述投射機構的檢查光投射路徑上還設置有遮光機構，其至少具有一片中部開口的遮光片，所述開口的大小不大于開口處檢查光的光照寬度。該遮光機構能夠有效降低檢查光路上的漫反射，使得投影邊緣更加銳利，有利
于識別電子元件的姿態。作為優選，所述控制機構還具有吸嘴旋轉定位單元，用于當吸嘴在預定高度定位并檢測時，使該吸嘴在軸心上旋轉定位于多個角度，該吸嘴旋轉定位單元能夠在各角度分別檢測所述檢測機構的輸出值，記錄各個旋轉角度的定位才能夠在后續矯正中作出基于基準位置的調整。本專利技術還包括一種電子元件搭載方法，其保持電子元件并安裝到電路板上，所述電子元件搭載方法包括：確定吸嘴中心，首次搭載前，投射機構投射檢查光到吸嘴上，并在其對側的圖像傳感器上形成第一投影，旋轉吸嘴并對第一投影進行采樣，疊加采樣信息求得吸嘴的中心位置信息；確定電子元件中心及吸著/握持姿態，吸嘴吸著/握持電子元件后上升，直至電子元件僅遮蔽所述圖像傳感器的檢測范圍的一部分形成第二投影，定位此時吸嘴的位置為基準位置，吸嘴旋轉α，α大于或等于180°，旋轉時圖像傳感器對第二投影按節拍進行采樣，比較采樣數據，識別出電子元件中心位置信息及姿態信息；搭載矯正，根據吸嘴中心位置信息、電子元件中心位置信息和姿態信息在電子元件被安裝到電路板上之前進行矯正判定，進而將電子元件矯正并安裝到電路板上或者直接舍棄。通過旋轉吸嘴并多次取像的方法，用圖像傳感器代替攝像頭，舍棄了攝像頭上的透鏡等光學元件，同時還保證了吸嘴中心位置、電子元件中心位置和姿態信息的確定，解決了大型元件搭載裝置中行進中矯正單元無法小型化的問題。作為優選，確定電子元件中心及吸著/握持姿態步驟中，該圖像傳感器僅對第二投影垂直于吸嘴中軸線的一維線狀投影的受光量進行采樣。作為優選，確定電子元件中心及吸著/握持姿態的采樣數據來源于電子元件的頂部投影。頂部的投影特征更加明顯，有利于圖像傳感器識別。本專利技術同現有技術相比具有以下優點及效果：1、由于舍棄了攝像頭上的透鏡等光學元件，用設置在搭載頭上的圖像傳感器代替，解決了具有行進中矯正功能的元件搭載裝置其檢測機構的小型化問題，從而使元件搭載裝置更加經濟緊湊；2、元件搭載裝置的小型化大幅降低了進入電子行業的成本，提高了獨立專利技術人的創新效率；3、實現了現有小型元件搭載裝置不具備的行進中矯正功能。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術元件搭載裝置的整體結構圖圖2為本專利技術元件搭載裝置的X-Y運動機構示意圖圖3為本專利技術搭載頭的結構示意圖圖4為本專利技術吸嘴吸附元件時的檢查光投射圖圖5為本專利技術檢測機構的結構示意圖圖6為本專利技術指令傳送關系示意圖圖7為本專利技術控制機構內部模塊示意圖圖8為本專利技術行進中矯正流程圖圖9為本專利技術橫向投影長度波形變化示意圖標號說明：元件搭載裝置100、電路板傳輸機構110、電路板保持機構120、元件供給機構130、基座140、電子元件P、元件加載與傳輸裝置20本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電子元件搭載裝置，用于將元件供給部中的電子元件安裝在電路板上，包括搭載頭，其可自由地在所述元件供給部上方與所述電路板上方之間移動；吸嘴，其安裝在一上下移動軸前端用于吸著/握持所述電子元件，所述上下移動軸以自由上下移動的方式設置在搭載頭上，其特征在于還具有：用于檢測所述電子元件橫向投影長度的檢測機構，其安裝在搭載頭上，包括圖像傳感器和投射機構，所述投射機構將檢查光經由吸著/握持在吸嘴前端的電子元件投射在圖像傳感器上；控制機構，其根據檢測機構輸出的檢測值確定電子元件的姿態是否良好及調節角度。

【技術特征摘要】
1.一種電子元件搭載裝置，用于將元件供給部中的電子元件安裝在電路板上，包括搭載頭，其可自由地在所述元件供給部上方與所述電路板上方之間移動；吸嘴，其安裝在一上下移動軸前端用于吸著/握持所述電子元件，所述上下移動軸以自由上下移動的方式設置在搭載頭上，其特征在于還具有：用于檢測所述電子元件橫向投影長度的檢測機構，其安裝在搭載頭上，包括圖像傳感器和投射機構，所述投射機構將檢查光經由吸著/握持在吸嘴前端的電子元件投射在圖像傳感器上；控制機構，其根據檢測機構輸出的檢測值確定電子元件的姿態是否良好及調節角度。2.根據權利要求1所述的電子元件搭載裝置，其特征在于：所述圖像傳感器排布方式為一維線陣。3.根據權利要求1所述的電子元件搭載裝置，其特征在于：所述檢查光為弱衍射效應光或高照度光。4.根據權利要求1所述的電子元件搭載裝置，其特征在于：所述控制機構在將所述電子元件正常保持在所述吸嘴上時，使所述電子元件受檢查光的投影落在所述圖像傳感器的檢測范圍內，以及根據基準值和輸出值來調整電子元件的姿態進行搭載或舍棄，該基準值是所述吸嘴吸著/握持電子元件旋轉前所述檢測機構根據所述電子元件橫向投影長度輸出的檢測值或正常搭載該電子元件時的理論值，該輸出值是吸嘴旋轉過程中所述檢測機構根據電子元件橫向投影長度輸出的檢測值。5.根據權利要求1所述的電子元件搭載裝置，其特征在于：所述檢測機構有節拍地向控制機構輸出檢測值。6.根據權利要求1所述的電子元件搭載裝置，其特征在于：在所述投射機構的檢查光投射路徑上還設置有遮光機構，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：翁建永，
申請(專利權)人：杭州紐登科技有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江;33