【正文】 的重要技術(shù)保證。前者主要是自動光學(xué)檢測設(shè)備（Automatic Optional Inspection，AOI），后者主要是三維的 XRAY 和五維的 XRAY 設(shè)備。輔助工藝主要由“點膠”工藝和光學(xué)輔助自動檢測工藝組成。助焊劑在回流焊的過程中會揮發(fā)，如果沒有一個理想的助焊劑管理系統(tǒng)及時將揮發(fā)的助焊劑抽走并過濾循環(huán)，助焊劑就會跟隨高溫氣流進入冷卻區(qū)，凝結(jié)在散熱片和爐內(nèi)，降低冷卻效果并污染設(shè)備和機板。 （5） 設(shè)備開放式柔性模塊化技術(shù)及系統(tǒng)集成技術(shù)。需要對這些關(guān)鍵參數(shù)進行設(shè)置并使其相互匹配，才能提高印刷質(zhì)量。印刷工藝涉及到的工藝元素主要是焊膏，模板和印刷系統(tǒng)。需要進行表面貼裝的電子產(chǎn)品一般由印制線路板和表面貼裝元器件組成。除此之外，環(huán)境限制法令也會催生新材料和新工藝。歐美日及港臺企業(yè)將電子制造基地向中國轉(zhuǎn)移的部署基本完成。關(guān)鍵詞：貼裝技術(shù)，工藝流程，貼裝精度，實驗平臺，PLC，運動控制 貼裝工藝過程分析: 研究背景：隨著全球電子資訊產(chǎn)品市場的繁榮和經(jīng)濟全球化的發(fā)展態(tài)勢,世界范圍內(nèi)的跨國直接投資發(fā)展迅速。它包括表面貼裝元件、表面貼裝器件、表面貼裝印刷電路板、點膠、絲印、貼裝、回流焊及在線測試等一系列工藝過程。因此SMT生產(chǎn)線上包含上料裝置、編帶機、絲印機、貼片機、檢測儀、回流焊、清洗機和下料裝置等一系列工藝設(shè)備構(gòu)成。中國因為其巨大的勞動力資源和市場優(yōu)勢以及加入世界貿(mào)易組織后的良好契機,成為眾多國外電子公司投資建廠的首選地。國內(nèi)新的熱點電子產(chǎn)品大批量制造尚未啟動。如2002年底歐盟議會通過廢電器及電子設(shè)備指令（The waste Electrical and Electronic Equipment，WEEE）和危害物質(zhì)禁用指令（Restriction of Hazardous Materials，Ro HS）指令，要求從2006年7月1日起，在歐盟市場上銷售的各類電子產(chǎn)品不得含金屬鉛等有害物質(zhì)；接著，日本，美國加州也有相似法令出臺，我國也相應(yīng)的推出了限制法令。印制線路板(Printed Wire Board，PWB),是含有線路和焊盤的單面或雙面多層材料。 焊膏是用來將元器件與印制線路板連接導(dǎo)通以實現(xiàn)其電氣和機械連接的重要材料。 貼片工藝的目的是確保所有零件準確，快速的被貼片到印制線路板上。 回流焊工藝，是指通過熔化預(yù)先分配到印制線路板焊盤上的焊膏，實現(xiàn)表面貼裝元器件的焊接面或引腳與印制線路板焊盤之間機械和電氣連接的焊接。當機板匹配使用的焊膏活性不夠好或者線路板上有超細間距元件和復(fù)雜芯片，再加上機板需要多次過回流焊爐時，需要考慮在回流焊爐內(nèi)充入惰性氣體，降低氧化的機會，提高焊接活性?！包c膠”工藝主要是通過將專用膠水“點貼”到需要的元器件的下方或周邊，對元器件進行適當?shù)谋Ｗo，保護的目的主要有:第一:確保元器件在經(jīng)受多次回流焊接時,不至于脫落。前者主要用于檢測可視焊點，而后者除了可以檢測可視焊點外，還可以檢測不可目視的 BGA 類零件的焊點。但是設(shè)備評估并不可能以設(shè)備的技術(shù)能力作為唯一的評價標準，而技術(shù)能力也并不是越先進越昂貴越好。輔助工藝也會涉及到相關(guān)設(shè)備，設(shè)備的評估同樣也要對以上需求進行挖掘和重要度評價。因此，新的工藝設(shè)計質(zhì)量控制方法除了同樣需要解決需求的挖掘和重要度評價問題之外，還需要能夠用較科學(xué)的方法將映射過程可控化。除了產(chǎn)品需求會對焊膏的選擇有影響外，來自公司的內(nèi)部需求也會有影響。在實驗設(shè)計法的基礎(chǔ)上，日本學(xué)者田口玄一又進行了探索，發(fā)明了田口實驗法。 第一:創(chuàng)建新的產(chǎn)品生產(chǎn)項目時，需要進行表面貼裝工藝設(shè)計。SMC/SMD的發(fā)明及雛形的SMT最早在歐美國家形成，發(fā)展比較緩慢，SMT貼片裝備尤其如此。在市面上常見到的國外SMT生產(chǎn)線上的核心設(shè)備貼片機，在這里進行簡要介紹先進類型的SMT貼片機的技術(shù)特性。217um；有多達100個供料站位。隨著在這一領(lǐng)域近幾十年的發(fā)展，我國出現(xiàn)了許多SMT貼片機方面的研究，一些院校進行了貼片機控制和貼片軟件的開發(fā)如蘇州大學(xué)、廣東科技大學(xué)等；還有一些企業(yè)開發(fā)出來自己的系列化高精度的貼片機產(chǎn)品，如同志科技T8全自動多功能貼片機和北京科亞迪公司的TYDKP6280型全自動視覺貼片機等見圖3所示，與國外某種先進貼片機相比在貼片范圍、貼片速度、貼片精度都做得很優(yōu)秀。貼裝位置偏差的定義是貼裝器件實際中心位置與相對于檢測樣板基準標志CAD坐標的給定位置，兩者之間的物理距離。其中Cpk=，這是目前大多數(shù)貼片機所能達到的指標。貼片機貼裝操作開始時，貼裝頭先到吸嘴站裝上一個合適的吸嘴，然后到喂料器上拾取一個元件，再移動到對應(yīng)的元件貼裝位置貼裝元件。②優(yōu)化問題分析和相關(guān)算法研究： 單吸嘴單貼裝頭的順序貼片機因為其結(jié)構(gòu)、原理簡單，分析和建模也較為容易，其貼裝時間優(yōu)化問題被研究的最多，同時也是研究其它復(fù)雜貼片機優(yōu)化問題的基礎(chǔ)。也有文獻將其作為一個完整的優(yōu)化問題來求解。由于貼裝頭之間位置相對固定且排成一條直線，而且吸嘴的間距是喂料槽間距的整數(shù)倍，因此貼裝頭機構(gòu)一次可以同時從喂料器上拾取多個元件。②優(yōu)化問題分析和相關(guān)算法研究： 多貼裝頭直列式貼片機與順序貼片機在結(jié)構(gòu)上的不同之處僅在于它的貼裝頭機構(gòu)上配備了多個貼裝頭和吸嘴，可以在一個拾取貼裝循環(huán)內(nèi)拾取和貼裝多個元件?？紤]到多貼裝頭可同時拾取一組元件的特點，他們將目標放在拾取時間的優(yōu)化上。②表示喂料器組構(gòu)造方式的分鏈。他們提出的問題和解決方法己經(jīng)突破了以往只研究一種類型PCB貼裝時間優(yōu)化的范疇，更加接近實際生產(chǎn)環(huán)境，具有很強的實際意義和建設(shè)性，這也是未來貼片機優(yōu)化問題研究的發(fā)展方向之一。Z軸用于控制吸嘴的上下運動，θ軸則控制吸嘴的旋轉(zhuǎn)運動，真空模塊則負責產(chǎn)生真空壓力，使元件能吸附于吸嘴之上。貼裝基本過程如圖9所示。 貼裝平臺的貼裝數(shù)據(jù)獲取、工藝優(yōu)化和自動貼裝整個工作流程如圖10所示。它即可作為主機也可作從機使用。通過該計數(shù)模塊和DVP20PMOOM本身自帶的兩路高速計數(shù)器，用戶就可以通過上位機對三個軸的運動情況進行實時的監(jiān)控，便于精確控制。伺服驅(qū)動器起到對控制信號進行轉(zhuǎn)換和放大的作用，其內(nèi)部主要包括控制電路和功率電路兩部分。 式（1）式中，f1為驅(qū)動器位置單位，f2為控制器位置單位， (N/M) 25600。實驗平臺選用恒興星PLC專用光柵尺，各軸光柵尺參數(shù)如表18所示。本實驗平臺采用平動式貼裝頭，設(shè)計為并列雙頭，吸嘴可以手動更換，如圖20所示。它將PLC與運動控制器的功能集于一身，采用STM32F103作為核心處理器。本實驗平臺貼裝頭上三個步進電機均為兩相四線制，它們的參數(shù)如表22所示。 ⑤配大型散熱器，保證良好散熱。A+, A, B+, B一端口連接于兩相混合式步進電機。由于貼裝頭部分有兩個吸嘴，每個吸嘴按順序吸取和貼裝，因而通過電磁閥切換使兩個吸嘴共用一個負壓傳感器。 貼裝技術(shù)實驗平臺關(guān)鍵技術(shù)研究： 機器視覺系統(tǒng):（1） 機器視覺系統(tǒng)的組成：貼裝平臺的視覺系統(tǒng)主要包括CCD相機、圖像采集卡、照明光源和計算機等設(shè)備。該相機的主要技術(shù)參數(shù)如下：圖像傳感器尺寸:2/3英寸( )，圖像分辨率為1024768(單位:像素)，定焦8mm,1394接口?；叶葓D像則只保留了圖像的色度和亮度分布信息，一個像素點的灰度變化范圍只有255種，因此灰度圖的計算量就比彩色圖像降低了很多。 在圖像處理領(lǐng)域中，濾波算法很多種，如均值濾波、高斯濾波、中值濾波和雙邊濾波等等，其中均值濾波器和中值濾波器，分別是線性濾波器和非線性濾波器的代表。 中值濾波善于保護邊緣輪廓特征，對消除椒鹽噪聲效果明顯，因此應(yīng)用較多，是經(jīng)典的平滑噪聲的方法。 自適應(yīng)閾值方法最大的特點是閾值本身是一個變量。Ostu算法的原理是：設(shè)t為閾值，通過閾值分割將圖像分割為前景、后景兩個圖像。通過求導(dǎo)的方法計算圖像邊緣的原理如圖33所示。為了獲得精確的定位標記實現(xiàn)高精度對準，首先要對兩幅圖像進行圖像濾波去噪等預(yù)處理來改善圖像質(zhì)量，增強對比度，提取定位標記。該算法的時間復(fù)雜度為O( n( log log n)3/2)。捕獲圖像按鈕用于實現(xiàn)拍照功能，當攝像頭移動到最佳位置時可對目標物體進行拍照獲取靜態(tài)圖像，從而更方便更精確地對圖像進行處理和存儲。并研究了圖像對準技術(shù)在貼片機上的應(yīng)用。分析貼片機需要標定的固定參數(shù)，并對固定參數(shù)的標定方法進行了研究。圖36：軟件主界面示意圖圖37所示為通過通過閾值分割獲得各個引腳的中心點，通過對各個引腳像素求取平均值獲得元件中心點位置，通過對各個引腳中心點擬合得到的直線得到元件相對于圖像坐標系 X 軸的偏轉(zhuǎn)角度。一、建立模型： 首先定義兩個待匹配的點集 P 和Q ： 算法流程圖： 該算法的流程圖如下所示：圖35：點模式匹配算法流程圖圖像處理模塊的實現(xiàn): 圖像處理模塊是本文所研究的貼裝控制軟件的一個重要模塊，在本文所設(shè)計的軟件中，將圖像顯示和處理功能放在軟件主頁面上進行實現(xiàn)。定位標記的特征點通過邊緣檢測算法獲得，然后用點模式匹配的算法對兩個圖像進行精確匹配。視覺對準的信息基礎(chǔ)是視覺圖像的特征，視覺對準的正確性和精度直接依賴于特征提取的精度和模板的選擇。 當t取最佳閡值時，背景應(yīng)該與前景差別最大，Otsu算法通過最大類間方差來衡量閡值的優(yōu)劣，用g來表示最大類間方差，當g最大時，可以認為此時前景和背景差異最大，此時的t就是是最佳閡值，方差的計算公式如下:通過 Otsu 算法計算閾值分割出的元件圖像如下圖32所示。自適應(yīng)閾值分割方法的閾值是個變量，是通過將每個像素點周圍的a*a區(qū)域中所有像素點的灰度值進行加權(quán)平均得到的。 圖31：均值濾波和中值濾波效果圖（3） 圖像的閾值分割： 圖像的閾值分割也叫做圖像的二值化，閾值分割后的圖像上各個像素點的灰度值只有0和255這兩種狀態(tài)，也就是說整幅圖像上所有的像素點都只有黑和白兩種顏色。線性濾波的基本原理是將圖像中的每個點的灰度值替換為該點鄰域中所有像素灰度值的平均值。Y=*R+ *G+*B。另外還對元件進行缺陷檢測。本文所研究的貼裝平臺視覺系統(tǒng)中的圖像處理軟件是基于Open CV開源視覺庫進行開發(fā)的。它的外形是邊長為30mm的正方體，其顯示屏分主顯示部和副顯示部，可同時顯示當前氣壓值和基準氣壓值，對基準值進行設(shè)定時無需切換畫面，主顯示部的顏色(紅、綠、橙)會隨著輸出的On/Off動作而變化，從而使負壓傳感器的狀況更容易掌握。圖24：電機控制系統(tǒng)硬件接線圖（4） 氣動與真空系統(tǒng)：由前面貼裝頭的介紹可知，氣動與真空系統(tǒng)是貼裝頭不必可少的一部分，元件從吸取到貼裝，一直處于運動狀態(tài)，真空系統(tǒng)需提供足夠的負壓保證元件的穩(wěn)定。 ⑦采用可靠性較高的表貼器件，工廠機器焊接，提高了產(chǎn)品可靠性。電機的轉(zhuǎn)速隨著脈沖頻率的增大而升高，所以控制脈沖數(shù)就可以調(diào)整電機旋轉(zhuǎn)角度，控制脈沖頻率可以調(diào)整電機轉(zhuǎn)速。擁有12個開關(guān)量輸入接口，可用于傳感器接入，同時有8個輸出口，用于開關(guān)量器件控制。貼裝頭在吸片與貼片過程中吸嘴是與元器件直接接觸的唯一零件，同時也是上視相機進行視覺檢測時的參照物，其主要運用真空吸取原理實現(xiàn)元件的抓取和移動，通過吹氣將吸附的元件貼放到電路板的指定位置上。表18：光柵尺參數(shù)（5） 觸摸屏： 觸摸屏作為一種智能化操作部件，擁有簡單、方便、自然的人機交互方式，用戶只需通過觸摸畫面上組態(tài)的操作按鈕、文本框、圖元和列表等就可操作或監(jiān)控不斷變化的數(shù)據(jù)信息并對其進行處理。伺服電機旋轉(zhuǎn)一圈帶動機構(gòu)移動距離為10mm， mm/pulse，這樣與光柵尺的脈沖當量就對應(yīng)了。伺服驅(qū)動器的外部接口主要包括電源接口、控制信號輸入輸出端口、伺服電機及編碼器接口、通信端口等。驅(qū)動器輸入電壓220V,額定輸入功率400W,主回路采用SVPWM控制方式，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩、速度和位置三種控制模式。帶有可擴展口，用于特殊功能模塊的擴展。圖10：貼裝平臺流程圖 基礎(chǔ)平臺控制系統(tǒng)硬件組成：（1）貼裝平臺控制系統(tǒng)硬件組成： 貼裝平臺控制系統(tǒng)的硬件組成主要分為兩大部分：基礎(chǔ)平臺部分和貼裝頭部分，它們均有控制器及執(zhí)行部件，因此可獨立運行。雖然貼裝平臺有些部分還沒搭建，但本實驗平臺是依照標準貼片機的工作流程對其進行規(guī)劃的，所以在這里按一個完整貼裝平臺的工作流程進行介紹。固定于基座上的上視相機用于識別元器件的姿態(tài)和位置，配合