专利名称：用于线性定位和基片位置测定的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在自动装配机的装配区域内进行线性定位和基片位置测定的方法和一种实现该方法的装置。
在自动给基片(如印刷电路板或照相机基片)装配元件(如SMD元件，SMD=平面安装器件，或球栅阵列=BGA)的过程中，单个元件由装配头从料箱或给料装置中取出，然后定位在基片上的一个预定位置。在此，基片从料箱中取出，并从两个相对侧导入，然后由线性传送装置送到自动装配机内。为了进行准确装配，需要准确地知道该印刷电路板在传送方向上的位置。
在较早的、没有预先公开的德国专利申请DE 197 38 922 A1中，曾公开过一种给铅框装配集成电路的装置和方法。其中，在装配之前采用一种位置固定的检测单元来测定集成电路的位置和/或铅框的位置。借助这种检测单元，虽然能够在印刷电路板被制动后识别出其位置，但该申请没有提供该印刷电路板的制动方法。
GB 2 150 098 A公开过一种给基片装配电气元件的机器，其中，利用机械制动器把基片停止在装配位置，接着通过啮合在基片孔中、且被处理成套管形的销钉进行更准确地定位，然后用夹紧装置将基片安装到该更准确的位置上。在朝向机械制动器的运动过程中，陡然制动可能会使已装配好的元件产生滑动，这是不希望有的。另外，对端子间距较小的元件的装配过程来说，利用销钉进行更准确地定位通常是不够精确的。
DE 43 25 565公开过一种把导体框从第一点运送至第二点的装置和方法，其中，导体框首先在对应于第一点的第一位置处制动，并被保持在一种夹紧机构中，然后以保持状态移到处理室内进行处理，接着再以保持状态移到第二点，在此，到达各个停止点都由传感器来检测。由于有两次停止，即首先在第一位置然后在处理室，所以与只在处理室内停止一次的情形相比，这将会产生不理想的时间损耗。此外，在处理室内没有对导体框的实际位置进行位置识别，无论如何，这对端子间距较小的元件来说是极不精确的。
DE 36 30 178 A1曾公开过一种计算机控制的装配设备，它也被用来进行印刷电路板装配。在此，所述印刷电路板被放在工件载体上，而所述工件载体按照传送工位而被移动到各个工位上。在此，由摄像传感器检测工件载体的到位，并借助校正销钉对该工件载体进行更精确地定位。它对制动过程没有作出陈述。利用校正销钉进行定位在部分情况下是极不准确的。另外，为了识另印刷电路板，示例地采用了识别被传送来的印刷电路板的超声波反射键控器。线性传送装置由此被制动，而基片以较小的速度移向可导入的机械制动器。为了代替超声波反射键控器，有时也采用反射光传感器。在此，不同印刷电路板或照相机基片对所采用的光线都有一个不同的透明度，因而反射特性是不同的。由此，所采取的超声波反射键控器或反射光传感器并不是对所有基片都适用。此外还有一个缺点，即在该种方法中，所有基片都要移向一个位置固定的机械制动器，这样，有时使用装配头要运动较远的传送路径，当基片较小时，譬如按给料装置的位置所需要的路径就是这种情况。此外，在机械制动器陡然制动时，基片会经历一次加速，这有可能使已装好的元件产生滑动。
因此，本发明的任务在于，提供一种实现上述方法的方法和装置，使基片在自动装配机内定位时与其材料和其空间大小无关，这样，使用装配头只需要尽可能短的工作路径。
根据本发明，该任务通过权利要求1的特征部分所述的方法和权利要求4的特征部分所述的执行该方法的装置来实现。
通过采用具有一个下述探测区域的传感器，即该探测区域主要包括自动装配机的装配区域，可以在整个装配区域确定基片的位置。该传感器首先作如此设置，使得传送到装配区域内的基片能够在制动位置由该传感器识别出来。为了进行识别，譬如基片的前棱、在基片上一个预定位置装设的条形码、或在基片上排列的端子(凸缘)、或基片的其它不透光位置等被用作预定的基片特征。在传感器识别出基片特征之后，线性传送装置被制动，以便使基片在装配位置静止下来。传感器在装配位置处检测基片特征的位置，以便识别出基片位置。
为此，在权利要求2中以一种更优选的方式对装配位置处的基片特征进行了测位，它在基片上设有校正标记的区域引入了一个光学校正传感器，以进行下一步更准确的定位。
权利要求3所述的方法实施起来尤为简单，它通过采取基片的前棱作为基片特征来进行识别。
通过采取权利要求5所述的光学传感器，可以简单地识别不同的基片特征，如前棱或条形码。
在权利要求6所述装置的优选方案中，传感器被固定连接到一个可在基片上方工作的装配头上，这样，传感器以及由此其探测区域可以简单地根据传送路径上自由可选的制动位置而进行调整。
权利要求7所述的装置是尤其优选的，其中，通常为识别校正标记而设置在装配头上的校正传感器被用作识别基片特征的传感器，由此节省了额外传感器的成本。
利用如权利要求7所述的指向上方的光源装置，可以以一种更优选的方式使用简单光学传感器，以在装配头上识别出基片特征。
下面借助附图来对本发明的实施例进行详细阐述。在此，
图1为带有基片的自动装配机的侧视图，所述基片在该自动装配机内进行处理，图2为一种自动装配机的侧视图，其中在一个制动位置检测印刷电路板的基片特征，以及图3为一种自动装配机的侧视图，其中在一个装配位置对被制动的基片进行更精确的测量。
如图1所示，基片1(如印刷电路板或照相机基片)沿传送方向3在自动装配机的线性传送装置2上进行处理。装配机的装配区域用x标示。在该实施例中，沿XY方向移动的装配头4为一个用于多个吸移管5的固定装置6，并固定了一个传感器10和校正传感器14。在此，吸移管5被用来接收图中未示出的、来自图中未示出的给料装置的元件，并把该元件定位在基片1上。在此，线性传送装置2、校正传感器14、装配头4以及传感器10被连接在控制装置7上。此处的传感器10构成为光学传感器的形式，它利用一个检测器11和光成像装置12产生探测区域13，而所示探测区域定位在一个自由可选的制动位置x1。位置固定的、尤其是白光源的光源8优选地沿着整个装配区域x延伸，并设置在线性传送装置2的下方，它从下部照射基片1。在此，为了譬如识别带有空隙的基片，可采用在基本呈线性延伸的光源，也可采用构造为部分平面状的光源。为了准确对基片进行定位，在基片1上设有校正标记15。
如图2所示，作为基片特征9的基片1前棱在制动位置x1处由传感器10进行识别。线性传送装置2由控制装置7制动，这样，如图3所示，具有基片特征9的基片便停止在装配位置x2。为了准确地检查装配位置x2，传感器10借助在XY方向上工作的装配头4将其探测区域13移至装配位置x2，并测量出基片1的准确位置。根据该位置测量计算出基片1的校正标记15的位置，这样，校正传感器14便可以利用校正标记15进行处理了，由此实现基片1的高精度定位。在此，利用基片1的这种高精度定位，便可以给它高精度地装配元件了。通过在自动装配机的侧面导入基片1，传送装置3内的这种准确的位置识别对位置测定来说已经足够了。
按照基片的尺寸大小，利用该方法可把基片1的位置优化成短的装配路径，这样便可缩短装配时间，并由此提高装配效率。
权利要求
1．在采用线性传送装置(2)的自动装配机的装配区域内进行线性定位和基片(1)位置测定的方法，其中，在装配区域(x)内，指向基片(1)的探测区域(13)被调节在一个自由可选的制动位置(x1)上，且该自由可选的制动位置位于基片(1)的基片特征(9)的传送路径上，在基片特征(9)穿过制动位置(x1)之后，线性传送装置(2)的制动被定义停止在约到达装配位置(x2)处，线性传送装置(2)被制动后，探测区域(13)约被调节在已制动基片(1)的基片特征(9)的装配位置(x2)处，然后对静止基片特征(9)的装配位置(x2)进行位置测定。
2．根据权利要求1所述的线性定位和基片(1)位置测定的方法，其特征在于，根据静止基片特征(9)的位置数据，在校正标记(15)区域内引入了一个光学校正传感器(14)。
3．根据权利要求1或2所述的线性定位和基片1(1)位置测定的方法，其特征在于，基片(1)的前棱被作为基片特征(9)而由传感器(10)进行测定。
4．用于线性定位和基片(1)位置测定的装置，尤其被用来执行上述权利要求1至3之一所述的方法，该装置具有一个用于传送基片(1)的线性传送装置(2)，具有一个传感器(10)，其探测区域(13)被调节在一个自由可选的制动位置(x1)上，且该自由可选的制动位置位于基片(1)的基片特征(9)的传送路径上，以及具有一个接在所述线性传送装置(2)和传感器(10)上的控制装置(7)，用于制动和停住线性传送装置(2)，使得所述基片特征停止在装配位置(x2)。
5．根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述传感器(10)构造为光学传感器(11,12)的形式。
6．根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述传感器(10)被固定地连接到在基片(1)上方工作的、装配机的装配头(3)上。
7．根据权利要求4至6中任一项所述的装置，其特征在于，设置在装配头(4)上的校正传感器(14)被用作识别基片特征(9)的传感器(10)。
8．根据权利要求4至7中任一项所述的装置，其特征在于，位置固定地装设于基片(1)下方、并指向上方的光源(8)照射着不同基片(1)的基片特征(9)的整个自由可选的定位区域。
全文摘要
一种线性定位和基片位置测定的方法和一种实现该方法的装置。迄今为止,在自动装配机内传送的基片(1)都是借助超声波传感器或反射光传感器来进行识别的,将线性传送装置(2)制动,并把该基片移向可机械导入的制动器,如此来得知基片(1)的位置。在此,由于制动器的位置固定,所以不同尺寸大小的基片(1)总是被停止在一个位置,这对最佳的装配路径和较短的装配时间来说,是不适用的。利用一种传感器装置(10),它沿着自动装配机的装配区域(x)有一个可自由定位的探测区域(13),这样便可以确定装配区域(x)内被传送基片(1)的位置。传感器(10)在装配区域(x)内的预定制动位置(x1)处检测预定的基片特征(9),线性传送装置(2)被制动,使得具有基片特征(9)的基片(1)停止在装配位置(x2)。传感器(10)对停止在该装配位置(x2)的基片特征(9)进行测量,并借助该测量位置得出设于基片上的校正标记(15)的位置,然后该校正标记便和装于装配头(4)上的校正传感器(14)一起进行精确测量。
文档编号F16B2/00GK1303579SQ99806751
公开日2001年7月11日 申请日期1999年4月27日 优先权日1998年5月28日
发明者J·瓦克尔 申请人:西门子公司