【文章內(nèi)容簡介】 控貼片動(dòng)作軌跡；操作控制部分，通常由鍵盤、鼠標(biāo)和手持編程器組成。2）機(jī)架貼片機(jī)的結(jié)構(gòu)形式主要有整體鑄造式和鋼結(jié)構(gòu)式兩種。整體鑄造機(jī)架整體性好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，機(jī)架加工和工作中變形微小，工作時(shí)穩(wěn)固，抗震動(dòng)能力強(qiáng)，高檔貼片機(jī)多采用此結(jié)構(gòu)；鋼結(jié)構(gòu)式由各種規(guī)格的鋼型材和鋼板焊接而成，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，成本較低。貼片機(jī)采用哪種結(jié)構(gòu)的機(jī)架，取決于機(jī)器的整體設(shè)計(jì)和承重，以及對(duì)機(jī)器穩(wěn)定性的要求。判定貼片機(jī)機(jī)械穩(wěn)定性簡單的試驗(yàn)方法：用一個(gè)金屬幣立于機(jī)器上，穩(wěn)定性好的機(jī)器在運(yùn)行時(shí)不會(huì)出現(xiàn)翻倒。2. 貼片頭結(jié)構(gòu)貼片頭是貼片機(jī)的核心部件，通過程序控制，完成三維的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)拾取貼放功能。一般配置一個(gè)或多個(gè)真空吸嘴，它拾取元件后能在校正系統(tǒng)控制下自動(dòng)校正位置，并將表面組裝元器件準(zhǔn)確的貼放到 PCB 焊盤的指定位置。HS50 貼片機(jī)為旋轉(zhuǎn)式貼片頭。如圖 323 所示。 圖 323 HS50 貼片頭12 段位器旋轉(zhuǎn)頭的全視圖圖例： 2. Star 4. 中間分配板 光柵盤（1—12） 7. STAR 旋轉(zhuǎn)馬達(dá) 8. Z 軸馬達(dá) 件照相機(jī)1）旋轉(zhuǎn)頭的部件（如圖 324 所示）湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 a 圖 b圖 324圖 a :(1)星行八爪；(2)真空分配器；(3)真空環(huán)形圈；(4)12 真空氣管；(5)12 真空閥；(6)12 真空閥門；(7)(8)12 光柵盤；(9) 12 段位器。圖 b：(1)后部；(2)真空連接處；(3)DP 馬達(dá)；(4)真空發(fā)生器；(5)12 真空測量板；(6)星形輪制動(dòng)；(7)真空分配盤；(8)取料角度控制馬達(dá)；(9)拋料控制馬達(dá)。2） 旋轉(zhuǎn)頭的前部：如圖 325 所示 圖 3253） 貼片頭吸嘴吸嘴是貼片機(jī)拾、放元件的關(guān)鍵部件，也是光學(xué)視覺系統(tǒng)的照相機(jī)拍照時(shí)的背景，它主要由過濾網(wǎng)、密封環(huán)、卡環(huán)、吸嘴本體和吸嘴頭組成。吸嘴因吸取元件種類的不同，一般分為標(biāo)準(zhǔn)吸嘴和特殊吸嘴，標(biāo)準(zhǔn)吸嘴在生產(chǎn)中可自動(dòng)更換，特殊吸嘴無法由機(jī)器自動(dòng)更換。吸嘴材料選擇關(guān)鍵是要滿足其耐磨性，現(xiàn)在多采用碳纖維耐磨塑料材料，更先進(jìn)的吸嘴則采用陶瓷及金剛石等材料，使吸嘴更耐用。拾取元件的不同要求選用不同的吸嘴，攝取元件圖像時(shí)，吸嘴作為背景，使元件的圖像對(duì)比度強(qiáng)，更加清晰，因而，吸嘴背景平面通常設(shè)計(jì)成啞光面且表面沒有混色，比如黃色和黑色。當(dāng)吸嘴吸取元件時(shí)，理想的情況下，元件的中心、吸嘴的中心和所獲得圖像的空間中心應(yīng)該是重合的，而光學(xué)視覺系統(tǒng)的調(diào)整實(shí)際上也是要補(bǔ)償實(shí)際工湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作的情況下這個(gè)不重合而導(dǎo)致的偏差?！∥焓胺旁缙诜椒ㄊ歉鶕?jù)元件的高度，即事先輸入元件的厚度，當(dāng)貼片頭下降到此高度時(shí)，真空釋放并將元件貼放到焊盤上，采用這種方法有時(shí)會(huì)因元件或 PCB 厚度的誤差，出現(xiàn)貼放過早或過遲現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起元件移位或“飛片”缺陷；目前拾放元件方法是，吸嘴根據(jù)元件與 PCB 接觸的瞬間產(chǎn)生的反作用力，在壓力傳感器的作用下實(shí)現(xiàn)貼放的軟著陸，又稱為 Z 軸的軟著陸，故貼片輕松，不易出現(xiàn)移位與飛片缺陷。下圖326是幾種常用的吸嘴：圖 326 貼片機(jī)幾種常用的吸嘴3 驅(qū)動(dòng)及伺服定位機(jī)構(gòu)1） 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)HS50 貼片機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括 X、Y、Z 及角度 θ、板寬控制 PWC、皮帶傳送等六個(gè)軸共同組成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)， 其中 X、y 軸是高電源軸，受高電源箱中的對(duì)應(yīng)伺服放人器控制；角度 θ、板寬控制 PWC 和皮帶傳輸是高電源軸，受低電源箱中的對(duì)應(yīng)伺服放大器控制。貼片機(jī)的精度和速度主要是由 X 軸和 y 軸決定的。開環(huán)位置控制貼片機(jī)采用鏈條或帶式傳送機(jī)構(gòu)，控制精度低；閉環(huán)位置控制系統(tǒng)一般采用絲杠傳送機(jī)構(gòu)，控制精度高。目前一般貼片機(jī)采用直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，齒形帶或滾珠絲桿螺旋副傳動(dòng)；高速貼片機(jī)則采用了無摩擦線性電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和空氣軸承導(dǎo)軌傳動(dòng)。2） 伺服定位機(jī)構(gòu)貼片機(jī)的 X、Y 位置系統(tǒng)有貼片頭 X、Y 運(yùn)動(dòng)定位的過頂拱架型（OverheadGantry－Style）系統(tǒng)、印制電路板 X、Y 運(yùn)動(dòng)定位的轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)（Turret System）和大規(guī)模平行系統(tǒng)（Massively Parallel System）等三種類型，每個(gè)位置系統(tǒng)都有各自特點(diǎn)，通常在速度與精度之間有一個(gè)權(quán)衡。過頂拱架型系統(tǒng)貼裝元件范圍寬，如有源元件（Active Device）的 QFP（Quad Flat Pack）， 面陣列（Area－Array）元件的 BGA（Ball Grid Array），貼裝精度高，但速度不能與轉(zhuǎn)塔型或大規(guī)模平行系統(tǒng)相比。過頂拱架型位置系統(tǒng)使用橫梁來移動(dòng)貼片頭（安裝在 X 軸梁上）到 PCB 上的一個(gè)特定位置，PCB 在貼片時(shí)夾緊在固定位置。貼片頭沿著 X 軸和 Y 軸方向移動(dòng)從送料器吸取元件，然后移到照相或貼片位置。湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）　　印制電路板 X、Y 運(yùn)動(dòng)定位系統(tǒng)，常用在轉(zhuǎn)塔式貼片機(jī)中，貼片頭在固定位置進(jìn)行貼裝，為了保持高速度，印制電路板在 X、Y 方向的運(yùn)動(dòng)速度必須足夠高，因此定位的精度會(huì)受到影響。大型平行系統(tǒng)使用一系列小的單獨(dú)的貼片單元（或模塊）。每個(gè)單元有自己的X－Y 運(yùn)動(dòng)位置系統(tǒng)，安裝有相機(jī)和貼片頭。每個(gè)貼片頭可從有限的帶式送料器取料，PCB 以固定的間隔時(shí)間在機(jī)器內(nèi)步步推進(jìn)。各個(gè)單元機(jī)器單獨(dú)運(yùn)行慢，可是，它們連續(xù)或平行運(yùn)行有很高的產(chǎn)量。（1）X、Y 伺服定位系統(tǒng)分辨率貼片機(jī) X 軸和 Y 軸分辨率由其光柵尺提供反饋給控制器，尺上刻度很精確，但其并不一定提供最終的分辨率來精確定位 X 軸和 Y 軸，而是通過細(xì)分和倍增方法提高其分辨率。X 和 Y 軸用光柵尺額定定位線彼此分開100μm （線性電動(dòng)機(jī)器彼此分開40μm），當(dāng)軸以最大速度通過時(shí)，讀取頭能夠讀取這些線。（2）Z 軸伺服定位　貼片機(jī) Z 軸控制系統(tǒng)是指貼片頭的吸嘴運(yùn)動(dòng)過程中的定位，即取料和貼片過程中的 Z 方向定位，以適應(yīng) PCB 的不同厚度和元件的不同高度，滿足貼片要求。常見的 Z軸有氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)和步進(jìn)／伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)等方式。Θ 軸運(yùn)動(dòng)精度對(duì)貼片精度影響很大，分辨率要求高，尤其對(duì)于細(xì)間距元件。貼片頭上吸嘴的 Z 方向伺服控制與 X－Y 伺服定位系統(tǒng)相似，即采用圓形光柵編碼器的 AC／DC 伺服電動(dòng)機(jī) —滾珠絲杠或同步皮帶機(jī)構(gòu)，其伺服電動(dòng)機(jī)——滾珠絲杠安裝在吸嘴上方；采用 AC／DC 伺服電動(dòng)機(jī)——同步皮帶機(jī)構(gòu)時(shí)，其電動(dòng)機(jī)可以安裝在側(cè)面，通過 傳動(dòng)輪實(shí)現(xiàn)吸嘴在 Z 方向的控制。由于吸嘴 Z 方向運(yùn)動(dòng)行程較短，并采用光柵編碼器，控制精度能滿足要求。Z 軸與 PWC 寬度調(diào)節(jié)軸、皮帶傳送軸及 Θ 旋轉(zhuǎn)角度軸屬于貼片機(jī)中的低電源軸，其驅(qū)動(dòng)來源于低電源電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制來源于低電源伺服箱，伺服箱中的相應(yīng)伺服板受控于 VME 箱中的軸控制器（低端控制器），軸控制器執(zhí)行來自于機(jī)器主控制器（高端控制器）的指令。電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)位置由編碼器計(jì)數(shù)，再通過可選的細(xì)分盒使計(jì)數(shù)倍增，從而提高精度，并把位置計(jì)數(shù)反饋給相應(yīng)的軸控制器，再由軸控制器報(bào)告給機(jī)器主控制器，這樣機(jī)器主控制器就可以對(duì)相應(yīng)軸的運(yùn)行狀況進(jìn)行判斷。（3）伺服控制系統(tǒng)貼片機(jī)伺服控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括位置和速度反饋來自伺服電動(dòng)機(jī)本身與執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩種方式。位置和速度反饋來自伺服電動(dòng)機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)的伺服控制系統(tǒng)基本原理如圖327所示。圖327 位置和速度反饋式伺服控制系統(tǒng)原理伺服控制器 驅(qū)動(dòng)放大器 伺服電動(dòng)機(jī) 負(fù)載速度/電流反饋電動(dòng)機(jī)換向控制位置傳感器反饋湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）位置和速度反饋都來自伺服電動(dòng)機(jī)本身伺服控制方式的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)整個(gè)閉環(huán)伺服系統(tǒng)控制環(huán)路的要求較低，適用于對(duì)高速高精度位置控制要求較低的場合，位置和速度反饋來自負(fù)載的伺服控制方式對(duì)整個(gè)閉環(huán)伺服系統(tǒng)控制環(huán)路的要求很高，適用于高速，高重復(fù)定位精度的場合，如貼片機(jī)的 XY 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及貼片頭的 Z 軸和旋轉(zhuǎn)軸等。（4）貼片機(jī)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)貼片機(jī)中使用的直線驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)典型的有 X－Y 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、板寬調(diào)節(jié)和貼片頭的 Z軸的結(jié)構(gòu)，主要分為旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)滾珠絲桿滑動(dòng)導(dǎo)軌與直線電動(dòng)機(jī)滑動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)兩種。旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)滾珠絲桿滑動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)如圖328所示。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是通過滾珠絲桿加直線滑動(dòng)導(dǎo)軌，將旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)在 X－Y平面或 Z 方向上點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的位置控制。構(gòu)成該結(jié)構(gòu)的要件還包括同步帶／帶輪或聯(lián)軸器，由它們將旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的扭矩傳遞到滾珠絲桿，從而推動(dòng)滾珠絲桿的螺母，在直線滑動(dòng)導(dǎo)軌的引導(dǎo)下，實(shí)現(xiàn)從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)到直線運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。　　圖328 旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)滾珠絲桿滑動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu) 直線電動(dòng)機(jī)滑動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)如圖 329 所示，此結(jié)構(gòu)所用器件少，故障率低，基本不需維護(hù)。圖329 直線電動(dòng)機(jī)滑動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)（5）貼片機(jī)用旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)貼片機(jī)常用旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)有直流有刷伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩種。湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）　　 圖 3210 直流有刷伺服電動(dòng)機(jī)典型結(jié)構(gòu)剖面圖圖3210所示為直流有刷伺服電動(dòng)機(jī)典型結(jié)構(gòu)剖面圖，該類型電動(dòng)機(jī)基本特點(diǎn)，一是定子永磁鐵被固定在電動(dòng)機(jī)本體上形成定子；二是轉(zhuǎn)子線圈和轉(zhuǎn)子硅鋼疊片被固定在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上；三是換相電刷被固定于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸端（同軸），換相電刷電極通過兩根引線引出連接到電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，電動(dòng)機(jī)換相通過換相電刷的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。交流伺服電動(dòng)機(jī)的典型代表有交流無刷伺服電動(dòng)機(jī)和永磁正弦交流伺服電動(dòng)機(jī)兩種，它們是目前貼片設(shè)備中常用的將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的部件，二者結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別在于定子線圈繞線方式的不同，交流無刷伺服電動(dòng)機(jī)最終的目的是要產(chǎn)生方波反電動(dòng)勢，而永磁正弦交流伺服電動(dòng)機(jī)要產(chǎn)生正弦波反電動(dòng)勢。交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子（動(dòng)子）和定子的結(jié)構(gòu)與直流有刷伺服電動(dòng)機(jī)相反。（6）貼片機(jī)用直線伺服電動(dòng)機(jī)直線電動(dòng)機(jī)是一種把電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換傳動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。它具有傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)電設(shè)備所不能達(dá)到的高效節(jié)能、高精度的特點(diǎn)。它能夠有效地克服使用傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)時(shí)，機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)固有的傳動(dòng)鏈條體積大、效率低、能耗高、精度差、污染環(huán)境等缺點(diǎn)。直線電動(dòng)機(jī)主要應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)、連續(xù)運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、需要短時(shí)間、短距離內(nèi)提供巨大的直線運(yùn)動(dòng)速度的裝置中。貼片行業(yè)常用的直線電動(dòng)機(jī)有定子永磁鐵直線電動(dòng)機(jī)和 VRM 電動(dòng)機(jī)兩種。定子永磁鐵直線電動(dòng)機(jī)具有效率高、噪聲低、提供持續(xù)的推力而不受動(dòng)子位置的影響等特點(diǎn)，但成本高。VRM 電動(dòng)機(jī)具有成本低、效率高、散熱快、噪聲低、負(fù)載能力強(qiáng)、提供持續(xù)的推力而不受動(dòng)子位置的影響特點(diǎn)，但體積大。（7）貼片機(jī)用編碼器編碼器是將機(jī)械位移量（包括轉(zhuǎn)動(dòng)角度和直線位移）轉(zhuǎn)化為電脈沖信號(hào)的器件。貼片機(jī)中常用的編碼器主要有實(shí)現(xiàn)角度位置反饋的旋轉(zhuǎn)編碼器和直線位置反饋的磁／光柵尺兩種。旋轉(zhuǎn)編碼器按信號(hào)原理分為增量型和絕對(duì)型。增量型編碼器只向伺服控制器輸出脈沖信號(hào)，它僅提供相對(duì)的位置和增／減信息，而位置增／減信息則根據(jù) A、B 相的發(fā)生先后（誰的相位領(lǐng)先）由控制器判斷；絕對(duì)型編碼器向伺服控制器輸出 的是數(shù)字號(hào)，其內(nèi)部含有微型處理器，它定義了一個(gè)絕對(duì)原點(diǎn)，并將其產(chǎn)生的脈沖信號(hào)經(jīng)處理器處理后，轉(zhuǎn)化成數(shù)字代碼送給伺服控制，這些位置數(shù)據(jù)都是相對(duì)于原點(diǎn)的絕對(duì)位置。光柵尺，它是由光柵尺和讀取頭構(gòu)成。光柵尺是在透明玻璃或金屬鏡面上真空沉積鍍膜，利用光刻技術(shù)制作均勻密集條紋（每毫米約 100～300 條）， 條紋間為等間距平行分布。3） 供料器湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）HS50 系列的四個(gè)區(qū)各有一個(gè) Table(供料臺(tái)),它能裝載 12 個(gè) 2*8 或者是 3*8 的供料器,最多可以裝 144 槽 8mm 的料，供料器，又稱為飛達(dá)。 飛達(dá)以所載料帶的寬度分 28，38，12/16，24/32, 44, 56, 72, 88 的飛達(dá)。圖 3211 是 38 的飛達(dá)。圖 3211上圖為常用的 38 飛達(dá)，只能上料帶寬度為 8mm 的料。前面的平蓋為黃金色的主要用來裝 0201 的料，另一種平蓋具有普通金屬光澤的常用來上 0402 或 063 的料。順便說說 0201 就是指長為 寬為 的料，0402 就是指長為 1mm 寬為 的料。具體算法就是 *= *=。 圖 3212圖 3212 是 28 的飛達(dá)，是 HS50 機(jī)常用的一種供料器，28 就是說該料帶的寬度為 8mm。 光學(xué)視覺系統(tǒng)視覺系統(tǒng)可以檢查元器件引腳以及測量引腳寬度、間距和數(shù)量，從而檢測被貼元器件。視覺檢查要求通過固定照相機(jī)來抓拍元器件圖像，然后傳送到圖像處理系統(tǒng)，對(duì)所獲得圖像進(jìn)行處理分析，計(jì)算出圖像的特征信息和位置信息，再把這些信息和原先存放在貼片機(jī)數(shù)據(jù)庫中信息進(jìn)行比較，從而對(duì)元器件進(jìn)行判定，并通過伺服系統(tǒng)補(bǔ)償調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的偏差。視覺系統(tǒng)具有視覺和對(duì)中兩個(gè)功能，其中，視覺功能主要是運(yùn)用相機(jī)對(duì)要處理的元件進(jìn)行圖像提取，然后對(duì)其提取的圖像進(jìn)行圖像處理，分析出幾何特征信息和空間位置特征信息，并將這些信息與數(shù)據(jù)庫里相應(yīng)的資料進(jìn)行比較，從而判定該元件是否為正確的元件以及此元件是否存在問題；而對(duì)中功能主要是把元件的吸取位置信息和存儲(chǔ)在貼片機(jī)標(biāo)準(zhǔn)元件數(shù)據(jù)庫的元件數(shù)據(jù)進(jìn)行比較運(yùn)算，進(jìn)而判定吸嘴吸取元件的中心位置是否和吸嘴的中心