Einführung
Wenn in der SMT-Fertigung Leiterplatten Positionsabweichungen aufweisen, die Bauteilgrößen immer kleiner werden oder sowohl Standardchips als auch Präzisions-ICs auf derselben Platine vorhanden sind, muss die SMT-Bestückungsmaschine zunächst „klar sehen“, bevor sie entscheidet, „wo sie platziert werden soll“. Hier kommt das Vision-System ins Spiel.
Einfach ausgedrückt, einSMT-BestückungsmaschineVision-System ist ein System, das Industriekameras verwendet, um PCB-Referenzpunkte und elektronische Komponenten zu identifizieren und die Erkennungsergebnisse auf korrekte Position, Winkel und Platzierung anzuwenden.
NeoDen N10PPick-and-Place-MaschineVerwendet eine Vision-Konfiguration bestehend aus Dual-Mark-Kameras + Dual-Flugkameras (vorne und hinten) + einer IC-Kamera. In Kombination mit einem magnetischen Linearencoder und verschiedenen Kalibrierungsfunktionen gewährleistet dieser Aufbau eine nahtlose Koordination zwischen Leiterplattenpositionierung, Bauteilerkennung und Platzierungskontrolle.
Warum benötigt ein SMT-Bestückungsautomat so viele Kameras? Wie genau hilft das Bildverarbeitungssystem der Maschine, die Platzierungsgenauigkeit zu verbessern?
Was ist ein maschinelles Bildverarbeitungssystem zur SMT-Bestückung?
Ein maschinelles Bildverarbeitungssystem für die SMT-Bestückung ist das zentrale „Auge“ der Maschine und nutzt Kameras und Computerbildverarbeitungstechnologie, um der Bestückungsmaschine dabei zu helfen, elektronische Komponenten und die Leiterplatte klar zu erkennen und genau zu lokalisieren.
Der gesamte Prozess kann einfach wie folgt verstanden werden:
Leiterplattenpositionierung → Bauteilaufnahme → Bilderkennung → Positions-/Winkelkorrektur → Präzise Platzierung
Das Vision-System macht also nicht einfach „ein Bild“, sondern wandelt die von der Kamera erfassten Bilder in Positions- und Winkelinformationen um, die der Bestückungsautomat nutzen kann.
Warum benötigt ein Bestückungsautomat mehrere Kameras?
Verschiedene Kameras erfüllen unterschiedliche Aufgaben.
1. Kameras markieren: Suchen Sie zunächst die genaue Position der Platine
Nachdem die Leiterplatte vom Förderband in den Bestückungsautomaten gelangt ist, kann die tatsächliche Leiterplatte, selbst wenn die Koordinaten im Programm völlig korrekt sind, immer noch geringfügig von der theoretischen Position abweichen. Hier kommen die Passmarken auf der Leiterplatte ins Spiel. Der N10P ist mit Dual-Mark-Kameras ausgestattet, die schnell Bilder der Positionierungspunkte erfassen, um den tatsächlichen Ursprung und Winkel der Leiterplatte neu zu bestimmen.
2. Fliegende Kameras (doppelte fliegende Kameras vorne und hinten): Hochgeschwindigkeitserkennung gängiger SMT-Komponenten
Nachdem eine Komponente von der Düse aufgenommen wurde, wird dieNeoDenN10P'sDoppelte fliegende Kameras vorne und hinten können „fliegende Bilder“ aufnehmen, während sich der Bestückkopf mit hoher Geschwindigkeit bewegt. Sie unterstützen die Erkennung gängiger Komponenten-einschließlich Chipkomponenten und SOT-Gehäuse-mit einer Größe von 0201 bis 22 × 22 mm und ermöglichen eine Hochgeschwindigkeitskorrektur ohne Verzögerungen oder Pausen.
3. IC-Kamera: Hochpräzise Erkennung komplexer Komponenten
Die Formen und Pinstrukturen von ICs (wie QFP, BGA und QFN) sind weitaus komplexer als die von gewöhnlichen Widerständen und Kondensatoren. Der N10P ist mit einer speziellen IC-Kamera mit einem Erkennungsbereich von bis zu 40 × 40 mm ausgestattet (unterstützt Komponenten mit einer Höhe von bis zu 16 mm). Die im Handbuch beschriebene Funktion „IC Calib“ ist für Standard-ICs geeignet, während „IC Rotate Calib“ nach der Winkeleinstellung eine Neuerkennung durchführt, um eine präzise Ausrichtung von Pins mit hoher Dichte sicherzustellen.
Was ist ein Treuhänder? Warum wirkt es sich auf die Platzierungsgenauigkeit aus?
Wenn Sie sich eine Leiterplatte als eine Karte vorstellen, dann ist ein Referenzpunkt wie ein Wegpunkt auf dieser Karte.
Komponentenkoordinaten im Platzierungsprogramm stammen normalerweise aus der PCB-Designsoftware, aber wenn die Maschine die Leiterplatte tatsächlich lädt, kann die Position nicht jedes Mal genau dieselbe sein. Daher benötigt das Gerät einen festen Referenzpunkt, um die „Programmkoordinaten“ mit der „tatsächlichen Leiterplattenposition“ zu verknüpfen.
Der grundlegende Prozess kann wie folgt verstanden werden:
Identifizieren Sie den Bezugspunkt → Bestimmen Sie die tatsächliche Position der Leiterplatte → Berechnen Sie die Winkelabweichung → Korrigieren Sie die Platzierungskoordinaten
Wenn die Referenz nicht richtig eingestellt ist, kann es bei der nachträglichen Platzierung zu einem Gesamtversatz kommen.
NeoDenN10P BenutzerHandbuchlistet „Falsche Ursprungspunkteinstellung“ und „Referenzpunkt nicht gefunden“ als Ursachen für Fehler bei der automatischen Referenzpunkterkennung auf und empfiehlt, den Ursprung zurückzusetzen oder die Referenzparameter anzupassen.
Aus diesem Grund muss man bei der SMT-Produktion, wenn Komponenten auf einer gesamten Leiterplatte ähnliche Richtungsverschiebungen aufweisen, nicht nur die einzelnen Komponentenprogramme überprüfen, sondern auch den Leiterplattenursprung und die Bezugspunkte überprüfen.
Wie schließt das Bildverarbeitungssystem einen einzelnen Platzierungszyklus ab?
Der einfachste Weg, das Vision-System zu verstehen, besteht darin, es innerhalb eines vollständigen Platzierungszyklus zu platzieren.
Schritt 1: Positionieren Sie die Platine
Die Markierungskamera identifiziert zunächst die Referenzpunkte auf der Leiterplatte, um deren tatsächliche Position und Ausrichtung zu bestimmen.
Schritt 2: Komponentenabholung-
Der Zuführer transportiert das Bauteil zur Aufnahmeposition und die Düse nimmt es auf.
Schritt 3: Komponentenerkennung
Abhängig vom Komponententyp kann das System „Keine Aktion“, „Fly Calib“, „IC Calib“ oder „IC Rotate Calib“ auswählen.
„No Action“ führt keine Kameraprüfung durch, während „Fly Calib“, „IC Calib“ und „IC Rotate Calib“ jeweils unterschiedlichen Sichterkennungsmethoden entsprechen.
Schritt 4: Abweichung berechnen
Nachdem das System die tatsächliche Position und den tatsächlichen Winkel des Bauteils ermittelt hat, vergleicht es diese mit den Zielinformationen im Programm. Liegt eine Abweichung vor, muss die Aufsetzbewegung entsprechend korrigiert werden.
Schritt 5: Platzierung abschließen
Der Bestückkopf führt die Bestückung entsprechend den korrigierten Koordinaten durch.
Wie wirkt sich das Bildverarbeitungssystem auf die SMT-Platzierungsgenauigkeit aus?
Bei der Auswahl von aauswählen und platzierenMaschineViele Menschen betrachten die Platzierungsgenauigkeit vereinfachend als einen mechanischen Parameter. In Wirklichkeit ist die Platzierungsgenauigkeit das Ergebnis der kombinierten Wirkung mehrerer Systeme.
Das Vision-System übernimmt die Erkennung, das Bewegungssystem steuert die Bewegung, die Düse führt die Aufnahme durch, die Kalibrierung stellt genaue Koordinatenbeziehungen her und die Software verwaltet die Berechnungen und die Steuerung während des gesamten Prozesses. Wenn die Kamera eine Komponente korrekt erkennt, die Düsenmitte jedoch nicht stimmt, können dennoch Fehler bei der tatsächlichen Platzierungsposition auftreten.
DerNeoDenN10P-Benutzerhandbuchlistet im Abschnitt „Präzisionsprobleme“ häufige Ursachen auf, darunter Erkennungsfehler, Änderungen in der Referenzkameraposition und eine ungenaue Positionierung der Düsenmitte. Zu den entsprechenden Lösungen gehören die Kamerakalibrierung und die Düsenfeinkalibrierung.
Daher sollte man bei der Bewertung der Sichtfähigkeit eines Bestückungsautomaten nicht nur fragen: „Wie viele Kameras hat er?“ Es sollte aber auch beurteilt werden, ob die Kameras vollständig mit den Bewegungssteuerungs- und Kalibrierungssystemen koordiniert sind.
Was ist Kamerakalibrierung? Warum ist eine Kalibrierung notwendig?
Obwohl ein Bildverarbeitungssystem Bilder erkennen kann, entsprechen die von der Kamera erfassten Bildkoordinaten nicht unbedingt den mechanischen Koordinaten der Bestückungsmaschine.
NeoDenN10Pbietet mehrere Kalibrierungsfunktionen. Unter anderem verwendet „Fiducial Camera Initialize“ ein Kalibrierungsziel, um automatisch Fotos aufzunehmen und die Positionsbeziehungen zwischen verschiedenen Kameras zu berechnen. „Nozzle Fine Calibration“ verwendet Fotos, die von der Kalibrierungsdüse aufgenommen wurden, um automatisch die Positionsbeziehungen zwischen jedem Bestückkopf und der IC-Kamera und der fliegenden Kamera zu bestimmen.
Diese beiden Prozesse befassen sich mit unterschiedlichen Problemen:
- Kamerakalibrierung:Stellt die Positionsbeziehungen zwischen den Bildverarbeitungssystemen her.
- Düsenkalibrierung:Überprüft die präzisen Positionsbeziehungen zwischen verschiedenen Bestückköpfen, Düsen und Bildverarbeitungssystemen.
Daher ist es ratsam, den Kalibrierungsstatus nach der Wartung der Ausrüstung zu überprüfen, wenn sich die Positionen relevanter Komponenten geändert haben oder wenn die Platzierungsgenauigkeit vom normalen Niveau abweicht.
Wie können Sie Probleme bei der Bilderkennung bei einem Bestückungsautomaten beheben?
Sie können die Prüfungen in der folgenden Reihenfolge durchführen.
1. Referenzpunkt nicht gefunden
Überprüfen Sie zunächst die Parameter PCB Origin und Fiducial.
NeoDenN10P BenutzerHandbuchlistet falsche Ursprungseinstellungen, das Versäumnis, den Referenzpunkt zu finden, und Störungen im Erkennungsbereich als häufige Ursachen auf.
2. Abnormale Komponentenerkennung
Überprüfen Sie das Kamerabild, die Helligkeit, den Blitz, das Rauschen und andere Sichtparameter und stellen Sie gleichzeitig sicher, dass die Komponentengröße innerhalb des Erkennungsbereichs der Kamera liegt.
3. Abnormale Komponentenposition nach der Aufnahme-
Überprüfen Sie die Aufnahmeposition, die Aufnahmehöhe und die Düse.
Im Benutzerhandbuch des NeoDen N10P wird darauf hingewiesen, dass das Umdrehen oder Aufrichten von Komponenten beim Aufnehmen-auf eine ungeeignete Einstellung der Aufnahmehöhe oder eine Abweichung in der Aufnahmeposition zurückzuführen sein kann.
4. Normale Erkennung, aber endgültiger Platzierungsversatz
Konzentrieren Sie sich auf die Überprüfung der Position der Fiducial-Kamera, der Düsenmitte und der zugehörigen Kalibrierungen.
Solche Probleme führen insbesondere dazu, dass Ingenieure fälschlicherweise davon ausgehen, dass „die Kamera in Ordnung sein muss, da die visuelle Erkennung normal ist“. Tatsächlich kann die Beziehung zwischen dem Bildverarbeitungssystem, der Düse und den Bewegungskoordinaten das Endergebnis beeinflussen.
Warum wirkt sich das Bildverarbeitungssystem auch auf die Produktionseffizienz aus?
Wenn die Ausrüstung eine umfassende manuelle Überprüfung der Komponentenausrichtung und -position erfordert, wird die Produktionszykluszeit beeinträchtigt. Durch die automatisierte Bilderkennung können diese sich wiederholenden Beurteilungen auf die Ausrüstung verlagert werden.
Nimm dasNeoDenN10P SMTMaschineAls Beispiel: Es verwendet eine Multikamerakonfiguration und ist mit einer automatischen Düsenwechselfunktion und 39 Düsenpositionen ausgestattet. Diese Maschine hat eine maximale Platzierungsgeschwindigkeit von 20.000 CPH und unterstützt 80 Bandzuführungen.
Die tatsächliche Produktionseffizienz kann jedoch nicht einfach anhand der maximalen CPH gemessen werden. Beispielsweise gilt für Komponenten kleiner als 0402 und Präzisions-ICs dieN10P BenutzerHandbuchempfiehlt, die Fahr- und Platzierungsgeschwindigkeit entsprechend zu reduzieren, um die Platzierungsgenauigkeit zu verbessern.
Ein vernünftigeres Verständnis ist daher, dass das Bildverarbeitungssystem dem Gerät dabei hilft, das richtige Gleichgewicht zwischen „Geschwindigkeit“ und „Erkennungszuverlässigkeit“ zu finden.
Wie sollten Sie bei der Auswahl einer SMT-Bestückungsmaschine das Bildverarbeitungssystem bewerten?
Wenn Sie ein kaufenwählen Und PlatzautomatFolgende Fragen sind eine Überlegung wert:
Q1. Unterstützt es die Treuhanderkennung?
Dadurch wird bestimmt, ob das Gerät eine Kalibrierung basierend auf der tatsächlichen Position der Leiterplatte durchführen kann.
Q2. Unterstützt es die visuelle Erkennung verschiedener Komponententypen?
Sie müssen bestätigen, ob es geeignete Erkennungslösungen für Standardchips und ICs gibt.
Q3. Was sind die minimalen und maximalen Komponentenerkennungsbereiche?
Dies muss mit Ihrer Stückliste abgeglichen werden.
Q4. Unterstützt es die Kamera- und Düsenkalibrierung?
Dies wirkt sich auf die Wartung und Genauigkeitsanpassung nach längerem Betrieb des Geräts aus.
F5. Funktioniert das Vision-System in Verbindung mit einem Motion-Feedback-System?
Eine Kamera allein kann die endgültige Platzierungsgenauigkeit nicht garantieren, das Bewegungssystem muss auch die Ergebnisse der Sichtberechnungen genau ausführen.
FAQ
Q1. Was ist ein SMT-Vision-Erkennungssystem?
Bei einem SMT-Vision-Erkennungssystem handelt es sich um ein System, das mithilfe von Industriekameras Referenzmarken auf Leiterplatten und elektronischen Bauteilen identifiziert und die Erkennungsergebnisse auf Positions-, Winkel- und Platzierungskorrekturen anwendet.
Q2. Warum benötigen Bestückungsautomaten ein Bildverarbeitungssystem?
Denn während der eigentlichen Produktion kommt es immer wieder zu Positionsfehlern bei Leiterplatten und elektronischen Bauteilen. Das Bildverarbeitungssystem kann die tatsächliche Position identifizieren und der Maschine helfen, Koordinaten- und Winkelkorrekturen vorzunehmen.
Q3. Was ist eine Treuemarke?
Eine Referenzmarke ist eine Referenzmarke auf einer Leiterplatte, die für die Bildverarbeitungspositionierung verwendet wird. Die SMT-Bestückungsmaschine identifiziert es, um die tatsächliche Position und den tatsächlichen Winkel der Leiterplatte zu bestimmen.
Q4. Was ist der Unterschied zwischen einer fliegenden Kamera und einer IC-Kamera?
Eine fliegende Kamera wird hauptsächlich zur visuellen Erkennung allgemeiner Komponenten wie Widerstände und Kondensatoren verwendet. Eine IC-Kamera wird für Geräte wie ICs verwendet und unterstützt die Wiedererkennung des Winkels für Präzisions-ICs.
F5. Bestimmt das Bildverarbeitungssystem direkt die Platzierungsgenauigkeit?
Nein, es wird nicht vollständig vom Vision-System bestimmt. Die Platzierungsgenauigkeit wird auch durch Faktoren wie Düse, Bewegungssystem, Leiterplattenpositionierung, Kalibrierung und Platzierungsparameter beeinflusst.
F6. Muss das Bildverarbeitungssystem eines Bestückungsautomaten kalibriert werden?
Ja. Kamera, Düse und Bewegungssystem müssen eine genaue Positionsbeziehung einhalten. NeoDne N10P bietet Funktionen wie die Initialisierung der Fiducial-Kamera und die Feinkalibrierung der Düse.
F7. Welches Bildverarbeitungssystem verwendet der NeoDen N10P?
NeoDen N10P ist mit Dual-Mark-Kameras, Dual-Flugkameras (vorne und hinten) und einer hochpräzisen IC-Kamera ausgestattet.
F8. Welche kleine Komponente kann der NeoDen N10P erkennen?
Die Flying Camera des N10P verfügt über einen Erkennungsbereich von 0201 bis 22 × 22 mm und ist hauptsächlich für die Hochgeschwindigkeitserkennung von Chipkomponenten verantwortlich. Die IC-Kamera unterstützt die Präzisionserkennung von ICs und unregelmäßig geformten Bauteilen bis zu 40 × 40 mm.
Abschluss
FürSMT-BestückungsmaschinenDer Wert eines Bildverarbeitungssystems liegt nicht in der Vorstellung, dass „mehr Kameras besser sind“. Was wirklich zählt, ist, ob es die Leiterplattenpositionierung, Komponentenerkennung, Winkelüberprüfung, Koordinatenkorrektur und Sichtkalibrierung genau durchführen und gleichzeitig einen stabilen Arbeitsablauf mit den Düsen-, Bewegungssteuerungs- und Softwaresystemen gewährleisten kann.
NeoDen N10Pumfasst eine Dual-Mark-Kamera, eine fliegende Kamera und eine IC-Kamera, kombiniert mit einem magnetischen Linearencoder, einem automatischen Düsenwechsler und verschiedenen Kalibrierungsfunktionen, um visuelle Erkennung mit präziser Platzierung zu integrieren.