專利名稱：改進(jìn)的用于組裝元件的半自動(dòng)取放機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)型的用于表面安裝設(shè)備(Surface Mount Devices)和小間距部件的半自動(dòng)取放機(jī)。
傳統(tǒng)的引入電子元件通過孔洞安裝和焊接在PCB的背面。由于傳統(tǒng)的引入元件通過PCB的孔洞安裝，因此稱之為透孔型元件，反之，表面安裝設(shè)備(SMD)是不用安裝孔而安裝和焊接在印刷電路板表面上的電子集成電路與元件。
用于表面安裝設(shè)備的取放機(jī)是一種在電子工業(yè)中可廣泛應(yīng)用于在PCB上安裝SMD元件的機(jī)電系統(tǒng)。
目前在國際市場上可得到這種機(jī)器的以下三類產(chǎn)品i.人工的ii.半自動(dòng)的iii.全自動(dòng)的人工取放機(jī)人工取放機(jī)有一真空拾取頭、一PCB支持架和用于容置IC送料器的支架。在拾取嘴壓在要拾取的IC上時(shí)，或當(dāng)放置時(shí)壓在PCB上時(shí)，可自動(dòng)地啟動(dòng)或解除真空。然而這類機(jī)器僅用于需在PCB上放置很少SMD元件及這種PCB的數(shù)量較少的情況。
半自動(dòng)取放機(jī)半自動(dòng)機(jī)器使用計(jì)算機(jī)部分地控制精確拾取SMD元件并放置到PCB上的工作。計(jì)算機(jī)輔助操作者進(jìn)行該P(yáng)CB的組裝工作。這類機(jī)器在計(jì)算機(jī)的控制下可幫助操作者自動(dòng)地拾取正確的SMD元件并將這些元件精確地放置到PCB上。這類機(jī)器在對一種類型的PCB組裝的年需求總量達(dá)到數(shù)百個(gè)的小到中等規(guī)模的生產(chǎn)中很有用。
全自動(dòng)取放機(jī)用于SMD的全自動(dòng)取放機(jī)是由計(jì)算機(jī)完全控制的，這類機(jī)器在PCB組裝量達(dá)到數(shù)千個(gè)的大規(guī)模組裝中很有用。這類系統(tǒng)的出產(chǎn)率比起半自動(dòng)機(jī)器來要高很多。
傳統(tǒng)的半自動(dòng)取放機(jī)子部件圖5顯示了半自動(dòng)取放機(jī)的方框圖。傳統(tǒng)的半自動(dòng)機(jī)器包含以下子部件(i)支架和送料器部件(ii)轉(zhuǎn)盤部件(iii)X，Y部件(iv)X，Y空氣制動(dòng)部件和空氣壓縮機(jī)(v)拾取頭部件，真空開/關(guān)控制和真空泵(vi)拾取頭的Z和Θ部件(vii)用于容置PCB的安裝框(viii)可移動(dòng)的扶手(Hand Rest)(ix)具有CCD攝像機(jī)和監(jiān)視器的觀測儀部件(PeriscopicAssembly)(x)微控制器和機(jī)電硬件/軟件(xi)計(jì)算機(jī)控制(xii)RS-232接口(xiii)PCBi)支架和送料器部件支架部件完成容置多達(dá)12個(gè)送料器的功能。有15個(gè)這種可互換和被編碼的支架。
送料器部件容置在PCB組裝中用于供應(yīng)SMD元件的棒狀送料器。
微控制器子部件根據(jù)相應(yīng)LED的發(fā)光檢查支架編碼并識別送料器，從而幫助操作者從正確的支架和送料器中拾取元件。
ii)轉(zhuǎn)盤部件轉(zhuǎn)盤部件完成為PCB組裝提供零散SMD元件的功能。轉(zhuǎn)盤部件包含40個(gè)托盤以容置零散的SMD元件。機(jī)器的起動(dòng)操作中該托盤被編碼。這個(gè)部件安裝在步進(jìn)電機(jī)上。微控制器子部件操作步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行動(dòng)作，以使正確的托盤入位從而拾取用于組裝的SMD元件。微控制器子部件根據(jù)左/右LED的相應(yīng)發(fā)光幫助操作者從左或右轉(zhuǎn)盤中拾取元件。
iii)X，Y部件這個(gè)部件容置拾取頭部件。在國際市場上可獲得的半自動(dòng)機(jī)器中的X，Y部件使用1.0mm分辨率的簡單線性刻度。這個(gè)部件以1.0mm分辨率提供拾取嘴的X、Y坐標(biāo)，這使SMD元件的X、Y放置坐標(biāo)達(dá)到±1.0mm的精度。
iv)空氣壓縮機(jī)和X、Y空氣制動(dòng)部件空氣壓縮機(jī)為X、Y空氣電磁閥提供空氣。X、Y空氣制動(dòng)機(jī)構(gòu)含有執(zhí)行制動(dòng)X、Y滑塊的X、Y動(dòng)作的功能的空氣電磁閥。
v)拾取頭部件，真空開/關(guān)控制和真空泵真空拾取頭部件通過真空開/關(guān)控制執(zhí)行SMD元件的取放操作。操作者必須人工地在X、Y滑軌上移動(dòng)拾取頭部件。真空控制通過安裝在拾取頭上的兩個(gè)接近傳感器實(shí)現(xiàn)使真空開和關(guān)的功能。真空泵執(zhí)行產(chǎn)生拾取元件所必需的真空的功能。
vi)拾取頭的Z和Θ部件Z動(dòng)作部件在SMD元件的取放操作期間完成降低拾取嘴的功能。一個(gè)電磁的螺線管式繼電器安裝在拾取頭部件上。當(dāng)操作者試圖在錯(cuò)誤的取放坐標(biāo)處放下真空拾取嘴時(shí)，這個(gè)繼電器會(huì)自動(dòng)由微控制器子部件激活。拾取頭的θ動(dòng)作部件提供SMD元件的旋轉(zhuǎn)的功能以便使它能夠在放置期間被對準(zhǔn)。
操作者人工地控制Z和θ動(dòng)作。
vii)用于容置PCB的安裝框架安裝框架完成容置將向其安裝元件的PCB的功能。在完成PCB組裝后，操作者必須人工卸下PCB。
viii)可移動(dòng)的扶手符合人機(jī)工程學(xué)的可移動(dòng)扶手完成在沿著X、Y軸移動(dòng)拾取頭時(shí)向手臂提供牢固的支撐。
ix)觀測儀部件和CCD攝像機(jī)觀測儀部件通過CCD攝像機(jī)完成將放大的俯視圖像提供到視頻監(jiān)視器上的功能，同時(shí)地且無視差地顯示出小間距SMD元件的所有四邊。
x)微控制器及電子硬件和機(jī)器軟件在國際市場上可獲得的半自動(dòng)機(jī)器還具有電子硬件和基于微控制器的軟件，以與基于計(jì)算機(jī)的用戶界面軟件相協(xié)調(diào)控制該機(jī)器的各個(gè)功能。
微控制器和相關(guān)的電子設(shè)備在該機(jī)器中完成下列功能(i)支架部件的辨識(ii)送料器的辨識(iii)轉(zhuǎn)盤部件的旋轉(zhuǎn)(iv)具有±1.0mm的放置坐標(biāo)分辨率的X、Y空氣制動(dòng)的操作(v)Z制動(dòng)的操作(vi)通過RS-232接收和發(fā)送數(shù)據(jù)給計(jì)算機(jī)(vii)發(fā)送拾取嘴的X、Y坐標(biāo)給計(jì)算機(jī)(viii)發(fā)送SMD元件的組裝完成狀態(tài)該電子設(shè)備硬件和機(jī)器軟件是圍繞用于控制該機(jī)器的各個(gè)功能的微控制器開發(fā)的。微控制器軟件被嵌入在EPROM中。
xi)計(jì)算機(jī)控制在國際市場上可獲得的半自動(dòng)機(jī)器使用DOS作為操作環(huán)境，并為該機(jī)器的操作提供多個(gè)協(xié)助元件組裝過程的菜單，如下所示a)文件(File)菜單新建New、打開Open、另存為Save as、關(guān)閉Close、退出Exit文件菜單完成打開/關(guān)閉或保存數(shù)據(jù)文件的操作。
b)編輯(Edit)菜單表格(Table)、脫機(jī)/聯(lián)機(jī)(Offline/Online)表格子菜單完成在一個(gè)如取放位置的X、Y坐標(biāo)等的表中編輯或輸入數(shù)據(jù)的操作。
表格菜單下的多個(gè)選項(xiàng)是插入(Insert)、粘貼(Paste)、刪除(Delete)、標(biāo)記(Mark)、告知(Teach)、排序(Sort)和ESC。
脫機(jī)/聯(lián)機(jī)子菜單完成在該表格中編輯聯(lián)機(jī)或者脫機(jī)數(shù)據(jù)的操作。在聯(lián)機(jī)編輯數(shù)據(jù)期間，機(jī)器應(yīng)保持打開。
c)開始(Start)菜單偏移量(鍵入偏移量、告知偏移量)和組裝子菜單偏移量子菜單選項(xiàng)向元件的X、Y放置坐標(biāo)提供偏移值。這可以通過鍵入(Key in)或者自動(dòng)地告知(Teach)給計(jì)算機(jī)。
組裝子菜單選項(xiàng)提供了逐行地按表格子菜單中定義的表格來組裝SMD元件的功能。
在組裝子菜單下可提供給用戶的各個(gè)選項(xiàng)是i.從行號開始組裝ii.從保存的位置開始組裝iii.保存當(dāng)前組裝行號iv.切換到圖形屏幕v.顯示當(dāng)前行號vi.顯示真空拾取嘴的X、Y坐標(biāo)vii.顯示元件的方向組裝子菜單在一個(gè)文件以及動(dòng)態(tài)數(shù)組中存儲(chǔ)由該機(jī)器組裝的元件的名稱。
d)打印(Print)菜單全部(All)，選擇范圍(Select range)打印菜單完成打印表格的全部或者選定范圍的功能。
e)環(huán)境(Environment)菜單環(huán)境菜單包含下列子菜單端口設(shè)置、組裝設(shè)置(PCB類型號、PCB號和跳過行號)、元件的最大數(shù)目。
端口設(shè)置子菜單完成設(shè)置計(jì)算機(jī)與該機(jī)器通信用的通信口號的操作。
PCB類型號、PCB號子菜單完成定義PCB的這些參數(shù)的操作。
跳過行號(Skip Line Number)子菜單完成存儲(chǔ)在執(zhí)行開始菜單的組裝子菜單期間在表格中要跳過的行號。
元件最大數(shù)目子菜單完成定義編輯菜單中的表格的最大行數(shù)的功能。用戶能夠提供在該表格中的SMD元件的各個(gè)參數(shù)。通過使用開始菜單中的組裝子菜單，在國際市場上可獲得的機(jī)器按行方式的SMD元件的組裝可組裝多達(dá)999個(gè)元件。
f)幫助(Help)菜單這個(gè)菜單向用戶提供聯(lián)機(jī)幫助。
i)RS-232接口模塊在計(jì)算機(jī)和機(jī)器的微控制器之間提供物理連接，ii)PCB是將在其上組裝SMD元件的印刷電路板。
現(xiàn)有技術(shù)公開a).http//www.kmmnet.com/circuit.htnilb).http//www.harotec.ch/haro_o.htmlc).http//www.essemtec.com/english/products/pro_body_index.htmld).http//www.khbenz.co.uk.mansemi.htm
本發(fā)明的另一目的是在X、Y軸的390毫米的長度上對拾取頭的人工動(dòng)作實(shí)現(xiàn)±0.1mm的SMD元件放置精確度。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種新的夾持設(shè)備以防止破壞支承面。
本發(fā)明還有另一目的是提供一種用以控制所述機(jī)器的利用面向?qū)ο蟮姆椒ǖ能浖?br> 本發(fā)明的又一個(gè)目的是在該軟件中提供統(tǒng)計(jì)菜單選項(xiàng)，以使該機(jī)器按PCB提供SMD元件的統(tǒng)計(jì)、及關(guān)于經(jīng)由該機(jī)器組裝在該P(yáng)CB上的SMD元件的統(tǒng)計(jì)數(shù)字。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供環(huán)境菜單軟件的轉(zhuǎn)換選項(xiàng)，它使得這個(gè)機(jī)器可兼容地直接與ORCAD PCB板定義(*.brd)文件鏈接。元件放置的X、Y坐標(biāo)、元件的方向、元件的名稱、元件的位置能夠直接從ORCAD板定義(*.brd)文件中載入該機(jī)器編輯菜單選項(xiàng)的表格中。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供用于這個(gè)機(jī)器的環(huán)境菜單軟件的最大數(shù)目元件選項(xiàng)，它使得這個(gè)機(jī)器每一PCB最多組裝2000個(gè)SMD元件。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供環(huán)境菜單軟件的度量選項(xiàng)，以便使該機(jī)器可兼容地在米制和英寸下工作。
對本發(fā)明的詳細(xì)描述因此，本發(fā)明提供了一種用于在印刷電路板上組裝小間距和標(biāo)準(zhǔn)表面安裝設(shè)備(SMD)元件的改進(jìn)的半自動(dòng)取放(SAPP)機(jī)，所述機(jī)器包含一個(gè)高精度的X、Y級段子部件、一個(gè)導(dǎo)引塊子部件、X、Y制動(dòng)部件、一個(gè)安裝在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的面向?qū)ο蟮挠脩艚缑孳浖考?、一個(gè)用于控制所述機(jī)器、嵌入在所述機(jī)器的微控制器子部件的EPROM中的機(jī)器軟件。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中所述微控制器軟件嵌入在EPROM中，在該實(shí)施例中圍繞Intel 8032微控制器開發(fā)的用于控制該機(jī)器的的各個(gè)功能的電子硬件和機(jī)器軟件。
本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中最低的硬件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是Pentium-II。
本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，有用于在印刷電路板上無誤差地組裝小間距和標(biāo)準(zhǔn)表面安裝設(shè)備(SMD)的一個(gè)高精度的X、Y級段子部件以及視覺導(dǎo)引設(shè)備。
另外，本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，X、Y級段子部件提供了通過具有0.02mm分辨率的光學(xué)線性編碼器系統(tǒng)感測的拾取頭動(dòng)作的X和Y位置坐標(biāo)。
本發(fā)明的另一實(shí)施例中，通過X、Y子部件，在X、Y軸的390毫米的長度上對拾取頭的人工動(dòng)作實(shí)現(xiàn)±0.1mm的X、Y放置精度。
本發(fā)明的另一實(shí)施例中，嵌入在EPROM中的一個(gè)軟件通過用于鎖定拾取頭的X、Y運(yùn)動(dòng)、具有±0.1mm的SMD元件的X、Y放置坐標(biāo)精確度的電子硬件，激勵(lì)氣動(dòng)的空氣阻力制動(dòng)。
本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了精確的拾取頭的θ旋轉(zhuǎn)，以便能夠在PCB上放置元件期間使拾取頭連同SMD元件一起被精確地旋轉(zhuǎn)用于和PCB墊片對準(zhǔn)。
此外，本發(fā)明還有另一個(gè)實(shí)施例提供了一種新穎的夾緊設(shè)備，其被用來提供對PCB支持架的底板的足夠夾緊，并且還保護(hù)在該板和底座之間的支承面以防受到夾緊螺釘?shù)膭澓?損害。
此外，本發(fā)明還有另一個(gè)實(shí)施例提供了一種改進(jìn)的具有無震動(dòng)結(jié)構(gòu)的SAPP機(jī)器，以通過使用精細(xì)可調(diào)的空氣阻力制動(dòng)來放置元件。
另外，本發(fā)明還有另一個(gè)實(shí)施例提供了一種改進(jìn)的具有X、Y氣動(dòng)空氣制動(dòng)的SAPP機(jī)器，以通過自動(dòng)地在具有+0.1mm精確度的正確的X、Y放置坐標(biāo)位置上鎖定拾取頭，來允許拾取頭盲目飛行到正確的位置。
此外，在本發(fā)明還有的另一個(gè)實(shí)施例中，使用了一種簡單的電磁螺線管來制動(dòng)Z運(yùn)動(dòng)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在X和Y運(yùn)動(dòng)中應(yīng)用了Z制動(dòng)，以使用戶不能從錯(cuò)誤的位置中拾取/放置元件。
在本發(fā)明還有的另一個(gè)實(shí)施例中，Z制動(dòng)在正確的X、Y放置坐標(biāo)處獲得釋放，以便使操作者能夠在PCB上放置元件。
本發(fā)明還有另一個(gè)實(shí)施例提供了拾取頭，其中當(dāng)在元件上稍微地壓住拾取頭尖端時(shí)自動(dòng)地激活真空，并且當(dāng)在放置同時(shí)稍微地在PCB上壓住元件時(shí)，使真空無效。
本發(fā)明還有的另一個(gè)實(shí)施例提供了人機(jī)工程的可移動(dòng)扶手，它在移動(dòng)拾取頭的X、Y坐標(biāo)的同時(shí)對手臂提供牢固的支持，以便在放置元件的同時(shí)對手臂進(jìn)行牢固支撐。
本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了一個(gè)觀測儀系統(tǒng)，結(jié)合了CCD攝像機(jī)和一個(gè)用于同時(shí)和無視差地顯示小間距SMD的所有四邊的放大的上層圖像的彩色監(jiān)視器。
在本發(fā)明還有的另一個(gè)實(shí)施例中，所述鏡面的布置以及在PCB支持架下面的背景光照亮了PCB區(qū)域，以便減少對操作者的眼睛疲勞并且允許直接查看。
此外，本發(fā)明還有的另一個(gè)實(shí)施例提供了使用Visual Basic 6.0作為基礎(chǔ)平臺的基于最新窗口的軟件。
在本發(fā)明還有的另一個(gè)實(shí)施例中，所述機(jī)器中的硬件設(shè)備由具有面向?qū)ο蟮奶卣鞯能浖M(jìn)行控制。
本發(fā)明還有另一個(gè)實(shí)施例提供了包含統(tǒng)計(jì)菜單的軟件，它通過直方圖顯示幫助用戶獲知在PCB組裝中所需元件的統(tǒng)計(jì)數(shù)字、以及獲知已經(jīng)由該機(jī)器組裝的元件的統(tǒng)計(jì)數(shù)字。
另外，本發(fā)明還有的另一個(gè)實(shí)施例提供了包含環(huán)境菜單的軟件，借此用戶能夠定義具有從1到2000的值的表格的最大行數(shù)，從而所述軟件能夠在組裝期間處理差不多2000個(gè)不同的PCB元件。
此外，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及一種通過向用戶提供一個(gè)使用毫米(mm)或者英寸作為度量單位以在表格中輸入/告知X、Y坐標(biāo)的選項(xiàng)來控制該機(jī)器的軟件。
本發(fā)明的另一實(shí)施例在環(huán)境菜單中提供了一個(gè)轉(zhuǎn)換(Convert)選項(xiàng)，其中用戶能夠避免人工地輸入或者告知元件在PCB上的X、Y放置坐標(biāo)。
本發(fā)明還有的另一個(gè)實(shí)施例中，在PCB中元件的X、Y放置坐標(biāo)、元件的方向、元件的名稱、元件的位置能夠通過這個(gè)選項(xiàng)直接從ORCAD板定義文件中加載在表格中。
本發(fā)明的另一實(shí)施例中，PCB元件需求表格是事先準(zhǔn)備好的，并且在組裝過程開始之前保存在構(gòu)造表格過程中的時(shí)間。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述軟件控制該機(jī)器，并且向用戶提供有關(guān)硬件和軟件操作的聯(lián)機(jī)幫助。
以下列最佳實(shí)施例的形式進(jìn)一步闡明本發(fā)明的新穎特征。
在本發(fā)明還有的另一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)器的X、Y部件包含類似底板、X滑塊、Y滑塊、X、Y滑軌和線性編碼器刻度的子部件。
底板完成容置兩個(gè)X軸滑軌桿、和容置它們具有10微米的精確度的功能。
僅僅具有一個(gè)自由度的X、Y滑塊使用無摩擦的標(biāo)準(zhǔn)直線軸承不費(fèi)力地在滑軌桿上滑動(dòng)。
X、Y滑軌安裝一個(gè)具有0.02mm分辨率的高精度線性編碼器刻度作為用于測量拾取頭的X-Y轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)刻度。
在本發(fā)明還有的另一個(gè)實(shí)施例中，使用的微控制器具有Intel 8032的類型以實(shí)現(xiàn)具有±0.1mm放置坐標(biāo)分辨率的X、Y空氣制動(dòng)。
在本發(fā)明還有的另一個(gè)實(shí)施例中，所述圖形用戶界面提供了下列用于一種改進(jìn)的元件組裝過程的統(tǒng)計(jì)菜單選項(xiàng)(Statistical Menu Options)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述統(tǒng)計(jì)菜單提供了每一PCB需要的元件的統(tǒng)計(jì)數(shù)字、已經(jīng)組裝在PCB上的元件的統(tǒng)計(jì)數(shù)字和、PCB部件的總數(shù)。
在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，每一PCB的元件統(tǒng)計(jì)子菜單完成顯示在一個(gè)PCB組裝期間所需元件的統(tǒng)計(jì)數(shù)字的直方圖的功能。
另外，在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，PCB元件的統(tǒng)計(jì)菜單完成顯示已經(jīng)組裝在PCB上的元件統(tǒng)計(jì)數(shù)字的直方圖的功能，其中該統(tǒng)計(jì)數(shù)字在組裝菜單期間保存在一個(gè)文件或者動(dòng)態(tài)數(shù)組中。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，總PCB子菜單計(jì)算和顯示組裝的PCB總數(shù)。
本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了具有類似于端口設(shè)置、組裝設(shè)置(PCB型號、PCB數(shù)、跳躍行號)的特征的環(huán)境菜單(Environment Menu)。
本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，端口設(shè)置子菜單完成設(shè)置計(jì)算機(jī)通過其和該機(jī)器通信的通信端口號的操作。
另外，本發(fā)明的另一實(shí)施例中，PCB型號、PCB數(shù)子菜單完成定義PCB的這些參數(shù)的操作。
本發(fā)明的另一實(shí)施例中，跳躍行子菜單完成存儲(chǔ)在開始菜單的組裝子菜單期間將要被跳過的表格的行數(shù)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，元件最大數(shù)目子菜單完成定義編輯菜單中的表格的最大行數(shù)的功能，其中用戶能夠在表格中提供SMD元件的各個(gè)參數(shù)。
本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了開始菜單中的組裝子菜單，利用它實(shí)現(xiàn)SMD元件組裝可達(dá)到按行方式最大2000個(gè)元件。
本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了具有實(shí)用功能的度量子菜單，利用它用戶能夠工作在毫米或者英寸量度下。
另外，本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了具有實(shí)用功能的轉(zhuǎn)換子菜單選項(xiàng)以在表格菜單中直接加載ORCAD PCB板定義文件，它幫助用戶避免在編輯選項(xiàng)的表格菜單中輸入X、Y放置坐標(biāo)、元件方向、元件名稱、元件位置。
以下列最佳實(shí)施例的形式進(jìn)一步闡明本發(fā)明中的圖形用戶界面的新穎特征。
用戶界面軟件是在Window 95環(huán)境下使用Visual Basic 6.0作為軟件語言開發(fā)的。為這個(gè)機(jī)器開發(fā)的用戶界面軟件的流程圖如圖6所示。
在本發(fā)明中提供的圖形用戶界面包含下列菜單；文件菜單通過打開一個(gè)新文件或者如果文件已經(jīng)存在則使用文件菜單中的打開(OPEN)選項(xiàng)，用戶選擇組裝PCB。這個(gè)文件用來存儲(chǔ)在編輯菜單中的表格的內(nèi)容，并且存儲(chǔ)在開始菜單中的元件的統(tǒng)計(jì)數(shù)字。
編輯菜單在這個(gè)菜單下可得到兩個(gè)子菜單i)聯(lián)機(jī)/脫機(jī)ii)表格聯(lián)機(jī)/脫機(jī)子菜單用戶能夠在該機(jī)器可供使用時(shí)聯(lián)機(jī)編輯數(shù)據(jù)，或是在機(jī)器沒有連接到計(jì)算機(jī)時(shí)脫機(jī)編輯數(shù)據(jù)。
表格菜單用戶能夠選擇編輯菜單中的表格選項(xiàng)用于在表格中輸入下列數(shù)據(jù)(a)支架數(shù)，(b)送料器或者轉(zhuǎn)盤數(shù)，(c)元件名稱，(d)元件的拾取位置的X、Y坐標(biāo)，(e)在X、Y拾取坐標(biāo)中的允許誤差，(f)為拾取元件所需要的工具，
(g)元件在PCB上的位置，(h)SMD元件的放置位置的X、Y坐標(biāo)，(i)在PCB上元件的放置坐標(biāo)、方向中的允許誤差；(j)錯(cuò)誤信息；以及(k)元件在PCB上的方向在表格菜單下的各個(gè)選項(xiàng)是插入(Insert)、粘貼(Paste)、刪除(Delete)、標(biāo)記(Mark)、告知(Teach)、排序(Sort)和ESC。
使用上述選項(xiàng)操作者能夠完成用于組裝過程的表格。在排序選項(xiàng)中能夠基于支架數(shù)或者工具數(shù)對整個(gè)表格數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，從而使得用戶不用在組裝期間經(jīng)常地改變支架以及工具。
開始菜單在我們的軟件中在這個(gè)菜單中提供了兩個(gè)選項(xiàng)，如下所示1)偏移量用戶能夠通過鍵盤提供偏移值或是通過使拾取頭處于PCB的標(biāo)記點(diǎn)處告知機(jī)器該偏移值。如果在環(huán)境的度量選項(xiàng)中設(shè)置的METRIC(度量)標(biāo)記＝1，則輸入的偏移量值以毫米(mm)為單位，如果METRIC標(biāo)記＝2，則輸入的偏移量值以英寸為單位。
2)組裝在開始菜單的組裝選項(xiàng)中可以由用戶得到的各個(gè)選項(xiàng)如下(i)從行號開始組裝(ii)從保存的行號位置開始組裝(iii)保存當(dāng)前組裝行號(iv)切換到圖形屏幕(v)顯示當(dāng)前行號(vi)顯示拾取頭的X、Y坐標(biāo)(vii)顯示元件的方向在我們的機(jī)器中，組裝軟件子程序執(zhí)行感測SMD元件在PCB上的準(zhǔn)確放置完成的操作。
在真空拾取頭上使用了兩個(gè)感應(yīng)傳感器以感知下列狀態(tài)真空關(guān)閉，拾取頭處于原始位置，以及拾取頭的當(dāng)前X、Y坐標(biāo)與在表格中定義的元件的X、Y放置坐標(biāo)相匹配。
一旦機(jī)器檢查了這些參數(shù)，則嵌入在EPROM中的機(jī)器軟件向計(jì)算機(jī)通知成功完成了元件放置。
圖形屏幕選項(xiàng)中的RUMGRAPHICS子程序使用一方形符號在計(jì)算機(jī)視頻監(jiān)視器上顯示送料器位置，而且左和右圓周顯示轉(zhuǎn)盤。通過具有交叉陰影線標(biāo)記的方形顯示放置坐標(biāo)，通過具有十字標(biāo)記的方形顯示當(dāng)前頭位置。圖形屏幕還顯示取放位置的X、Y坐標(biāo)、當(dāng)前行號、元件的方向、PCB數(shù)、PCB型號。給用戶的這個(gè)可視圖形幫助通過計(jì)算機(jī)幫助操作者進(jìn)行SMD元件的組裝過程。
計(jì)算機(jī)在一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)組以及一個(gè)文件中存儲(chǔ)由這個(gè)機(jī)器組裝的元件名稱。
打印菜單打印菜單選項(xiàng)幫助用戶打印表格的選定行或整個(gè)表格。
統(tǒng)計(jì)菜單組裝的SMD元件的菜單統(tǒng)計(jì)這個(gè)軟件菜單被設(shè)計(jì)為計(jì)算通過使用文件或者通過使用動(dòng)態(tài)數(shù)組組裝的每個(gè)確切名稱的元件的數(shù)目，其中該文件或者動(dòng)態(tài)數(shù)組是在組裝子菜單中創(chuàng)建的。
使用Graph32.OCX的ActiveX控件，通過直方圖繪制元件的名稱和計(jì)數(shù)。
使用Grid32.OCX的ActiveX控件，以表格形式顯示元件的名稱和計(jì)數(shù)。
每一PCB上的SMD元件的菜單統(tǒng)計(jì)每一PCB上SMD元件的名稱在表格中是可以得到的，其中該表格是在表格子菜單期間創(chuàng)立的，而且這些名稱被保存在一個(gè)數(shù)組變量中。這個(gè)軟件根據(jù)從該數(shù)組中獲得的PCB計(jì)算每個(gè)相異名稱的SMD元件的數(shù)目。
已組裝的PCB總數(shù)這個(gè)選項(xiàng)顯示已經(jīng)組裝的PCB總數(shù)。
環(huán)境菜單在環(huán)境菜單下，下列特征是可獲得的通信端口設(shè)置這個(gè)選項(xiàng)設(shè)置使計(jì)算機(jī)與該機(jī)器通信的通信端口。
組裝設(shè)置提供了下列三個(gè)選項(xiàng)以設(shè)置PCB的型號、PCB數(shù)目和跳躍行號。
轉(zhuǎn)換使用這個(gè)選項(xiàng)，用戶能夠輸入將創(chuàng)建其表格的PCB板定義文件。然后，包含的軟件在這個(gè)板定義文件上執(zhí)行MODLOC.EXE命令。ORCAD軟件中的MODLOC.EXE文件從PCB板定義文件中生成該板定義文件中的全部元件信息、如元件參考指定、方向、X、Y坐標(biāo)、元件名稱等的一個(gè)報(bào)告。此后，在從系統(tǒng)接收的提示下，輸入PCB的X、Y參考坐標(biāo)。然后，系統(tǒng)參考這個(gè)參考X、Y點(diǎn)計(jì)算其它元件的X、Y放置坐標(biāo)。接著，在一個(gè)文件中保存在PCB中的元件X、Y放置坐標(biāo)、元件方向、元件名稱、元件參考指定。
度量通過使用這個(gè)實(shí)用程序該軟件為毫米操作把METRIC(度量)標(biāo)記設(shè)置為1，而為英寸操作把METRIC標(biāo)記設(shè)置為2。這個(gè)實(shí)用程序用于如果METRIC標(biāo)記為2則把英寸數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為毫米，反之亦然。
在表格菜單以及在偏移量菜單中以英寸或者毫米為單位輸入X、Y坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
元件最大數(shù)目如流程圖6(S1)所示，把表格菜單的內(nèi)容賦值給具有最大數(shù)目元件、假定記為ROWMAX的動(dòng)態(tài)變量數(shù)組。
用戶輸入從1到2000的每一PCB的部件數(shù)目、假定記為ROWE的范圍。如果ROWE小于或等于ROWMAX，則該軟件減少TABLE中的行數(shù)，并且把數(shù)組的內(nèi)容賦值給表格。
如果ROWE大于ROWMAX，則增加表格中的行數(shù)，并且把數(shù)組的內(nèi)容賦值給表格。
在表格菜單中用戶能夠提供由這個(gè)選項(xiàng)定義了其最大行數(shù)的PCB的各個(gè)參數(shù)。在組裝菜單中，計(jì)算機(jī)向該機(jī)器逐行傳遞這個(gè)動(dòng)態(tài)表格用于在PCB上組裝元件。
幫助菜單提供了有關(guān)SAPP機(jī)器的硬件以及軟件操作的聯(lián)機(jī)幫助。
對附圖的詳細(xì)說明

圖1、2、3、4是該機(jī)器的X、Y組裝臂的方框圖。
圖5是用于在PCB上組裝SMD和小間距元件的半自動(dòng)取放機(jī)的方框圖。
圖6和6(a)是主要用戶界面軟件的流程圖。
圖7顯示了為操作該機(jī)器所需要的電子硬件。
圖8和8(a)是用于容置PCB的安裝框架的方框圖。
在圖1中包含的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)元件和子部件如下(1)棒狀送料器部件，(2)支架組裝，(3)轉(zhuǎn)盤部件，(4)PCB支座部件、(5)主框架部件，(6)手支撐部件，(7)Hall傳感器部件，(8)拾取頭部件，(9)XY滑軌部件，(10)帶狀送料器部件和(12)觀測儀部件。
圖1中還包含X滑塊(圖2)，Y滑塊(圖3)，底板(圖4)，和如X、Y線性編碼器刻度、直線球軸承和引導(dǎo)桿的標(biāo)準(zhǔn)部件。
這兩個(gè)X引導(dǎo)桿以5微米的精度彼此容置平行，這通過如圖2所示座標(biāo)鏜削兩個(gè)具有中心間距為110mm(±0.005毫米)的洞在X滑塊中實(shí)現(xiàn)。
類似地，兩個(gè)Y引導(dǎo)桿也容置精度為.5微米的平行，其通過讓兩個(gè)洞具有如圖3所示23mm(0.005mm)中心間距，在Y滑塊中實(shí)現(xiàn)。這些滑塊根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)的原理設(shè)計(jì)。
底板(圖4)執(zhí)行容置兩個(gè)X軸滑塊桿并且容置它們5微米精度的平行性的功能。每個(gè)都在底板和X、Y滑動(dòng)塊中、用于安裝該直線軸承的這對洞被精確定位鉆孔以確保在孔洞軸線和孔尺寸精度之間的平行性。
僅僅具有一個(gè)自由度的X、Y滑塊(圖2，3)使用無摩擦的標(biāo)準(zhǔn)直線軸承不費(fèi)力地在滑軌棒上滑動(dòng)。
X、Y滑軌安裝一個(gè)具有0.02mm分辨率的高精度標(biāo)準(zhǔn)線性編碼器刻度作為用于測量拾取頭的X-Y轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)刻度。
在圖5中描述了該機(jī)器的框圖。
在圖5中的，塊1是一個(gè)齒條和送料器部件、塊2是轉(zhuǎn)盤部件、塊3是X、Y部件、塊4是X、Y空氣制動(dòng)機(jī)構(gòu)和空氣壓縮器、塊5是真空式撿拾器、真空ON/OFF控制和真空泵、塊6是拾取頭的Z和θ運(yùn)動(dòng)、塊7是用于容置PCB的安裝框架、塊8是可移動(dòng)的扶手、塊9是觀測儀觀察系統(tǒng)以及CCD攝像機(jī)&監(jiān)控、塊10是機(jī)器電子設(shè)備硬件/軟件、塊11是具有用來監(jiān)控的用戶界面軟件的Pentium II計(jì)算機(jī)、塊12是RS-232接口、塊13是要和SMD部件組合的PCB。
齒條和送料器部件(1)和轉(zhuǎn)盤部件向PCB(13)提供SMD部件用于裝配。PCB(13)由安裝機(jī)架(7)堅(jiān)固地容置。通過人工地在X、Y裝配塊(3)上轉(zhuǎn)換拾取頭，由真空拾取頭(5)撿取這些部件。拾取頭的Z和θ移動(dòng)部件(6)允許該拾取頭部件(5)在取放操作期間沿+Z方向移動(dòng)。挑選的噴嘴(5)能夠由θ移動(dòng)部件(6)旋轉(zhuǎn)360度。X、Y空氣制動(dòng)部件(4)在該部件的正確X、Y位置坐標(biāo)處制動(dòng)該X、Y部件(3)。可移動(dòng)的扶手(8)在沿著X、Y軸移動(dòng)拾取頭(5)的同時(shí)向手提供了堅(jiān)固的支持。觀測儀觀察系統(tǒng)與CCD攝像機(jī)部件(9)一起執(zhí)行提供該SMD部件的放大高空圖片的功能，該圖片經(jīng)由CCD攝像機(jī)在視頻監(jiān)視器上同時(shí)和無視差地顯示了該小間距SMD部件的所有四端。具有用戶界面軟件(11)的計(jì)算機(jī)通過RS-232(12)接口和機(jī)器微控制器(10)進(jìn)行通信，反之亦然。微控制器和相關(guān)的電子設(shè)備(10)執(zhí)行這些機(jī)器的操作所需要的各個(gè)功能，諸如齒條部件的標(biāo)識、送料器的標(biāo)識、轉(zhuǎn)盤部件的轉(zhuǎn)動(dòng)、X、Y空氣制動(dòng)的操作、Z制動(dòng)的操作、通過RS-232接收和發(fā)送數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)、發(fā)送該拾取嘴的X，Y坐標(biāo)到計(jì)算機(jī)、發(fā)送SMD部件裝配的完成狀態(tài)。計(jì)算機(jī)和相關(guān)的用戶界面軟件(11)處理要求被裝配的PCB的完成數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)逐行發(fā)送用于每個(gè)SMD部件的完成數(shù)據(jù)到執(zhí)行該機(jī)器操作的微控制器。
在圖6中給出了用戶界面軟件的流程圖。當(dāng)用戶運(yùn)行這個(gè)軟件時(shí)，它初始化這些變量并且向該用戶加載下列菜單選項(xiàng)文件、編輯、啟動(dòng)、和打印、統(tǒng)計(jì)資料、環(huán)境&幫助。
文件菜單選項(xiàng)是新建、打開、另存為、關(guān)閉、退出。用于這個(gè)菜單的流程圖在圖6(M)中給出。
編輯菜單選項(xiàng)是表格、離線/聯(lián)機(jī)，用于這個(gè)菜單的流程圖在圖6(N)中給出。
開始菜單選項(xiàng)為偏移、開始裝配。用于這個(gè)菜單的流程圖在圖6(P)、圖6(P1)、圖6(P2)、圖6(P3)、圖6(P4)中給出。
打印菜單選項(xiàng)為全部、選擇的范圍。用于這個(gè)菜單的流程圖在圖6(Q)中給出。
統(tǒng)計(jì)資料菜單選項(xiàng)為根據(jù)每個(gè)表格的部件詳細(xì)資料、部件組合和總的PCS。用于這個(gè)菜單的軟件流程圖在圖6(R)中給出。
環(huán)境菜單選項(xiàng)為端口設(shè)置、裝配設(shè)置(PCB類型、PCB數(shù)目、跳過行數(shù))、部件的最大數(shù)目、規(guī)格、轉(zhuǎn)換。用于這個(gè)菜單的軟件流程圖在圖6(S)、圖6(S1)、圖6(S2)中給出。
幫助菜單選項(xiàng)為聯(lián)機(jī)幫助。用于這個(gè)菜單的流程圖在圖6(T)中給出。
圖7顯示了實(shí)現(xiàn)該取&放機(jī)器的各個(gè)功能要求所需要的電子設(shè)備硬件的各個(gè)框圖。在圖7中，塊1顯示了具有用戶界面軟件的Pentium II計(jì)算機(jī)、塊2是RS-232物理接口電纜、塊3是一個(gè)RS-232驅(qū)動(dòng)器、塊4是一個(gè)晶體振蕩器、塊5是微控制器、塊6是微控制器軟件駐留在其中的EPROM、塊7是用于數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)的RAM、塊8是輸入/輸出接口驅(qū)動(dòng)器、塊9是譯碼該齒條數(shù)目的齒條傳感器、塊10是指示正確的送料器的送料器LED驅(qū)動(dòng)器、塊11是轉(zhuǎn)盤步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和光耦合器電路、塊12是工具、真空和轉(zhuǎn)盤LED驅(qū)動(dòng)器、塊13是用于拾取頭的X，Y移動(dòng)的剎車中繼驅(qū)動(dòng)器、塊14是用于拾取頭的Z移動(dòng)的剎車中繼驅(qū)動(dòng)器、塊16是真空ON/OFF中繼驅(qū)動(dòng)器電路、塊17是X、Y移動(dòng)和方向車輛電路、塊18是X、Y線性編碼器刻度、塊19是驅(qū)動(dòng)這個(gè)電子設(shè)備模塊所需要的電源。
在圖7中，Pentium II計(jì)算機(jī)與用戶界面軟件(1)一起通過RS-232電纜(2)和RS-232驅(qū)動(dòng)器MAX-232(3)和微控制器Intel 8032(5)進(jìn)行通信。在從計(jì)算機(jī)接收該命令之后，微控制器(5)解碼這個(gè)命令并且跳轉(zhuǎn)到保存在EPROM(6)中的所需要子例程以通過該電子設(shè)備塊來執(zhí)行各個(gè)機(jī)器功能。從計(jì)算機(jī)接收的數(shù)據(jù)被保存在RAM(7)。微控制器(5)通過輸入/輸出接口驅(qū)動(dòng)器(8)74LS245驅(qū)動(dòng)該機(jī)器的各個(gè)電子設(shè)備硬件。地址譯碼器(20)741s138把該地址解碼到微控制器的各個(gè)塊，如同RAM(7)、EPROM(6)、和輸入/輸出(8)。
當(dāng)為該機(jī)器接通電源時(shí)，微控制器通過通過光耦合器電路(10)初始化步進(jìn)電機(jī)來初始化機(jī)器并且驅(qū)動(dòng)送料器LED(10)、工具LED(12)、X，Y制動(dòng)(13)、Z制動(dòng)(14)以及初始化X、Y位置坐標(biāo)為零，所有這些以一種連續(xù)的方式進(jìn)行。當(dāng)用戶點(diǎn)擊聯(lián)機(jī)菜單時(shí)，計(jì)算機(jī)和微控制器進(jìn)行通信。
通過使用用戶界面軟件中的表格菜單，以及用戶在該表格中輸入支架數(shù)，計(jì)算機(jī)通過界面軟件把這個(gè)支架數(shù)傳遞到微控制器(5)。微控制器然后仔細(xì)檢查支架傳感器(9)并且就正確的支架是否被安置在該機(jī)器上來和計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，如果不對的話，該微控制器通過計(jì)算機(jī)顯示器向用戶發(fā)送一條錯(cuò)誤信息。類似地，當(dāng)用戶在表格菜單中加載送料器號時(shí)，計(jì)算機(jī)(1)向微控制器(5)傳遞有關(guān)這個(gè)的信息，微控制器(5)然后驅(qū)動(dòng)送料器LED驅(qū)動(dòng)電路(10)。當(dāng)用戶在表格菜單中供給轉(zhuǎn)盤號時(shí)，計(jì)算機(jī)界面軟件(1)向微控制器(5)傳遞有關(guān)這個(gè)的信息，其反過來驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)(11)來放置正確的轉(zhuǎn)盤箱，用于讓用戶拾取SMD部件。
在表格菜單上的告知選項(xiàng)期間，微控制器通過X、Y移動(dòng)塊(17)讀取該拾取頭的X，Y坐標(biāo)，其從X，Y線性編碼器刻度(18)中接收該輸入。微控制器通過它的內(nèi)部計(jì)數(shù)器不斷遞增/遞減拾取嘴的X和Y移動(dòng)。
在開始菜單的裝配選項(xiàng)期間，計(jì)算機(jī)界面軟件(1)把在編輯菜單中保存的表格數(shù)據(jù)逐行傳送給微控制器(5)。這個(gè)數(shù)據(jù)由在RAM(7)中的微控制器存儲(chǔ)。微控制器然后執(zhí)行通過機(jī)架傳感器(9)感知正確的機(jī)架數(shù)、驅(qū)動(dòng)送料器LED(10)或者驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤馬達(dá)(11)以及根據(jù)在表格范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)工具LED(12)。微控制器通過塊(17)不斷地跟蹤拾取頭的X、Y移動(dòng)。當(dāng)拾取頭到達(dá)X、Y拾取坐標(biāo)時(shí)，該Z制動(dòng)中繼(14)變?yōu)闊o效以允許用戶降低拾取頭來拾取該部件。當(dāng)拾取頭接觸該部件時(shí)，接近傳感器(15)感知接觸壓力并且使真空ON/OFF(16)電路打開。部件通過真空被舉起，當(dāng)用戶舉起該拾取頭時(shí)，微型計(jì)算機(jī)感知它并且激活Z制動(dòng)(14)。用戶現(xiàn)在不能降低拾取頭。微控制器不斷地跟蹤拾取頭的X、Y坐標(biāo)(17)。當(dāng)它到達(dá)X、Y放置坐標(biāo)時(shí)，Z制動(dòng)變得無效而且X、Y空氣制動(dòng)(13)通過微控制器(1)被激活。用戶現(xiàn)在能夠把部件放置在PCB上，當(dāng)拾取頭被降低了時(shí)，接近傳感器感知拾取頭和PCB的接觸壓力，并且切換真空ON/OFF驅(qū)動(dòng)器，即，它使真空中繼OFF而且部件被放置在PCB上。當(dāng)在放置部件之后用戶把拾取頭釋放到它的正常不工作位置時(shí)，微控制器感知它并且向該計(jì)算機(jī)傳遞有關(guān)當(dāng)前行或者SMD部件裝配的完成。在這個(gè)命令之后，計(jì)算機(jī)發(fā)送下一行到微型計(jì)算機(jī)用于裝配。
圖8描述了用于容置PCB的安裝框架。在圖8(a)中顯示了導(dǎo)引塊子部件。該導(dǎo)引塊子部件在引導(dǎo)溝上向前和向后移動(dòng)。使用附加在導(dǎo)引塊底部處的長條的新想法，避免了由于相對于引導(dǎo)溝容置導(dǎo)引塊所需要的螺旋擰緊，在引導(dǎo)溝上產(chǎn)生的劃痕。
下列示例通過說明這個(gè)機(jī)器的順序操作而給出，而且它將不會(huì)被解釋為限制本發(fā)明的范圍。
示例機(jī)器的操作1.連接RS-232電纜到計(jì)算機(jī)和機(jī)器，連接空氣壓縮器、真空泵和電源線到機(jī)器。打開機(jī)器。
運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上的用戶界面軟件。
2.用戶可以采用下列菜單文件、編輯、開始、打印、統(tǒng)計(jì)、環(huán)境和幫助3.(a)使用文件菜單為新的PCB創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)文件(或者)(b)如果文件已經(jīng)存在了則使用文件菜單打開數(shù)據(jù)文件(或者)(c)使用環(huán)境菜單中的轉(zhuǎn)換選項(xiàng)轉(zhuǎn)換ORCAD PCB.brd文件，輸入板定義文件的名稱(假定PCB.brd)然后輸入數(shù)據(jù)文件的名稱(假定Pcb.dat)。向機(jī)器告知PCB參考點(diǎn)的X，Y坐標(biāo)。然后使用文件菜單中的打開選項(xiàng)打開這個(gè)數(shù)據(jù)文件Pcb.dat，5.(a)如果文件是新的或者如在步驟4(c)中那樣，數(shù)據(jù)文件是使用轉(zhuǎn)換選項(xiàng)創(chuàng)建的，則選擇環(huán)境菜單以設(shè)置下列選項(xiàng)(i)設(shè)置PCB類型號(ii)設(shè)置PCB數(shù)目(缺省為1)(iii)設(shè)置度量單位為毫米或者英寸(缺省為毫米)(iv)設(shè)置通信端口號(缺省為Com1)(b)如果使用了打開數(shù)據(jù)選項(xiàng)4(b)，則選擇環(huán)境菜單(i)設(shè)置度量單位為毫米或者英寸(缺省為毫米)(ii)設(shè)置通信端口號(缺省為Com1)6.為了輸入有關(guān)PCB的X，Y拾取&放置坐標(biāo)、送料器、機(jī)架、轉(zhuǎn)盤數(shù)目等數(shù)據(jù)，選擇編輯菜單(a)選擇脫機(jī)/聯(lián)機(jī)選項(xiàng)為了聯(lián)機(jī)編輯數(shù)據(jù)則打開機(jī)器的電源(缺省為脫機(jī))(b)選擇表格選項(xiàng)一個(gè)具有行和列的表格顯示在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器上。輸入如同X，Y拾取&放置坐標(biāo)、送料器、機(jī)架、轉(zhuǎn)盤數(shù)目等的PCB的不同參數(shù)。
(c)為了根據(jù)PCB增加或者減少部件的還要，選擇環(huán)境菜單中的部件最大數(shù)目選項(xiàng)(缺省為100個(gè)數(shù)目)(d)如同插入、粘貼、標(biāo)記、告知、排序、退出的各個(gè)編輯選項(xiàng)能用于構(gòu)造該表格。告知選項(xiàng)能夠僅僅和聯(lián)機(jī)選項(xiàng)一起使用來向計(jì)算機(jī)告知該拾取頭的X、Y坐標(biāo)。
(e)在表格完成之后，使用文件菜單中的另存為選項(xiàng)，i)如果使用了新建選項(xiàng)4(a)則輸入文件名稱(或者)ii)在消息框中選擇覆蓋現(xiàn)有的數(shù)據(jù)文件或者退出。
7.為了在PCB上開始SMD部件的裝配，選擇開始菜單，(a)選擇偏移菜單i)如果要被裝配的PCB在和創(chuàng)建表格相同的X，Y點(diǎn)處，則X，Y偏移為零(缺省的X，Y偏移為零)(或者)ii)如果要被裝配的PCB在不同的X，Y坐標(biāo)點(diǎn)處，則輸入X、Y偏移或者向機(jī)器告知X，Y偏移值。
(b)設(shè)置通信端口號(缺省為com1)(c)如果在該表格中的一個(gè)特定行要在裝配期間被跳過，則設(shè)置環(huán)境菜單中的跳過行號選項(xiàng)。
(d)選擇開始菜單中的裝配選項(xiàng)。
(e)為該裝配顯示的各個(gè)選項(xiàng)如同i)從行號開始裝配。
選擇這個(gè)選項(xiàng)以及輸入從該處開始部件裝配的行號(缺省為1)ii)從保存的行號開始。如果從先前保存的行號開始裝配則選擇這個(gè)選項(xiàng)。
(f)除那些在跳過行號選項(xiàng)中指定的那些之外，這些部件逐行獲取裝配。
(g)退出該裝配選項(xiàng)i.選擇保存行號選項(xiàng)ii.在PCB上裝配當(dāng)前行或者部件。
iii.當(dāng)這個(gè)部件的裝配完成時(shí)，程序退出到主菜單。
8.打印菜單a)為了打印表格范圍，點(diǎn)擊選擇范圍選項(xiàng)。
b)為了打印整個(gè)表格，點(diǎn)擊全部選項(xiàng)。
9.統(tǒng)計(jì)菜單a)根據(jù)PCB的部件統(tǒng)計(jì)當(dāng)點(diǎn)擊這個(gè)菜單時(shí)，這個(gè)選項(xiàng)通過條形圖或者表格顯示了裝配PCB所需要的部件統(tǒng)計(jì)。
b)在PCB上裝配的部件統(tǒng)計(jì)當(dāng)點(diǎn)擊這個(gè)菜單時(shí)，它通過條形圖或者表格顯示了已經(jīng)由用戶在該P(yáng)CB上裝配的部件統(tǒng)計(jì)。
c)總的PCB裝配顯示由該用戶裝配的PCB總數(shù)。
10.環(huán)境菜單下列五個(gè)選項(xiàng)在這個(gè)菜單下有效a)通信端口設(shè)置當(dāng)點(diǎn)擊這個(gè)菜單時(shí)，用戶能夠設(shè)置和機(jī)器連接的計(jì)算機(jī)的COM端口(缺省為com1)。
b)裝配設(shè)置-當(dāng)選擇這個(gè)菜單時(shí)，三個(gè)選項(xiàng)是有效的i)PCB類型號用戶能夠輸入PCB名稱。
ii)PCB數(shù)用戶能夠輸入PCB數(shù)。
iii)跳過行號用戶能夠定義五個(gè)他希望在開始菜單的裝配選項(xiàng)期間跳過的行號。
c)部件最大數(shù)目用戶能夠定義用戶希望裝配的每個(gè)PCB的最大部件數(shù)目。最大值為2000(缺省為100)d)度量用戶能夠點(diǎn)擊毫米或者英寸選項(xiàng)來讓該機(jī)器兼容同樣以英寸方式進(jìn)行工作(缺省為毫米)。
e)轉(zhuǎn)換用戶能夠點(diǎn)擊這個(gè)選項(xiàng)以把ORCAD PCB板定義文件轉(zhuǎn)換成為數(shù)據(jù)文件。
11.幫助菜單為了獲取聯(lián)機(jī)幫助，能夠選擇幫助菜單來顯示與該機(jī)器的用戶界面軟件以及硬件有關(guān)的各個(gè)菜單的幫助。
以瑞士M/s，Harotech Ag制造的PRECIPLACER PP-2003型半自動(dòng)取放機(jī)為例進(jìn)行說明。這些模型的取放機(jī)與我們的產(chǎn)品比較如下




本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在這個(gè)機(jī)器中本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是1.該機(jī)器提供了無震動(dòng)結(jié)構(gòu)，以在X、Y軸的390毫米的長度上為拾取頭的人工動(dòng)作用±0.1mm的放置精度放置SMD元件。通過使用可細(xì)調(diào)的空氣阻力制動(dòng)來實(shí)現(xiàn)無震動(dòng)結(jié)構(gòu)。由于當(dāng)前SMD元件的小型化和0.3mm的這些SMD元件的間距，在X、Y軸上需要±0.1mm的放置精度。
2.創(chuàng)新的夾緊設(shè)備提供了對PCB支持架的底板的足夠夾緊，并且保護(hù)在該板和底座之間的支承面以防受到夾緊螺釘?shù)膭澓?損害。
3.用于操作這個(gè)機(jī)器的、用戶界面友好的菜單驅(qū)動(dòng)的軟件是基于Window的，使用Visual Basic 6.0作為軟件語言。
4.統(tǒng)計(jì)菜單選項(xiàng)通過直方圖和表格顯示，幫助用戶了解用于組裝一PCB所需要的SMD元件的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，以及已經(jīng)由使用這個(gè)機(jī)器的用戶在PCB上組裝的SMD元件的統(tǒng)計(jì)數(shù)字。
5.轉(zhuǎn)換選項(xiàng)菜單允許用戶直接把ORCAD PCB板定義(*.brd)文件與表格鏈接。這在開始這些元件的組裝過程之前保存構(gòu)建表格過程中的時(shí)間。
6.每一PCB的元件最大數(shù)目菜單選項(xiàng)允許用戶組裝較小的以及較大的PCB。能夠用這個(gè)選項(xiàng)組裝具有最大值2000個(gè)元件的PCB。在該機(jī)器的使用中該選項(xiàng)也使計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器得到最優(yōu)的應(yīng)用。
7.度量菜單選項(xiàng)使得該機(jī)器可兼容地工作在度量以及英寸單位下。
本機(jī)器的X、Y組裝能力要好于在國際市場上可獲得的半自動(dòng)機(jī)器的X、Y組裝能力約十倍。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的半自動(dòng)取放(SAPP)機(jī)，用于在印刷電路板上無誤差地組裝小間距和標(biāo)準(zhǔn)表面安裝設(shè)備(SMD)元件，所述機(jī)器包含一個(gè)具有視覺導(dǎo)引設(shè)備的高精度X、Y級段子部件，一個(gè)導(dǎo)引塊子部件，X、Y空氣制動(dòng)部件，安裝在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的面向?qū)ο蟮挠脩艚缑孳浖考?，嵌入在微控制器部件的EPROM中、用于控制所述機(jī)器的機(jī)器軟件。
2.如權(quán)利要求1所述的SAPP機(jī)，其特征在于X、Y子部件提供通過具有0.02mm分辨率的光學(xué)線性編碼器系統(tǒng)感測的拾取頭動(dòng)作的X和Y位置坐標(biāo)。
3如權(quán)利要求1所述的SAPP機(jī)，其特征在于通過X、Y子部件，在X、Y軸的390毫米的長度上對拾取頭的人工動(dòng)作在X、Y軸上實(shí)現(xiàn)±0.1mm的X、Y放置精度。
4.如權(quán)利要求1所述的SAPP機(jī)，其特征在于嵌入在EPROM中的軟件通過用于鎖定拾取頭的X、Y運(yùn)動(dòng)、具有±0.1mm的SMD元件的X、Y放置坐標(biāo)精度的電子硬件，激勵(lì)空氣阻力制動(dòng)。
5.如權(quán)利要求1所述的SAPP機(jī)，其特征在于該機(jī)器中的X、Y部件包含包括底板、X滑塊、Y滑塊、X、Y滑軌和線性編碼器刻度的子部件。
6.如權(quán)利要求1所述的SAPP機(jī)，其特征在于所述子部件底板完成容置兩個(gè)X軸滑軌桿、和容置它們具有10微米的精度的功能。
7.如權(quán)利要求1所述的SAPP機(jī)，其特征在于僅僅具有一個(gè)自由度的X、Y滑塊使用無摩擦的標(biāo)準(zhǔn)直線軸承不費(fèi)力地在滑軌桿上滑動(dòng)。
8.如權(quán)利要求1所述的SAPP機(jī)，其特征在于X、Y滑軌安裝一個(gè)具有0.1mm分辨率的高精度線性編碼器刻度作為用于測量拾取頭的X-Y轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)刻度。
9.如權(quán)利要求1所述的SAPP機(jī)，其特征在于所述機(jī)器提供了無震動(dòng)的結(jié)構(gòu)以通過使用可細(xì)調(diào)的空氣阻力制動(dòng)來放置元件。
10.如權(quán)利要求1所述的SAPP機(jī)，其特征在于當(dāng)真空拾取嘴到達(dá)SMD元件的X、Y放置坐標(biāo)的±0.1毫米范圍內(nèi)時(shí)，具有空氣電磁閥的所述X、Y空氣制動(dòng)部件自動(dòng)地由微控制器啟動(dòng)。
11.如權(quán)利要求1所述的SAPP機(jī)，其特征在于所述導(dǎo)引塊子部件在該導(dǎo)引塊的底側(cè)包含一長條，它向PCB的支承面提供保護(hù)以免受到由夾緊螺釘所引起的劃痕和損害或者任何其它產(chǎn)生的損害。
12.如權(quán)利要求1所述的SAPP機(jī)，其特征在于所述機(jī)器的硬件設(shè)備由具有面向?qū)ο蟮奶卣鞯能浖M(jìn)行控制。
13.如權(quán)利要求1所述的SAPP機(jī)，其特征在于所述新穎的軟件提供了統(tǒng)計(jì)菜單選項(xiàng)，以通過直方圖顯示和表格顯示確定在PCB組裝中所需元件的統(tǒng)計(jì)數(shù)字、以及在PCB上已經(jīng)由該機(jī)器組裝了多少元件的統(tǒng)計(jì)數(shù)字。
14.如權(quán)利要求1所述的SAPP機(jī)，其特征在于控制該機(jī)器的所述軟件能夠在組裝期間處理最多2000個(gè)不同的PCB元件。
15.如權(quán)利要求1所述的SAPP機(jī)，其特征在于該軟件在環(huán)境菜單中提供了一個(gè)轉(zhuǎn)換選項(xiàng)，以幫助用戶避免人工地輸入或者告知元件在PCB上的X、Y放置坐標(biāo)。
16.如權(quán)利要求1所述的SAPP機(jī)，其特征在于該軟件通過向用戶提供一個(gè)使用毫米或者英寸作為度量單位以在表格中輸入/告知X、Y坐標(biāo)的選項(xiàng)，來控制機(jī)器。
17.如權(quán)利要求1所述的SAPP機(jī)，其特征在于所述軟件通過提供元件的方向、名稱、X、Y放置坐標(biāo)、和位置預(yù)先準(zhǔn)備表格，以便使這些參數(shù)能夠直接從ORCAD板定義文件中加載在表格中。
18.如權(quán)利要求1所述的SAPP機(jī)，其特征在于在觀測儀部件中的中鏡面的布置以及在PCB支持架下的背景光照亮了PCB區(qū)域，以便減輕操作者的眼睛疲勞，并且向操作者提供了更加清晰的SMD元件的插腳。
19.如權(quán)利要求1所述的SAPP機(jī)，其特征在于控制該機(jī)器的所述軟件還向用戶提供有關(guān)硬件和軟件操作的聯(lián)機(jī)幫助。
全文摘要
一種改進(jìn)的用于在印刷電路板上組裝小間距和標(biāo)準(zhǔn)表面安裝設(shè)備(SMD)元件的半自動(dòng)取放(SAPP)機(jī)，所述機(jī)器包含一個(gè)高精度的X、Y級段子部件、一個(gè)導(dǎo)引塊子部件、X、Y制動(dòng)部件、一個(gè)安裝在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的面向?qū)ο蟮挠脩艚缑孳浖?、一個(gè)用于控制所述機(jī)器、嵌入在微控制器子部件的EPROM中的機(jī)器軟件。
文檔編號G06F9/44GK1466718SQ01816246
公開日2004年1月7日 申請日期2001年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月17日
發(fā)明者維亞卡拉納姆·莫哈納·拉克希米·納拉辛哈姆, 蘭迪爾·巴特納格爾, 比平·德夫·夏爾馬, 什拉瓦納·庫馬爾·拉馬拉奧·拉亞貢德, 安莫爾·庫馬爾·梅迪拉塔, 巴特納格爾, 庫馬爾 梅迪拉塔, 德夫 夏爾馬, 納 庫馬爾 拉馬拉奧 拉亞貢德, 維亞卡拉納姆 莫哈納 拉克希米 納拉辛哈姆 申請人:科學(xué)與工業(yè)研究委員會(huì)