一、系统组成
1、照明系统
光源：可编程控制LED
照明方式：
在贴片机视觉系统中由于目标复杂多样，单一的光源常常顾此失彼，满足了几种元件的要求而对另外类型的元件又效果欠佳，几乎不可能有一种光源能够同时满足各种封装类型的元件检测要求。一般贴片机视觉系统都采用可编程控制LED光源，也就是可以根据不同的目标物选择不同的照明方式，相当于同时有几个光源可以照射的目标，这样就可以达到对每种目标都能够采集到足够对比度和清晰的图像。但是在本系统的实验中由于资金等原因，目前采用的是CCS环形光源一套，包括:双通道可控电源、外围直径为75mm的环形红色LED 光源以及与之相配套的漫射板。该光源系统既可实现手动256级亮度调节，也可以通过编程来实现光源亮度的调节。
2、高速运动图像采集：检测相机、基准相机、采集卡
选用CCD传感器摄像机
按20%的余量来计算，摄像机的视野范围为48*48，则摄像机的短边所具有的像素数目为1200。
图像采集卡
3、图像处理与元件定位算法
二、技术指标
1、视觉定位精度：±0.05mm，最小贴片角度0.05°；
2、运算处理时间
Chip元件，器件
3、识别范围
最小：0.6*0.3
最大：40*40
三、贴片头结构设计
（QSP-2 型贴片机）每个吸嘴系统有独立的Z 轴和T 轴，都是由无刷直流电机和编码器组成的闭环系统驱动，保证了系统的精度和速度。其中Z 轴使吸嘴上下移动以实现吸片/贴片动作，且有上下限位功能；T 轴绕Z 轴转动，用来调整吸取于吸嘴上的芯片相对于PCB 板上贴片位置的角度。
气动系统是贴片机的重要组成部分，在贴片机中，应用气动的部分包括停板和夹板机构、板支撑、吸嘴更换器、贴片头的取料和贴片（取料时建立真空，贴片时提供吹气）等都需要用到。一些送料器材也应用气动，如气动送料器、管式送料器和可移动送料车等。
图1 实验样机气动系统
图2 真空发生部分
贴片头部分的控制回路主要通过控制吸嘴处的气压来完成取料-贴片的工作。图2-10 所示的即为一个贴片头上两只吸嘴的控制回路结构，虚线以上是面板上的压力表，显示该吸嘴上的真空通路的气压值；虚线以下是贴片头上的元件。起主要控制作用的是贴片头
上的一对二位五通电磁阀，型号为44A-BAA-GDFA-18A。该电磁阀额定电压为24V DC，
消耗功率4.0W。在不通电时，吸嘴与一个小气缸相通，未有负压产生；通电之后，电磁阀的状态为右位，吸嘴与真空负压端相通，吸嘴处产生负压，小气缸与压缩空气通路相通，其内部将充满高压气体，只需控制电磁阀的通电，便可以准确的控制吸嘴处的气压了。电磁阀相应时间为6ms，吸嘴处的气体可以在10ms 之内完成切换。
为了保证真空取料动作的可靠实现，避免出现“抛料”的情况，需要保证吸嘴处的真空通路压力达到真空度的要求。这就需要加入真空度监测的环节，以使得当真空通路的气压不符合要求的时候，贴片机向操作者发出警报。
图2-10 贴片头部分控制回路
试验样机有吸嘴更换器，现在就以它为例来说明气动工作原理。在图 2.12 所示为没有外加控制信号的时候，对于更换器上/下驱动支路来说，压力气体从左右五通换向阀V1 的进气口P 经过 B 口和气路 1 进入其驱动气缸左侧的有杆腔，右侧的无杆腔经过气路 2 连接V2 的A 口再到排气口EA。因此，这时候右侧的无杆腔为低压腔，这样就保证了此时吸嘴更换器处于下位。同理，吸嘴更换器开/闭支路处于夹板关闭位置。当需要更换吸嘴时，对于吸嘴更换器上/下驱动支路来说，V1 左侧的电磁阀得电，在电磁力推动下，阀右位切入工作，压力气体从V1 的进气口P 经过A 口和气路2 进入右侧的无杆腔，推动左侧的有杆腔经过气路 1 连接V1 的 B 口再到排气口EB，这样就驱动缸杆伸出，即吸嘴更换器上升，准备更换吸嘴。同理，吸嘴更换器开闭支路夹板打开，以保证更换吸嘴。
图2.12 吸嘴更换器气动工作原理
实验样机贴片头真空检测所使用的传感器是26PCCFA1G。这是一款带有温度补偿功能的压力传感器，补偿范围是0～50℃；输出电压范围100mV；测量范围15psi（约0.103MPa），适合用于真空环境；响应时间1ms。该传感器输出的电压经过电流变送器芯片XTR104 变为4～20mA 的标准电流输出。XTR104 作为电桥输入式4～20mA 电流变送器，集中了电桥激励电路、仪表放大电路、线性化校正电路、电流输出电路，使用十分方便。使用电流输出的模式，模拟信号的抗干扰能力得到很大的增强，十分适合于环境复杂的工业环境。
图2.10 真空检测电路
图2 贴片头伺服电机控制回路
SMT贴片机 班级：电子信息0831 姓名： 实习地点：北京工业职业技术学院指导老师：
目录 一、贴片机的概念 二、贴片机的种类 三、SMT贴片机介绍 1、什么是SMT贴片机 2、SMT生产设备 3、SMT周边设备 4、SMT检测设备 5、SMT耗材 四、日常维护及工艺要求 五、SMT焊接质量评估与检测 六、SMT回流焊技术
一、贴片机的概念 贴片机：又称“贴装机”、“表面贴装系统”（Surface Mount System），在生产线中，它配置在点胶机或丝网印刷机之后，是通过移动贴装头把表面贴装元器件准确地放置PCB焊盘上的一种设备。分为手动和全自动两种。 全自动贴片机是用来实现高速、高精度地全自动地贴放元器件的设备，是整个SMI、生产中最关键、最复杂的设备。贴片机是SMT的生产线中的主要设备，现在，贴片机已从早期的低速机械贴片机发展为高速光学对中贴片机，并向多功能、柔性连接模块化发展。 二、贴片机的种类 贴片机的生产厂家很多，则种类也较多。贴片机的分类如下表所示。
三、SMT贴片机介绍 1、SMT就是表面组装技术（Surface Mount Technology的缩写），是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。表面贴装技术(Surface Mount Technology简称SMT)是新一代电子组装技术,它将传统的电子元器件压缩成为体积只有几十分之一的器件,从而实现了电子产品组装的高密度、高可靠、小型化、低成本，以及生产的自动化。这种小型化的元器件称为：SMD器件（或称SMC、片式器件）。将元件装配到印制板PCB上的工艺方法称为SMT工艺。相关的组装设备则称为SMT设备。 2、SMT贴片机-LED专业贴片机 磁悬浮直线电机LED贴片机：1200MM长板一次性贴装完成，无需分段贴装；配套自动锡膏印刷机，加上八温区回流焊，形成完美全自动生产线。 ♂☆ LED贴片机可贴装多种元器件：各种电阻、电容、IC、BGA、QFP、CFP、&mu，BGA； ♂☆ LED贴片机视觉识别技术应用：六咀视觉全自动贴片机，视觉识别软件技术，采取不停步快速拍摄定位技术，实现光学影像扑捉定位、飞行对中； ♂☆ led贴片机1200MM长板一次性贴装完成，无需分段贴装 ♂☆磁悬浮直线电机驱动的应用，改进了原有伺服旋转式电机丝杆镙母存在速度低、噪音大的缺点。直线电机应用的是磁悬浮技术，运动时无摩擦，无阻力，速度 高，使用寿命长； ♂☆ LED贴片机装备两套高分辨率的影像系统，分别对PCB板，CHIP及IC进行定位; ♂☆ LED贴片机采用柔性上顶下压，前后顶紧方法，挟持PCB，保证PCB挟紧后不变形。 ♂☆ LED贴片机电机使用轻量化设计概念，可大幅减少机器运动部分重量，由此而使机器运作时消耗的功
贴片机的介绍与使用 目录 一：贴片技术与贴片机关系讲解 二：贴片机的编程循序 三：贴片机的保养目的 贴片技术与贴片机关系讲解 （一）X-Y 与Z轴 X-Y 定位系统是评价贴片机精度的主要指标，它包括传动机构和伺服系统；贴片速度的提高意味着X-Y 传动机构运行速度的提高而发热，而滚珠丝杆是主要的热源，其热量的变化会影响贴装精度，最新研制的X-Y 传动系统在导轨内设有冷却系统；在高速机中采用无磨擦线性马达和空气轴承导轨传动，运行速度做得更快。 西门子贴片机是采用同步带－直线轴承驱动，该系统运行噪声低，工作环境好。 X-Y 伺服系统（定位控制系统） 由交流伺服电机驱动，并在传感器及控制系统指挥下实现精确定位，因此传感器的精度起关键作用。位移传感器有园光栅编码器、磁栅尺和光栅尺。 1．园光栅编码器园光栅编码器的转动部位上装有两片园光栅，园光栅由玻璃片或透明塑料制成，并在片上镀有明暗相间的放射状铬线，相邻的明暗间距称为一个栅节，整个园周总栅节数为编码器的线脉冲数。铬线的多少也表示精度的高低。其中一片光栅固定在转动部位作指标光栅，另一片则随转动轴同眇运动并用来计数，因此指标光栅与转动光栅组成一对扫描系统，相当于计数传感器。园光栅编码器装在伺服电机中，它可测出转动件的位置、角度及角加速度，它可以将这些物理量转换为电信号舆给控制系统。编码器能记录丝杆的放置数并将信息反馈给比较器，直至符合被线性量。该系统抗干扰性强，测量精度取决于编码器中光栅盘上的光栅数及溢珠丝杆导轨的精度。 2.磁栅尺 由磁栅尺和磁头检测电路组成，利用电磁特性和录磁原理对位移进行测量。磁栅尺是在非导磁性标尺基础上采用化学涂覆或电镀工艺在非磁性标尺上沉积一层磁性膜（一般10～20um）在磁性膜上录制代 表一定年度具有一定波长的方波或正弦波磁轨迹信号。磁头在磁栅尺上移动和读取磁恪，并转变成电信号输入到控制电路，最终控制AC伺服电机的运行。磁栅尺的优点是制造简单、安装方便、稳定性高、量程范围大，测量精度高达1～5um，贴片精度一般在0.02mm。 深圳金狮王科技长期有JUKI：750、760、2010、2020、2030、2050、2060、2070、2080、JX-100LED、JX-200LED、JX-300LED等机器。 金狮王：１、３、５、７、０、８、６、９、７、１、５李工 3.光栅尺 由光栅尺、光栅读数头与检测电路组成。光栅尺是在透明下班或金属镜面上真空沉积镀膜，利用光刻技术制作均匀密集条纹（每毫米100～300 条），条纹距离相等且平等。光栅读数头由指示光栅、光源、透镜及光敏器件组成，光栅尺有相同的条纹，光栅尺是根据根据物理
GSM1高精度贴片机编程体会 为应对不断扩大的生产规模，我公司于2002年3月引进了一条环球高速贴片线，其中高精度贴片机是GSM1。GSM1为拱架式结构，安装了新型Flex Jet贴装头，同以往贴装头相比，进行了以下一系列改进：把每个CCD摄像机内至到每个贴装头里，各自独立，以往的4 Spindle Nozzle已进化成7 Spindle Nozzle；把这样的7个贴装头都装设在贴装平台系统上，并行运行。在近3年的使用过程中，我们总结出了许多有益的经验，特提出来与同行交流，希望对广大环球GSM1贴片机的用户有所帮助，本文主要涉及编程方面。我公司GSM1贴片软件使用的是UPS 4.21 Supplement F，运行在IBM OS2环境下。 1、实现不换吸嘴 在贴片过程中机头频繁更换吸嘴（Nozzle Change），不但增加贴片时间（更换一次需花费1.5S左右），而且会对吸嘴、夹具等造成磨损，所以应尽量减少换吸嘴次数，甚至不换吸嘴。一开始，由于我们还不太熟悉，我们通过人工手动调整方法来实现不换吸嘴，这种方法既费时又费力。后来经过我们的摸索，我们发现软件中有可以实现不换吸嘴的优化功能，并总结了一套有效办法，具体步骤如下： 第一步：机头吸嘴设定（Head Setup）。进入程序编辑（Data Edit）界面，单击Order 菜单中的Head Setup，进入“Head Setup”标签，在这里你可以设定机头每个Spindle上的吸嘴型号。设定吸嘴时要考虑吸嘴的使用频率，使用频率高的吸嘴数目相应多一些（如图1所示），并去掉“A llow Nozzle Change”前的勾。这是非常关键的一步，若不去掉这一选项，程序优化时会依然不按照已设定好的吸嘴进行优化，这样就无法实现不换吸嘴。 图1 Head Setup 在图1中，Spindle 1设定340F吸嘴，Spindle 2未设定（在后面笔者会解释为何不设定），Spindle 3、4、5、6设定为125F吸嘴，Spindle7设定为234F。125F、234F、340F是GSM1最常用的吸嘴，其口径大小依次为：125F<234F<340F。125F可吸取从SO8到SO24L范围的元件；234F可吸取从SO16L到PLCC68范围的元件；340F可吸取10mm见方以上QFP 或相当尺寸元件。 从上面介绍可以看出，每种吸嘴吸取元件范围都有一些重复部分。所以针对某些元件除了设定主吸嘴（Primary Nozzle），还要设定可替换吸嘴（Alternate Nozzle），这样在程序优化时可根据实际情况选择合适吸嘴，提高优化效率。例如PLCC44，我们可在其元件库中将FJ Primary Nozzle设为234F，FJ Alternate Nozzle设为340F。 在图1中我们未设定Spindle 2吸嘴，这是出于什么考虑呢？原来在使用GSM1过程中，我们发现机头某个Spindle在吸取较大尺寸元件时（一般尺寸超过25mm），会将紧临Spindle 上的吸嘴放回吸嘴站（Nozzle Changer）里，而不管该Spindle是否要使用。我们分析这可能是GSM1在贴片时为避免旁边的吸嘴碰到大尺寸元件而采取的保护性措施，但这样一来就相当于在更换吸嘴，这与我们的目的背道而驰。 我们采取的解决办法就是将吸取大尺寸元件的Spindle指定在最外侧（一般是Spindle1和Spindle7，如图1所示），这样可将影响减小到最低（若设在中间将会影响到周围两个Spindle），同时相临Spindle不设定吸嘴，即不使用该Spindle，这样就不存在将吸嘴放回吸嘴站的情况了。虽然这样一来效率可能会略有降低，但这与更换吸嘴所花费时间以及吸嘴等
贴片机结构（硬件知识） 06-10-2212:50发表于：《SMT技术交流》分类：未分类 贴片技术与贴片机 SMT生产中的贴片技术通常是指用一定的方式将片式元器件准确地贴放到PCB指定的位置,这个过程英文称之为“Pick and Place”，显然它是指吸取/拾取与放置两个动作。在SMT 初期，由于片式元器件尺寸相对较大，人们用镊子等简单的工具就可以实现上述动作，至今尚有少数工厂仍采用或部分采用人工放置元件的方法。但为了满足大生产的需要，特别是随着SMC/SMD的精细化，人们越来越重视采用自动化的机器--贴片机来实现高速高精度的贴放元器件。 近30年来，贴片机已由早期的低速度（1-1.5秒/片）和低精度（机械对中）发展到高速（0.08秒/片）和高精度（光学对中，贴片精度+-60um/4δ）。高精度全自动贴片机是由计算机、光学、精密机械、滚珠丝杆、直线导轨、线性马达、谐波驱动器以及真空系统和各种传感器构成的机电一体化的高科技装备。从某种意义上来说，贴片机技术已经成为SMT的支柱和深入发展的重要标志，贴片机是整个SMT生产中最关键、最复杂的设备，也是人们初次建立SMT生产线时最难选择的设备。 本章将着重讨论贴片机的主要结构，工作原理，各类贴片机的主要特点以及IPC最新推出的贴片机验收标准，为选购及组织验收贴片机提供依据。 9.1贴片机的结构与特性 目前，世界上生产贴片机的厂家有几十家，贴片机的品种达几百个之多，但无论是全自动贴片机还是手动贴片机，无论是高速贴片机还是中低速贴片机，它的总体结构均有类似之处。贴片机的结构可分为:机架，PCB传送机构及支撑台X，Y与Z/θ伺服，定位系统，光学识别系统，贴片头，供料器，传感器和计算机操作软件。现将上述各种结构的特征及原理简介如下。 9.1.1机架 机架是机器的基础，所有的传动、定位、传送机构均牢固地固定在它上面，大部分型号的贴片机及其各种送料器也安置在上面，因此机架应有足够的机械强度和刚性。目前贴片机有各种形式的机架，大致可分为两类。 1.整体铸造式 整体铸造的机架的特点是整体性强，刚性好，整个机架铸造后采用时效处理，机架的变形微小，工作时稳固。高档机多采用此类结构。 2.钢板烧焊式 这类机架由各种规格的钢板等烧焊而成,再经时效处理以减少应力变形.它的整体性比整体铸造低一点,但具有加工简单,成本较低的特点.在外观上(去掉机器外壳)可见到焊缝. 机器采用那种结构的机架,取决于机器的整体设计和承重.通常机器在运行过程中应平稳,轻松,无震动感(用金属币立于机器上不会出现翻倒),从某种意义上来讲机架起着关键作用. 9.1.2传送机构与支撑台 传送机构的作用是将需要贴片的PCB送到预定位置,贴片完成后再将SMA送至下道工序。传送机构是安放在轨道上的超薄型皮带传送系统。通常皮带安置在轨道边缘，皮带分为A，B，C三段，并在B区传送部位设有PCB夹紧机构，在A，C区装有红外传感器，更先进的机器还带有条形码阅读器，它能识别PCB的进入和送出，记录PCB的数量。 传送机构根据贴片机的类型又分为两种。 （1）整体式导轨 在这种方式贴片机中，PCB的进入、贴片、送出始终在导轨上，当PCB送到导轨上并前进到B区时，PCB会有一个后退动作并遇到后制限位块，于是PCB停止运行，与此同时，PCB
1 贴片机视觉系统构成及实现原理 如图1所示，贴片机视觉系统一般由两类CCD摄像机组成。其一是安装在吸头上并随之作x－y 方向移动的基准（MARK）摄像机，它通过拍摄PCB上的基准点来确定PCB板在系统坐标系中的坐标；其二是检测对中摄像机，用来获取元件中心相对于吸嘴中心的偏差值和元件相对于应贴装位置的转角θ。最后通过摄像机之间的坐标变换找出元件与贴装位置之间的精确差值，完成贴装任务。 龌 傒 鮯 [ e 1.2 系统各坐标系的关系 韕 为了能够精确的找出待贴元件与目标位置之间的实际偏差，必须对景物、CCD摄像机、CCD成像平面和显示屏上像素坐标之间的关系进行分析，以便将显示屏幕像素坐标系的点与场景坐标系中的点联系起来；并通过图像处理软件分析计算出待贴元件中心相对于吸嘴中心的偏差值。
对于单台摄像机，针孔模型是适合于很多计算机视觉应用的最简单的近似模型[3]。摄像机完成的是从3D射影空间P3到2D射影空间P2的线性变换，其几何关系如图3所示，为便于进一步解释，定义如下4个坐标系统：棤咞 脮朩1? 垡々 } ?犹 坐标关系： 狨 由于视野小，采用的镜头畸变非常低，可将Uc直接简化为等于欧氏图像坐标系下的坐标，让uc ＝ui，vc＝vi，而ui＝（up－xp0）δ，vi＝（vp－yp0）δ，δ为单个像素的大小。
这样可以得到欧氏场景坐标系和欧氏图像坐标系之间的映射关系： 郠?? 由于在该系统中各摄像机之间是相互独立的，所以各路成像出来的坐标都可以转换为同一场景坐标下的坐标。 狇 韻 姹R+逿 2.1 图像预处理 图像预处理的目的是改善图像数据，抑制不需要的变形或者增强某些对于后续处理重要的图像特征。由于SMT生产现场的非洁净因素造成CCD镜头上的尘埃等，易给图像带来较大的外界噪声。另外，图像的采集过程中也不可避免地引入了来自光路扰动、系统电路失真等噪声。因此，对图像进行预处理以消除这些噪声的影响是非常必要的。 对噪声平滑方法主要的要求是：既能有效地减少噪声，又不致引起边缘轮廓的模糊，同时还要求
SIPLACE 培训教材SIPLACE Training Material
目录 一、课程目标 (2) 1.1 总体目标 (2) 1.2 具体目标 (2) 二、特殊说明 (3) 2.1 西门子贴片机使用注意事项 (3) 三、SIEMENS 贴片机的结构 (4) 3.1 SIEMENS 贴片机结构 (4) 3.2 Siplaces 80S - 20 机器结构介绍 (4) 3.3 Siplaces 80S - 20 贴片头介绍 (5) 3.4 旋转贴片头的12个站 (5) 四、SIEMENS贴片机的用户界面 (6) 4.1 贴片机用户界面的组成 (6) 4.2 贴片机用户界面菜单 (6) 4.3 错误及信息对话框 (7) 4.4 机器控制对话框 (7) 4.5 选择操作等级 (7) 五、SIEMENS贴片机的操作指南 (8) 5.1 生产线启动 (8) 5.2 操作指南 (8) 5.3 SIEMENS贴片机操作明细 (12) 六、SIEMENS 单项操作功能 (19) 七、送料器续料及操作步骤 (20) 7.1 送料器 (20) 八、故障描述/掉件率查询 (23) 8.1 故障描述 (23) 8.2 SIEMNES 常见错误分析及解决 (24) 8.3 掉件率查询 (25) 九、清洁步骤及PCP参数指导 (26)
一、课程目标 1.1 总体目标 西门子贴片机的特点是结构精巧，紧凑，易于调整。但是非正常规程操作，极有可能造成机器的损坏。 通过对本教材的系统学习，使学员能够正确利用工具及材料并掌握SIEMENS贴片机的操作方法和日常维护，实现正确操作。 1.2 具体目标 1.能正确识别生产工具，设备及所用材料 2.了解产品生产的整体工艺流程 3.了解机器的安全特征 4.可以根据操作指导对机器进行正确操作 5.进行自觉性维护和日常清理并保持5S
目前贴片机结构大致可分为四种结构：拱架式贴片机、复合式贴片机、转塔式贴片机和大型平行系统贴片机。 (1)拱架式贴片机。拱架式（又称动臂式）机器是最传统的贴片机，具有较好的灵活性和精度，适用于大部分元件，高精度机器一般都是这种类型，但其速度无法与复合式、转塔式和大型平行系统相比。不过元件排列越来越集中在有源部件上，比如有引线的QFP（Quad flat package，四边扁平封装器件）和BGA（Ball grid array，球栅阵列器件），安装精度对高产量有至关重要的作用。复合式、转塔式和大型平行系统一般不适用于这种类型的元件安装。 拱架式机器分为单臂式和多臂式，单臂式是最早先发展起来的现在仍然使用的多功能贴片机。在单臂式基础上发展起来的多臂式贴片机可将工作效率成倍提高，如美国Universal公司的GSM2贴片机就有2个动臂安装头，可分别交替对两块PCB（Print Circuit Board，印刷线路板）同时进行安装。绝大多数贴片机厂商均推出了采用这一结构的高精度贴片机和中速贴片机，例如美国Universal公司的AC72、荷兰Assembleon公司的AQ-1、日本Hitachi公司的TIM-X、日本Fuji 公司的QP-341E和XP系列、日本Panasonic公司的BM221、韩国Samsung公司的CP60系列、日本Yamaha公司的YV系列、日本Juki 公司的KE系列 （2）复合式贴片机。复合式机器是从拱架式机器发展而来，它集合了转塔式和拱架式的特点，在动臂上安装有转盘，像Siemens 的
Siplace80S25贴片机，有两个带有12个吸嘴的旋转头。Universal 公司也推出了带有30个吸嘴的旋转头，称之为“闪电头”，两个这样的旋转头安装在Genesis贴片平台上，可实现每小时60,000片贴片速度。从严格意义上来说，复合式机器仍属于动臂式结构。由于复合式机器可通过增加动臂数量来提高速度，具有较大灵活性，因此它的发展前景被看好，例如Siemens推出的HS60机器就安装有4个旋转头，贴装速度高达每小时60,000片。 （3）转塔式贴片机。转塔的概念是使用一组移动的送料器，转塔从这里吸取元件，然后把元件贴放在位于移动的工作台上的电路板上面。转塔式机器由于拾取元件和贴片动作同时进行，使得贴片速度大幅度提高。这种结构的高速贴片机在我国的应用也很普遍，不但速度快，而且历经十余年的发展技术已非常成熟，如Fuji公司的CP842E 机器贴装速度可达到0.068秒/片。但是这种机器由于机械结构所限，其贴装速度已达到一个极限值，不可能再大幅度提高。该机型的不足之处是只能处理带状料。 转塔式机器主要应用于大规模的计算机板卡、移动电话、家电等产品的生产上，这是因为在这些产品当中，阻容元件特别多、装配密度大，很适合采用这一机型进行生产。相当多的台资、港资电子组装企业以及国内电器生产商都采用这一机型，以满足高速组装的要求。生产转塔式机器的厂商主要有Panasonic、Hitachi、Fuji。
一、系统组成 1、照明系统 光源：可编程控制LED 照明方式： 在贴片机视觉系统中由于目标复杂多样，单一的光源常常顾此失彼，满足了几种元件的要求而对另外类型的元件又效果欠佳，几乎不可能有一种光源能够同时满足各种封装类型的元件检测要求。一般贴片机视觉系统都采用可编程控制LED光源，也就是可以根据不同的目标物选择不同的照明方式，相当于同时有几个光源可以照射的目标，这样就可以达到对每种目标都能够采集到足够对比度和清晰的图像。但是在本系统的实验中由于资金等原因，目前采用的是CCS环形光源一套，包括:双通道可控电源、外围直径为75mm的环形红色LED 光源以及与之相配套的漫射板。该光源系统既可实现手动256级亮度调节，也可以通过编程来实现光源亮度的调节。 2、高速运动图像采集：检测相机、基准相机、采集卡 选用CCD传感器摄像机 按20%的余量来计算，摄像机的视野范围为48*48，则摄像机的短边所具有的像素数目为1200。 图像采集卡 3、图像处理与元件定位算法 二、技术指标 1、视觉定位精度：±0.05mm，最小贴片角度0.05°； 2、运算处理时间 Chip元件，器件 3、识别范围 最小：0.6*0.3 最大：40*40
三、贴片头结构设计 （QSP-2 型贴片机）每个吸嘴系统有独立的Z 轴和T 轴，都是由无刷直流电机和编码器组成的闭环系统驱动，保证了系统的精度和速度。其中Z 轴使吸嘴上下移动以实现吸片/贴片动作，且有上下限位功能；T 轴绕Z 轴转动，用来调整吸取于吸嘴上的芯片相对于PCB 板上贴片位置的角度。
气动系统是贴片机的重要组成部分，在贴片机中，应用气动的部分包括停板和夹板机构、板支撑、吸嘴更换器、贴片头的取料和贴片（取料时建立真空，贴片时提供吹气）等都需要用到。一些送料器材也应用气动，如气动送料器、管式送料器和可移动送料车等。
全自动晶片焊线机视觉检测系统的研究 摘要：全自动晶片焊线机是晶片生产的关键设备之一，其视觉系统是设备的核心技术所在。视觉系统决定了晶片的检测和定位精度。本文详细介绍了基于机器视觉的全自动晶片焊线机的专用芯片视觉检测系统的工作原理和设计结构，着重阐述了视觉系统的软件和硬件设计过程，以及用于晶片检测定位的图像处理算法。实验表明系统在速度和精度上都可满足焊线生产的需求，对于自动晶片焊接设备的自动化、智能化和产业化有一定的参考意义。 关键词：自动焊线机，视觉检测，图像处理，晶片检测定位 Design on Vision Detection System of Automatic IC Wire Bonder Duan Jin，Wang Feng，Lu Jian, Zhu Yong, Jing Wenbo (Changchun University of Science & Technology, Changchun, 130022, China, Duanjin: duanjin@https://www.doczj.com/doc/334455411.html, ) （Jilin Kaichuang Electric technology Company, Changchun,130023,China） Abstract： The Wire bonding machine is one of the primary equipment for chip production. The machine vision system is very crucial in the process of wire-bonding. The structure and principle of vision detection system in high precision chip wire-bonder are introduced in this paper. The design of the hardware and software of the system are discussed, at the same time the arithmetic of image processing is presented. Experiment results shows that the method can effectively detecte and locate the chip. The speed and accuracy of the system are good enough to meet the practical application requirement. Key words：Wire bonder, Vision detection, Image processing, Chip detection & location 0．引言 表面组装技术（SMT Surface Mounting Technology）使现代电子组装的重量减轻，体积缩小，成本降低，是目前电子组装行业最流行的技术和工艺，具有重要的应用价值。目前，我国已经成为世界最大的IC晶片消费国之一。但是我国现在80%的IC晶片却是依赖国外进口的，其主要原因是表面组装设备依赖进口，没有自主知识产权。由于国外厂商都对核心技术采取严密的技术保密，我国表面自动组装技术与国外先进水平相比有着明显差距，特别是在组装设备的精度和速度等的重要指标上[1][2][3]。 SMT生产线通常由表面涂敷设备、贴片机、焊接机、丝印机、清洗机、测试设备等表面组装设备组成。其中关键设备——焊接机（Wire Bonder），更是国外各大电子设备公司激烈竞争的对象[4]。国内已有技术成熟的商品化贴片机[1，5，6]，但是国产的晶片焊线机基本还停留在半自动或较低的全自动水平，且产业化水平较低。
基于DSP的SMT贴片机运动控制卡设计 易思伟 胡勇 宋张 龙绪明 易思伟先生，西南交通大学硕士研究生； 胡勇先生，硕士研究生； 宋张先生，硕士研究生； 龙绪明先生，硕士研究生。 关键词：DSP控制 PID前馈 PCI总线 伺服系统 一序言 SMT贴片机是一个视觉机器人系统，由X-Y-Z-q 4个自由度机械手，PCB板传输定位系统，元器件上料系统和视觉系统构成。决定贴片速度和精度是机械手的运动控制。开放式的运动控制技术利用了近年来电子、网络通信、计算机和控制理论等领域的新成果，通过对以电机驱动的执行机构等设备进行运动控制，以实现预定运动轨迹目标的装置，用于完成多个运动轴(2～32轴)位置、速度和同步的控制。本运动控制系统的任务是研制高速高精度视觉贴片机DSP多轴运动控制卡，同时实现4个轴(如图1)的位置控制，研究高速度、高加速度运动与贴片精度的难题。 二系统设计 贴片机主要包括两个传送机构。一个是X-Y传送机构(X-Y平台)；另一个是Z与q传送机构。贴
片机的精度和进度主要是由X轴和Y轴运动传动机构决定的。高精度的闭环位置控制系统一般采用滚珠丝杆传送机构。电子尺线性编码器将贴片机的实际位置直接反馈，比旋转轴编码器更精确，可靠性高，不受机械磨损的影响。Z轴运动主要是适应不同PCB板厚和不同元器件的高低，Z轴由气动驱动，步进电机/伺服电机驱动丝杆3种，有些贴片机还采用球形花键克服丝杆转动时径向的抖动，对于贴细间距器件用途很大。q运动精度对贴片精度影响很大，分辨率要高。 贴片机运动控制卡系统与贴片机控制系统总体框架如图2所示。 运动控制卡以美国TI公司的16位定点DSP TMS320LF2407A为核心微处理器，它集成了编码器信号采集和处理电路，D/A输出电路，扩展存储器电路和DSP—PC机通信电路。PC机把粗插补的数据通过PCI总线传递给轴控制卡系统，DSP通过对光电编码器反馈信号处理电路的结果分析，计算出与给定位置的误差值，再通过软件PID＋前馈算法调节器获得位置控制量，计算出速度控制量，产生的输出信号经D/A转换将模拟电压量送伺服放大器，通过对伺服电机的控制实现对位置的闭环控制。 1. DSP部分 我们选用TI公司的TMS320LF2407A型DSP。这主要是由于其具有以下一些特点： (1)采用高性能静态CMOS技术，使得供电电压降为3.3V，减小了控制器的功耗；30MIPS的执行速度使得指令周期缩短到33ns(30MHz)，从而提高了控制器的实时控制能力； (2)片内有高达32k字节×16位的FLASH程序存储器；高达2.5k字×16位的数据/程序RAM；544字双端口RAM；2k字的单口RAM； (3)两个事件管理器模块EV A和EVB，每个均包括如下资源：两个16位通用定时器；8个16位的脉宽调制(PWM)通道，可以实现三相反相器控制、PWM的中心或边缘校正、当外部引脚PDPINTX/出现低电平时快速关闭PWM通道；防止击穿故障的可编程的PWM死区控制；对外部事件进行定时捕获的3个捕获单元；片内光电编码器接口电路；16通道的同步A/D转换器。事件管理器模块适用于控制
. 随着电子设备对小型,轻型,薄型和可靠性的需求,促使各种新型器件特别是细微间距器件得到迅速发展,被越来越多的用在各类电子设备上,于是对SMT中的关键设备----贴片机的贴片精度提出了更高的要求.本文从应用角度对FUJI(主要是IP3和CP6)和SIEMENS(S80F)贴片机的视觉系统进行了详细对比. 1,机器视觉系统的原理 贴片机视觉系统是以计算机为主体的图象观察,识别和分析系统.它主要采用摄象机为计算机感觉的传感部件,或称探测部件.摄象机感觉到在给定视内目的物的光强度分布,然后将其转换成模拟电信号,再通过A/D转换器被数字化成离散的数值,这些数值表示视野内给定的平均光强度,这样得到的数字影象被规则的空间网格覆盖,每个网格叫做一个像元.显然,在像元阵列中目的物影象占据一定的网格数.计算机对包含目的物数字图象的像元阵列进行处理,将图象特征与事先输入计算机的参考图象进行比较和分析判断,根据其计算结果计算机向执行机构发生指令. 在机器视觉系统中灰度分辨率.灰度值法是用图象多级亮度来表示分辨的大小,灰度分辨率规定在多大的离散值是机器给定的测量光强度,需要处理的光强越小,灰度分辨率就越高. 2,视觉系统的构成 贴片机视觉系统由视觉硬件和软件组成.硬件一般由影象探测,影象存储和处理以及影象显示3部分组成. 摄象机是视觉系统的传感部件,用于贴片机的视觉采用固态摄象机,CCD摄象机.固态摄象机的主要部分是一块集成电路,集成电路芯片上制作有许多细小光敏元件组成的CCD阵列,每个光敏元件输出的电信号与被观察目标上相应反射光强度成反比,这一电信号作为一像元的灰度被记录下来.象元件坐标决定了该点在图象中的位置. 摄象机获取大量信息有微处理机处理.处理结果由工业电视显示.摄象机与微处理机,微处理机与执行机构及显示器之间有通讯电缆连接,一般采用RS232串行通讯接口. 3,视觉系统的精度 影响视觉系统精度的主要因素是摄象机的像元数和光学放大倍数.摄象机的像元数越多,精度就越高;图象的放大倍数越高,精度就越高.因为图象的光学放大倍数越大,对于给定面积的象元数就越多,所以精度就越高.在FUJI的IP3上,在贴脚宽0.15MM的器件时就采用了精密的需要.不过,放大倍数过大,寻找器件更加困难,容易丢件,降低了帖装率.所以要根据实际需要选择合适的光学放大倍数. 4,FUJI和SIEMENS视觉系统的比较 1,PCB的精确定位 FUJI的IP和CP均有一个专用的MARK CAMERA,用来获取PCB上的标是点位置,大小和形状,读取中心位置.在PCB进行定位时,PCB上需要至少2个表示点(基于X,Y TABLE水平的状态下)依次围绕每个表示点中心,在一定范围内搜索,如未发现目标,就扩大搜索范围(程序中可设定).确定表示点位置后,与程序中的坐标比较,判断的出偏差,具体反映在X,Y,Q3个值只能感，然后来修正贴装坐标,SIEMENS也大致相同. 2,器件检测和定心 FUJI使用一大一小2个摄象机进行不同元件的识别和对中,同时执行检测功能.对于不同的器件使用不同的照射方式,J型脚(PLCC,SOJ,BGA)采用前灯
第四章贴片机识 一、贴片机在SMT中的发展应用 随着电子产品的发展，现代高科技的需要，电子零件以越来越精细，元件结构也由以前的DIP直插件发展到表面贴装件，各种IC的形状也正朝向SMT 件的形状发展，很明显的一种情况为芯片的包装，以由过去的QFP、PLCC向BGA 方向发展，这都是电子产品随科技发展的必然趋势，0603（1608）件在人的肉眼下可以操作已到了极限，同如QFP在现所允许的体积下已不能满足新时代的要求，产生了BGA，同样的主板在大量SMD件下手工是无法有效生产一样，贴片机在SMT中的发展领域是自然的。 二、 YAMAHA贴片机简介 1． YVL88Ⅱ为Laser/Vision Mounter(激光/视觉多功能贴片机)YVL88Ⅱ是YAMAHA系列中的一种，它的功能体现在可以贴装电阻、电容片件尺寸在1005以上的范围，和各种形状的QFP、PLCC以及BGA。 2．YAMAHA贴片机的电压要求。 2.1 HYPER系列、YVI2U/Ⅱ、YV100、YVL80/88、YV64/YV64D/YV100/HSD等为单相AC200V+10%，50HZ 2.2 YV112Ⅲ、YV100Ⅱ、YVL88Ⅱ等为三相AC380V±10%，50HZ 2.3 通过对变压器接线的改变，单相电压适用范围为220-240V±10%，三相电压范围为200-416V±10% 3. YAMAHA贴片机的压缩空气要求。 3.1 空气压力应大于5.0kg/cm2，否则当检测系统检测到小于此值时，将会出于安全考虑停止 机器工作并报警，同时如果气压达不到，吸料会经常出错。 3.2 空气必须经过过滤或干燥后的干净气体。如果气体含有水份、油、灰尘时，机器就不能正 常工作，电磁阀、滤芯、传感器、密封件等部件也会加速老化。 4. YAMAHA贴片机的环境要求 4.1 室温应为24℃左右，温度太低或太高都将对机器的机械运动部份和控制箱时的控制模块 产生不良影响。 4.2 车间是封密无尘的，当空气中灰尘较多时，它们也会影响到机械运动部份和传感器灵敏度。 4.3 贴片机周边不能有产生较大机械振动和电磁干扰的其它设备，以免影响贴片机的正常工 作。 5. YAMAHA贴片机对PCB板的要求 5.1 尺寸最小：L50×W50mm 最大：L457×W407mm 其最大尺寸会因机器型号或安装的选择不同而不同。
本文基于MYDA TA MY12型贴片机阐述。 我们开始生产前一般要载入程序，无论是单板还是平板其实载入的只是一个类似于文件夹的东西，真正的程序文件其实的单板程序，即PCBS。 单板程序中分为三大部分，一部分是元件清单，右上方是提示菜单栏，右下方是元件属性。在提示菜单栏中需要注意的主要有：F1，使用摄像头，这个功能我们编程时肯定会频繁地用到。F2，修改程序，这里面可以修改程序的定位点等属性。F4，基板尺寸，就是使用摄像头对印制电路板的尺寸定位。F8，替换元件，就是把一个元件替换成另外一个元件，确定后悔出现一个对话框，上面的文本框是要被替换的元件，下面的文本框填写要替换成的元件名称，再次点击确认后，会出现三个选项：1.仅替换本程序；2.替换所有包含本PCBS 的程序；3.替换所有程序中的该元件。 F2进入修改菜单后，我们可以修改定位点等信息，那么选择定位点需要注意哪些方面呢？第一直径：标准的定位点为1mm直径，但是在没有专门的定位点的情况下，我们也会选取过孔作为定位点，需啊哟注意的是尽量不要选取φ3或以上螺钉孔作为定位点，因为定位点过大会导致贴装偏移。第二颜色，选择过孔并且有夹具的时候可能会导致背景色对比度降低，可以在夹具上打孔。第三偏差，如果偏差过大也会导致贴装偏移，过小则会导致定位点识别不能通过。 元件清单这方面不用多说，编程的时候就应该很了解它的构成，元件主要四种状态：无标示；S，不贴；M，已贴；D，本块单板不贴。M,D都可以用空格键选择、更改。 元件属性这块，第一行肯定是元件位号，然后是元件名称，然后是封装，接着是三项我们不用的选项，再接下来就是是否贴装、是否点胶，然后还有元件的方向，位置，以及定位点，也就是说我们可以为每一个元件都设置一个定位点。 在编程的时候，我们一般只输入元件名称的前半部分，然后在元件库里找到相对应的元件名称。有时候元件库里并没有相符的元件名称，这时我们需要新建一个元件，那么新建一个元件需要注意哪些问题呢？ 元件名称可以直接按照明细表或者BOM单里的名称直接输入，然后就是找一个合适的封装。接下来要检查下方的“贴装”选项必须是“yes”，不然程序是不会贴装该元件的。接着是元件的料盘种类，应该有三个选项：带装，盘装以及未知。接下来检查抛料位置，如果是带装元件选择“最近的抛料盒”即可，如果是元件是盘装，最好选择“放回去”。有极性元件一定要把极性选项改为“yes”，不然会贴反。最后就是歩径和角度了，只有歩径为2mm 的元件需要提前修改歩径，因为一般默认歩径为4mm，不注意的话容易造成抛料；角度默认为-90° 很多时候我们新建元件时是找不到合适的封装的，这个原因是多方面的，最主要是我们以前新建元件封装名称时没有注意它的可读性和可移植性。要新建一个封装需要注意的问题很多，下面我来详细阐述一下： 第一名称。要实现封装的可读性和可移植性，在命名方面就需要注意，以前我们新建元件封装直接使用元件名称，这样的好处是方便修改，但是这就导致了它不具有以上两点特性。所以我们命名时应该以元件的封装类型作为新建封装的名称的前缀，后缀必须是能够区别于其他同类型封装且具有可读性的，建议采用元件名称。比如要新建一个LTC12345的LCC 封装，就应该写成LCC-LTC12345，还可以再加上一些具体数据，比如引脚间距等。 第二步就是修改封装的属性。元件的长宽高和厚度可以用卡尺测得。需要注意的是厚度太厚这容易侧立，太薄则容易贴飞。选择标准单头则根据元件的大小来确定，A12~A24是从小到大排列的，A12可以吸取0603的元件，而A24可以吸取宽度为7mm左右的TSSOP 元件，C23是我们最大的吸嘴，C14则是最小的吸嘴，A34，B23，B24都是吸取柱形元件的吸嘴。
Mirae SMT Vision Manual 2000 / 9 / 25 MRC Vision室 目录 ? 1. 零件的检查 ? 2. MARK的检查 ? 3. 设定及检验事项 ? 4. 关于Vision的命令语 1. 零件的检查 ?目前适用的VISION检查方式大致分为下列几大类 –Square Chip Component –LEAD CHIP –IC类 –Ball type 零件 –Connector ?零件VISION检查时根据上述五大类来选择适当的 DB. 1.1 Square Chip Type ?称为CHIP的零件是各个角成直角的四角型的零件. ?对于CHIP类可以根据零件的影像特性来分类. 分成这样的小分类理由是各个零件都有可以区分的特性. 知道这个特性之后就算没有零件DB的零件也可以根据其特性来做代替 DB. –电阻(Square Chip Resistor) –电容(Square Chip Capacitor) –Melf Type –Array 零件(Chip Array) –其它类 1.1.1 Square Chip Resistor ? 1.1.1.1 零件特征 ? 1.1.1.2 基本算法 ? 1.1.1.3 错误编号 ? 1.1.1.4 对于各个错误的措施 1.1.1.1 零件特征 ?电阻的特征是底面(VISION检查时看到的)亮和直四角型这两点. 还有目前VISION算法上为了增加精密度而强化了限制条件所以必须只有电阻使用此分类. ?电阻的上面(吸嘴吸到的面)相对看来比较黑所以这是一种判断零件是否翻过来的重要标准. ?因为检查的限制条件严格所以面不均匀的零件有可能检查就有问题. 这种零件需要用别的DB来代替. 1.1.1.2 基本算法
Welcome: xmlong@https://www.doczj.com/doc/334455411.html, Welcome: xmlong@https://www.doczj.com/doc/334455411.html, https://www.doczj.com/doc/334455411.html, 西南交通大学 常州奥施特信息科技有限公司 国产高端贴片机软件系统开发 龙绪明
Welcome: xmlong@https://www.doczj.com/doc/334455411.html, Welcome: xmlong@https://www.doczj.com/doc/334455411.html, 1.SMT制造技术的发展 全球68%电子制造产业在中国，中国电子制造产业50%在珠三角, 30%在长三角。 国产SMT 设备品牌 1% 腾世泰姆瑞汉诚通翌贝拓贴片机30% 复蝶思泰克SPI 70% 50% 30% 40%80% 50% 70% 市场占有率卓茂福斯托新泽谷 安达腾盛日联神州振华兴凯格德森、日东日东、劲拓科隆威、安达、和西 国产品牌 返修站 挿件机 点胶涂覆AXI AOI 印刷机 波峰焊再流焊设备名称 SMT 电子组装技术向着敏捷、柔性、集成、智能、环保的方向发展
2.贴片机的关键技术 1.高速度高精度运动控制技术 2.视觉技术 3.软件技术 4.精密机械Welcome: xmlong@https://www.doczj.com/doc/334455411.html, Welcome: xmlong@https://www.doczj.com/doc/334455411.html,
Welcome: xmlong@https://www.doczj.com/doc/334455411.html, Welcome: xmlong@https://www.doczj.com/doc/334455411.html, 1.贴片头(Z 轴,θ轴,吸嘴,下视)6.1.控制箱 6.4.面板和示教盒 5. 视觉系统(下视,上视) 4.送料器架和吸 嘴座 3.PCB 传动(轨道调宽,皮带传输,定位针,平台上升) 2.X-Y 轴 6.5.气路板 6.3.步进驱动箱6.2.AC 驱动箱 2.1. 贴片机结构
SMD贴装设备结构种种之比较 1．引言 SMT组装厂在投资判断新贴装设备的能力时，设备的制造成本（COP）及适应性是两个重要因素。目前，SMD贴装设备类型众多，令人迷惑。本文通过SMD贴装设备结构的特征，制造者能正确判断在特定生产环境的设备能力，并对不同类型贴装设备在各种应用要求的适应性进行比较。 2.贴片机的基本结构 2.1X-1，Y-1，Y-2结构 X-1，Y-1，Y-2三种结构十分类似，Y-2是两台Y-1简单安装在一个基座上。上述三种结构的贴片基本构件有：单个或双架空梁架上装有多个贴装头，现在大多数设备在吸持与贴装之间配置‘飞行对中’（On-the-fly）光学视觉检测系统。梁架的两边配置安装送料器件装载量不受限制的优点。 吸持与贴装操作同时进行，又节省为器件对准梁架的运动，提高了系统SMD的贴装产量。
PCB单向传动轴的运动与梁架伺服系统增强了贴装精度，Y-1建成通过式或T形结构，可与SMT流水线灵活组合。 这种结构的缺点有：相对长的梁架行程对贴装产量起到负面影响，中贴装过程中，PCB的运动对板上先巾SMD器件上施加一个加速度力。对小型尺寸器件贴装对准吸持，必需配置智能电动送料器。华夫盘送料器需要配置往复梭或行列检拾装置。设备占有生产场地面积较大。Y-2贴片机，需要两边进行操作。Y-1贴片机在同一个导轨上安装两个往复梭装置为避免碰撞及Y-2贴片机复杂的PCB装载都会给贴装时间带来损失。 2.2转塔结构 塔结构是高速贴片机（Chipshooting）最常见的一种贴片机结构。在理想条件下，这种结构贴片机的SMD贴装产量达到40cph. 设备通常配置12-24个贴装头，每个贴装有3-6个吸嘴，能在飞中（On-the-fly）更换。从运动的送料台上吸持器件，同时在转塔的相对面贴装器件。PCB固定在X/Y轴向运动将PCB对准需要贴装的位置。器件吸持检查，器件予旋转，视觉检查，对准最种旋转定向定位等操作都同时发生在器件吸持与器件贴装之间。有些转塔结构贴片机配置一种组合送料器库，能向贴装头送给铁装器件，同时，装载区快