【正文】 重復貼裝一個器件時，所得到的器件貼裝位置偏差的離散性。貼裝頭上的吸嘴可以在Z軸方向上運動，以執(zhí)行拾取和貼裝操作。許多文獻都通過簡化問題或通過近似處理的方法將問題分解為兩個獨立的優(yōu)化問題，從而應用算法求解。這種類型的貼片機有YAMAHA的YV88和YV 100系列貼片機等。此時有四個分鏈:①表示喂料器一貼裝頭分配方式的分鏈。Z軸滑塊上安裝有貼裝頭和下視相機，貼裝頭由Z軸、θ軸以及真空模塊組成。自動貼裝過程中的動作按先后順序依次為：利用上板機構將待貼裝的PCB板傳送定位后，通過下視相機獲取其基準點，再運動至取料點吸取元器件，通過上視相機檢測后運動至貼裝點進行貼片，PCB板貼裝完成后再由出板機構工作將其運送出貼裝平臺。本平臺選擇的高速計數(shù)模塊型號為DVP01HCH，其可接收一組外部200kHz的計數(shù)脈沖信號，并有兩個輸出點，其與光柵尺和DVP20PMOOM的連接如圖14所示。驅動器電子齒輪比是控制器的位置單位與驅動器內部的位置單位的比例，即電子齒輪比=(N/M)=(P144)/M（P145），根據(jù)式（1）可計算出電子齒輪比后轉一圈所需脈沖數(shù)。圖19：臺達DOPB07S411觸摸屏貼裝頭控制系統(tǒng)硬件組成： （1）貼裝頭： 貼裝頭是貼裝技術實驗平臺進行貼裝工作的直接執(zhí)行機構，是平臺的關鍵部件。由于步進電機成本較低，易于采用計算機控制，且無累計誤差，比直流電機或交流電機組成的開環(huán)控制系統(tǒng)精度高，因而被廣泛應用于開環(huán)控制的伺服系統(tǒng)中。 （3）驅動器功率接口： 24V , GND端口連接于驅動器電源。當真空度低于55kPa時，負壓傳感器向控制器輸出信號，當高于54kPa，即真空度達不到要求時，負壓傳感器不再向控制器輸出信號。彩色圖像中的每個像素的顏色有 R、G、B 三個分量決定，而每個分量有255中值可取，這樣一個像素點可以有1600多萬種顏色的變化范圍。中值濾波的實現(xiàn)過程為：為每一個待處理的像素點選取一個以它為中心的由該點的鄰域像素點組成的模板，把模板中的像素點灰度值存儲為一個序列，然后用所以像素點灰度值中的中值替換模板中心待處理像素點的灰度值。Otsu算法被認為是圖像分割中閾值選取的最佳算法，計算簡單，不受圖像亮度和對比度的影響。圖34：視覺對準算法實現(xiàn)流程圖 對于定位標記的搜索問題實際上是一個模式識別的過程，常用的定位標記搜索方法有不定矩法、目標邊界法、目標面積法等。 圖像處理功能所在的控制軟件主界面如圖36所示，軟件界面左側為圖像顯示部分，點擊打開攝像頭按鈕后可以對攝像機采集的畫面進行實時顯示，圖像處理程序可以對畫面進行一定的實時的圖像處理。（4）深入分析貼裝流程，確定所需要的貼裝數(shù)據(jù)，在Access中完成了數(shù)據(jù)庫的建立，對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)表以及表中的字段進行合理配置。本文研究的貼裝控制軟件是在 VS2010 開發(fā)平臺上用 C++語言開發(fā)的 Windows 應用軟件，借助于 MFC 類庫可以方便的進行可視化窗口的創(chuàng)建。圖像處理算法的優(yōu)劣直接影響到視覺對準的精度，因此選用好的圖像處理和模式匹配算法非常重要。自適應閾值法的缺點是算法的時間復雜度較大。均值濾波計算過程如下：給待處理的像素點選定一個由該點的鄰域內的若干像素組成的模板。上視相機固定在機架上。圖26：負壓傳感器 負壓傳感器的工作模式選擇應差輸出模式，應差模式是指任意設定比較輸出的應差來控制On/Off的模式，其原理如圖27所示。 （2）驅動器控制信號接口： CLK為脈沖信號輸入端。設有RS485和RS232通訊接口，方便與上位機通信。觸摸屏可以顯示設備運行狀況和運行參數(shù)，還可以隨時修改設備運行模式、設定運行參數(shù)，編好的觸摸屏畫面程序直接通過串口下載到觸摸屏。通過驅動器上的操作面板可對其進行設定、調試和監(jiān)控，操作面板由“數(shù)碼顯示器”和“操作按鈕”兩部分組成。有兩個通信接口(RS232,RS485)，用于程序下載或與其他設備通信。總體上看，貼裝流程大體可分為：貼裝數(shù)據(jù)獲取階段、工藝優(yōu)化階段和自動貼裝階段。貼裝平臺上搭建有X、Y、Z三軸傳動機構，整體呈拱架式結構：Y軸作為三軸傳動機構的主要承載軸，采用“線性模組+直線導軌”方式進行傳動和支撐，其中線性模組為滾珠絲杠和U型軌的組合體，配有馬達座，可通過聯(lián)軸器與伺服電機相連，直線導軌無驅動器件，作為副軌起支撐傳導作用。然后構造可同時拾取的元件喂料器組。對于前者，PCB平臺需在貼裝頭拾取元件和移向貼裝位置的時候在XY方向上運動，完成貼裝位置的定位。由于貼裝頭在每個拾取貼裝循環(huán)中只能拾取和貼裝一個元件，因此整個貼裝時間等于所有元件的拾取貼裝循環(huán)時間之和。最后根據(jù)電子產品分類規(guī)定的引腳/焊盤搭接標準，即可計算出引腳/焊盤搭接能力的CPK值。與精度相關的指標一CMM測量參數(shù) 本標準規(guī)定以下測量過程用于收集計算機器重復性精度和精確度的數(shù)據(jù)。貼片速度：30000~42000 chip/h；貼裝精度達到：177。設計時需要將新產品的需求映射到新的工藝需求，并將新的工藝需求轉為具體可執(zhí)行的設計方案。除此之外，如果外部顧客要求公司使用指定的生產耗材進行生產，這對耗材選擇也有重大影響。鑒于印刷機和回流焊爐，可以在較短的時間內一次完成一面印制線路板的印刷和回流焊工作，所以對于單面產品，生產流水線只需要一臺印刷機和一臺回流焊爐即可；但是貼片機設備不同，生產流水線需要配置的貼片機數(shù)量和貼片機的類型與需要貼裝的電子產品的元器件的多寡以及生產能力要求密切相關。完整的表面貼裝工藝設計內容主要包括以下幾個方面。完成貼片的線路板在通過回流焊爐時，一般經歷四個階段:預熱階段，保溫階段，回流階段以及冷卻階段。貼片機的主要關鍵技術包括:（1） 運動，執(zhí)行及送料機構高速，微型化技術。印制線路板和表面貼裝元器件通過表面貼裝工藝完成表面貼裝工作。電子產品的特點是刷新頻率越來越高，更新?lián)Q代越來越快，生命周期越來越短，這會催生新材料,新工藝的出現(xiàn)。因此對貼片機貼片過程的優(yōu)化，對提高生產效率和降低生產成本有著重要的現(xiàn)實意義。為了研究貼片機的關鍵技術，為開發(fā)人員提供一個開放式的實驗平臺，本文設計了一個貼裝技術實驗平臺。而新材料和新工藝的出現(xiàn)會對企業(yè)現(xiàn)有的工藝系統(tǒng)造成沖擊，促使工藝更新。表面貼裝工藝主要包括核心工藝和輔助工藝兩大部分。 （2） 高速機器視覺識別及照明技術。要提高焊接質量，就要通過回流焊爐的控制程序對以上四個階段進行管控，才能確保焊接效果。第一:選擇何種設備設施組成生產流水線。生產能力包括生產速度和生產多種不同產品的兼容性。因此，在選擇過程中要充分對各種需求進行挖掘和重要度評價。這種情況，只需要對表面貼裝工藝設計的部分內容重新設計即可。；貼裝元件范圍：0201（）~44mm，SOP、PLCC、QFP、BGA、SOT封裝的元器件，貼裝的元器件高度可達到7mm；多達120個供料站位。首先將4塊檢測樣板表面貼上雙面膠，按給定器件的貼裝程序，在4塊檢測樣板上貼裝器件。 例:假定，選用QFP100器件樣本，144個引腳/焊盤搭接貼裝的平均面積為85%，標準偏差為5%，則相對50%引腳/焊盤搭接標準，CPK= ( 8550 )/(3X5)=。很顯然，總的貼裝時間取決于兩個因素:各個元件喂料器所分配的喂料槽位置和PCB上各個元件的拾取貼裝順序。這類貼片機常常配有前后兩個喂料機構，而且是固定不動的。最后構造元件拾取組，確定每組的元件組成和各元件組的拾取順序。X軸傳動機構也采用線性模組，橫跨在Y軸線性模組與直線導軌上，與Y軸組成貼裝平臺的主傳動機構。貼裝數(shù)據(jù)獲取階段主要是對所要加工的PCB板進行數(shù)據(jù)準備，如所要貼裝的點數(shù)，每個貼裝點在機器坐標系中的坐標，貼裝點上所要貼裝的元件的種類，元件的拾取位置等。配有輸入輸出指示燈，方便觀察執(zhí)行狀態(tài)。數(shù)碼顯示器可顯示驅動器的伺服狀態(tài)、參數(shù)、異警等基本信息，操作按鈕用于對數(shù)字面板進行操控。這樣，控制系統(tǒng)就能擁有直觀、簡便的操作。貼裝頭控制部分包括3個步進電機，5個電磁閥、2個真空泵、1個充氣泵和1個負壓傳感器，本控制器剛好能滿足對貼裝頭控制系統(tǒng)中所有器件的控制。DIR為方向信號輸入端。.(常閉型)，主顯示屏的顯示顏色在On時為紅色，Off時為綠色，單位選擇kPa。該相機的主要技術參數(shù)如下：圖像傳感器尺寸：1/2英寸（ ），圖像分辨率為12801024(單位:像素)，定焦16mm，USB接口。然后對模板中所有像素的灰度平均值進行求解，最后求得的灰度平均值替換要處理的像素點的灰度。在實際應用中可以根據(jù)情況選擇合適的閾值分割方法。視覺對準算法分粗定位和精定位兩步來實現(xiàn)。 圖像采集功能是通過 Directshow 來實現(xiàn)的，Directshow 是微軟推出的基于 COM的流媒體處理開發(fā)包。在Windows平臺上建立友好的數(shù)據(jù)管理人機界面，利用ADO數(shù)據(jù)庫編程技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫與軟件界面的連接，實現(xiàn)了良好的數(shù)據(jù)管理功能。圖像處理功能是借助于Open CV 開源庫實現(xiàn)的。貼裝平臺的視覺對準算法的實現(xiàn)流程如下圖34所示。Otsu算法也叫大津法或最大類間方差法，Otsu法使用的是聚類的思想，把圖像的灰度數(shù)按灰度級分成2個部分，使得兩個部分之間的灰度值差異最大，每個部分之間的灰度差異最小，通過方差的計算來尋找一個合適的灰度級別來劃分。 ②中值濾波 中值濾波法是一種非線性平滑技術，中值濾波法的基本原理是將每個像素點的灰度替換成為該點的鄰域模板內的所有像素點灰度值序列中的中值。（1）圖像灰度化： 本論文所用的相機是彩色相機，為了提高后續(xù)圖像處理的效率和質量，首先需要對圖像進行灰度化處理。圖27：應差模式經過測試，吸嘴完全吸住元器件的情況下，~，故取Lo=55kPa，Hi=54kPa。由于控制器無多余輸出端口，故將其懸空不接。步進電機是一種將電脈沖信號轉換為對應的角位移或直線位移的機電執(zhí)行元件。為提供高效工作保障，DOPB07S411觸摸屏采用高性能處理器，可進行快速的數(shù)據(jù)傳送和處理，同時具有65536色彩顯示以及800*480的高分辨率，可真實呈現(xiàn)操作元件與圖片，觸摸屏還配有音效輸出，以防異常情況發(fā)生。表16：伺服驅動器相關參數(shù)設置表在位置模式(端子輸入)下，驅動器接收脈沖命令，命令由外部端子輸入，控制伺服電機運動到目標位置，信號形態(tài)為脈波。圖13:DVP20PMOOM硬件結構圖 由于DVP20PMOOM用于對三軸基礎平臺進行控制，但是它只能接收兩路高速計數(shù)脈沖輸入，由于本系統(tǒng)是通過光柵尺反饋構成的全閉環(huán)控制系統(tǒng)，X,Y,Z三個運動軸實際走過的位移需實時反饋給控制器，X,Y兩個運動軸上光柵尺的反饋脈沖信號由DVP20PMOOM內部高速計數(shù)器對應的外部接口接收，所以為Z軸配置了高速計數(shù)模塊。這些準備好之后，就可以進行自動貼裝了?；A平臺三個軸上均安裝有拖鏈，這樣便于電源線、信號線、軟管等的走線，同時也有助于減輕線的拖拽和磨損。最后，再次應用分鏈GA算法。如果當前貼裝頭所用的吸嘴己經無法拾取和貼裝新的元器件，貼裝頭還必須在拾取元件前到吸嘴站更換吸嘴。這兩個優(yōu)化Ip題高度關聯(lián)、互相影響，使得求解問題最優(yōu)解相當困難。機架只能在Y軸方向上運動，同時貼裝頭可以在機架上作X軸方向的運動。（1）重復性精度： 本標準規(guī)定的重復性精度定義是在多塊檢測樣板PVP上貼裝一定數(shù)量的器件樣本，測量器件計算貼裝位置偏差的標準偏差。 um（在4 sigma時），可見精度已經非常高；有多達120個供料站位。 表面貼裝工藝設計的時機主要包括以上三個方面，因此要求新的表面貼裝工藝設計方法能夠在每一個設計時機都可以運用。以印刷系統(tǒng)的印刷參數(shù)設計為例，為了達到需求的印刷質量，需要將需求映射到具體的印刷參數(shù)上去，目前主要是通過兩類途徑進行映射，第一類是借鑒經驗或使用試驗失敗再試驗的方法，第二類是使用實驗設計法(Design of Experiment，DOE)或田口實驗法。這就需要解決如何將需求映射到和匹配相關的技術特征上的問題。如何選擇印刷機，貼片機和回流焊爐是表面貼裝工藝設計的重要內容。輔助工藝的目的是協(xié)助貼裝的順利進行并進行積極的預防檢測和事后檢測。 （4） 并行處理的實時多任務技術。印制線路板有單面雙面之分，電子產品也相應分為單面產品(印制線路板的一面需要貼裝元器件)和雙面產品(印制線路板的兩面均需要貼裝元器件),單面產品的表面貼裝工藝的流程如圖1所示，雙面產