Uma-análise aprofundada de sistemas de visão mecânica de posicionamento SMT: o segredo da precisão e da eficiência

Na produção de SMT, quando os PCBs apresentam desvios de posição, os tamanhos dos componentes estão se tornando cada vez menores ou os chips padrão e os ICs de precisão estão presentes na mesma placa, a máquina de colocação de SMT deve primeiro "ver claramente" antes de decidir "onde colocá-los". É aqui que o sistema de visão entra em ação.

Simplificando, umMáquina de colocação SMTO sistema de visão é um sistema que usa câmeras industriais para identificar pontos de referência de PCB e componentes eletrônicos e aplica os resultados do reconhecimento para corrigir a posição, o ângulo e o posicionamento.

NeoDen N10Pmáquina de escolher e colocaremprega uma configuração de visão que consiste em câmeras Dual Mark + câmeras duplas voadoras (frontal e traseira) + uma câmera IC. Combinada com um codificador linear magnético e várias funções de calibração, esta configuração garante uma coordenação perfeita entre posicionamento de PCB, reconhecimento de componentes e controle de posicionamento.

Então, por que uma máquina de posicionamento SMT precisa de tantas câmeras? Como exatamente o sistema de visão ajuda a máquina a melhorar a precisão do posicionamento?

Um sistema de visão artificial de posicionamento SMT é o núcleo dos "olhos" da máquina, utilizando câmeras e tecnologia de processamento de imagem de computador para ajudar a máquina de posicionamento a ver claramente e localizar com precisão os componentes eletrônicos e o PCB.

Todo o processo pode ser entendido simplesmente como:

Posicionamento da PCB → Captação de componentes → Reconhecimento de visão → Correção de posição/ângulo → Posicionamento preciso

Portanto, o sistema de visão não simplesmente “tira uma foto”, mas sim converte as imagens capturadas pela câmera em informações de posição e ângulo que a máquina de posicionamento pode usar.

Câmeras diferentes executam tarefas diferentes.

Depois que o PCB entra na máquina de colocação a partir da esteira transportadora, mesmo que as coordenadas no programa sejam completamente precisas, o PCB real ainda pode desviar-se ligeiramente da posição teórica. É aqui que entram em jogo as marcas de referência no PCB. O N10P é equipado com câmeras de marca dupla que capturam rapidamente imagens dos pontos de posicionamento para re-determinar a origem e o ângulo reais da PCB.

Depois que um componente é captado pelo bocal, oNeoDenN10P'scâmeras voadoras duplas dianteiras e traseiras podem capturar "imagens voadoras" enquanto o cabeçote de posicionamento se move em alta velocidade. Eles suportam o reconhecimento de componentes comuns-incluindo componentes de chip e pacotes SOT-com tamanho variando de 0201 a 22 × 22 mm, permitindo correção de alta-velocidade sem desaceleração ou pausas.

As formas e estruturas de pinos dos CIs (como QFP, BGA e QFN) são muito mais complexas do que as dos resistores e capacitores comuns. O N10P está equipado com uma câmera IC dedicada com alcance de reconhecimento de até 40 × 40 mm (suportando componentes de até 16 mm de altura). A função "IC Calib" descrita no manual é adequada para ICs padrão, enquanto "IC Rotate Calib" realiza o re-reconhecimento após ajustar o ângulo para garantir o alinhamento preciso de pinos de alta-densidade.

Se você pensar em um PCB como um mapa, então um fiducial é como um ponto de referência nesse mapa.

As coordenadas dos componentes no programa de posicionamento normalmente vêm do software de design de PCB, mas quando a máquina realmente carrega a PCB, a posição não pode ser exatamente a mesma todas as vezes. Portanto, o equipamento necessita de um ponto de referência fixo para vincular as “coordenadas do programa” com a “posição real da PCB”.

O processo básico pode ser entendido da seguinte forma:

Identifique o fiducial → Determine a posição real do PCB → Calcule o desvio angular → Corrija as coordenadas de posicionamento

Se o fiducial não for definido corretamente, a colocação subsequente poderá resultar em um deslocamento geral.

NeoDenN10P usuáriomanuallista "Configuração incorreta do ponto de origem" e "Fiducial não encontrado" como causas de falha no reconhecimento fiducial automático e recomenda redefinir a origem ou ajustar os parâmetros fiduciais.

É por isso que, na produção de SMT, quando os componentes de uma PCB inteira apresentam mudanças direcionais semelhantes, é necessário não apenas verificar os programas dos componentes individuais, mas também verificar a origem e os dados fiduciais da PCB.

A maneira mais simples de compreender o sistema de visão é colocá-lo dentro de um ciclo completo de posicionamento.

A câmera de marcação primeiro identifica os pontos de referência no PCB para determinar sua posição e orientação reais.

O alimentador entrega o componente à posição-de coleta e o bico o coleta.

Dependendo do tipo de componente, o sistema pode selecionar "No Action", "Fly Calib", "IC Calib" ou "IC Rotate Calib".

"No Action" não realiza inspeção de câmera, enquanto "Fly Calib", "IC Calib" e "IC Rotate Calib" correspondem a diferentes métodos de reconhecimento de visão, respectivamente.

Depois que o sistema obtém a posição e o ângulo reais do componente, ele os compara com as informações de destino no programa. Se existir um desvio, o movimento de posicionamento deverá ser corrigido adequadamente.

O cabeçote de posicionamento completa o posicionamento de acordo com as coordenadas corrigidas.

Ao selecionar umescolha e coloquemáquina, muitas pessoas veem de forma simplista a precisão do posicionamento como um parâmetro mecânico. Na realidade, a precisão do posicionamento é o resultado da ação combinada de múltiplos sistemas.

O Sistema de Visão lida com o reconhecimento, o Sistema de Movimento controla o movimento, o Bocal realiza a coleta, a Calibração estabelece relações de coordenadas precisas e o software gerencia os cálculos e o controle durante todo o processo. Se a câmera identificar corretamente um componente, mas o centro do bico estiver desligado, ainda poderão ocorrer erros na posição real de posicionamento.

ONeoDenManual do usuário N10Plista causas comuns na seção "Problemas de precisão", incluindo erros de reconhecimento, alterações na posição fiducial da câmera e posicionamento impreciso do centro do bico. As soluções correspondentes incluem calibração de câmera e calibração fina de bico.

Portanto, ao avaliar as capacidades de visão de uma máquina posicionadora, não se deve apenas perguntar: "Quantas câmeras ela possui?" mas também deve avaliar se as câmeras funcionam em plena coordenação com os sistemas de controle de movimento e calibração.

Embora um sistema de visão possa reconhecer imagens, as coordenadas da imagem capturadas pela câmera não correspondem inerentemente às coordenadas mecânicas da máquina de posicionamento.

NeoDenN10Poferece múltiplas funções de calibração. Entre eles, “Fiducial Camera Initialize” utiliza um alvo de calibração para tirar fotos automaticamente e calcular as relações posicionais entre diferentes câmeras; A "Calibração fina do bico" usa fotos tiradas do bico de calibração para determinar automaticamente as relações posicionais entre cada cabeçote de posicionamento e a câmera IC e a câmera voadora.

Esses dois processos abordam questões diferentes:

Calibração da câmera:Estabelece as relações posicionais entre os sistemas de visão.
Calibração do bocal:Verifica as relações posicionais precisas entre diferentes cabeçotes de posicionamento, bicos e sistemas de visão.

Portanto, é aconselhável verificar o status da calibração após a manutenção do equipamento, quando as posições dos componentes relevantes forem alteradas ou quando a precisão da colocação se desviar dos níveis normais.

Você pode realizar as verificações na seguinte ordem.

Primeiro, verifique os parâmetros PCB Origin e Fiducial.

NeoDenN10P usuáriomanuallista configurações incorretas de origem, falha em encontrar o fiducial e interferência na área de reconhecimento como causas comuns.

Verifique a imagem da câmera, o brilho, o flash, o ruído e outros parâmetros de visão, ao mesmo tempo que verifica se o tamanho do componente está dentro do alcance de reconhecimento da câmera.

Verifique a posição-de coleta, a altura-de coleta e o bico.

O manual do usuário do NeoDen N10P observa que os componentes que giram ou ficam na vertical durante a coleta-podem estar relacionados a uma configuração de altura-de coleta inadequada ou a um desvio na posição-de coleta.

Concentre-se na verificação da posição da câmera fiducial, do centro do bocal e das calibrações relacionadas.

Esse tipo de problema leva principalmente os engenheiros a assumir erroneamente que “já que o reconhecimento visual é normal, a câmera deve estar boa”. Na realidade, a relação entre o sistema de visão, o bico e as coordenadas de movimento podem afetar o resultado final.

Se o equipamento exigir verificação manual extensiva da orientação e posição dos componentes, o tempo do ciclo de produção será afetado. O reconhecimento de visão automatizado pode descarregar esses julgamentos repetitivos no equipamento.

Pegue oNeoDenN10P SMTmáquinapor exemplo: ele emprega uma configuração de múltiplas-câmeras e é equipado com funcionalidade de troca automática de bicos e 39 posições de bicos. Esta máquina tem velocidade máxima de colocação de 20.000 CPH e suporta 80 alimentadores de fita.

Contudo, a eficiência real da produção não pode ser medida simplesmente pelo CPH máximo. Por exemplo, para componentes menores que 0402 e CIs de precisão, oN10P usuáriomanualrecomenda reduzir adequadamente a velocidade de deslocamento e a velocidade de posicionamento para melhorar a precisão do posicionamento.

Portanto, um entendimento mais razoável é que o sistema de visão ajuda o equipamento a encontrar o equilíbrio certo entre “velocidade” e “confiabilidade de reconhecimento”.

Se você estiver comprando umescolha e máquina de colocar, vale a pena considerar as seguintes questões:

Q1. Suporta reconhecimento fiduciário?

Isto determina se o equipamento pode realizar a calibração com base na posição real da PCB.

Q2. Suporta reconhecimento visual de diferentes tipos de componentes?

Você precisa confirmar se existem soluções de reconhecimento adequadas para chips e ICs padrão.

Q3. Quais são os intervalos mínimo e máximo de reconhecimento de componentes?

Isso precisa ser compatível com sua BOM.

Q4. Suporta calibração de câmera e calibração de bico?

Isto afeta a manutenção e os ajustes de precisão após operação prolongada do equipamento.

Q5. O sistema de visão funciona em conjunto com um sistema de feedback de movimento?

Uma câmera por si só não pode garantir a precisão do posicionamento final; o sistema de movimento também deve executar com precisão os resultados dos cálculos de visão.

Q1. O que é um sistema de reconhecimento de visão SMT?

Um sistema de reconhecimento de visão SMT é um sistema que usa câmeras industriais para identificar marcas fiduciais de PCB e componentes eletrônicos e aplica os resultados do reconhecimento a correções de posição, ângulo e posicionamento.

Q2. Por que as máquinas de posicionamento precisam de um sistema de visão?

Porque sempre há alguns erros de posicionamento em PCBs e componentes eletrônicos durante a produção real. O sistema de visão pode identificar a posição real e ajudar a máquina a fazer correções de coordenadas e ângulos.

Q3. O que é uma marca fiduciária?

Uma marca fiducial é uma marca de referência em uma PCB usada para posicionamento de visão de máquina. A máquina de posicionamento SMT o identifica para determinar a posição e o ângulo reais do PCB.

Q4. Qual é a diferença entre uma câmera voadora e uma câmera IC?

Uma câmera voadora é usada principalmente para reconhecimento visual de componentes gerais, como resistores e capacitores. Uma câmera IC é usada para dispositivos como ICs e oferece suporte ao-reconhecimento do ângulo para ICs de precisão.

Q5. O sistema de visão determina diretamente a precisão do posicionamento?

Não, não é inteiramente determinado pelo sistema de visão. A precisão do posicionamento também é influenciada por fatores como bico, sistema de movimento, posicionamento da PCB, calibração e parâmetros de posicionamento.

Q6. O sistema de visão de uma máquina de posicionamento requer calibração?

Sim. A câmera, o bocal e o sistema de movimento devem manter uma relação posicional precisa. O NeoDne N10P oferece recursos como inicialização da câmera Fiducial e calibração fina do bico.

Q7. Qual sistema de visão o NeoDen N10P usa?

O NeoDen N10P é equipado com câmeras Dual Mark, câmeras duplas voadoras (frontal e traseira) e uma câmera IC de alta-precisão.

Q8. Quão pequeno é o componente que o NeoDen N10P pode reconhecer?

A Flying Camera do N10P tem um alcance de reconhecimento de 0201 a 22 × 22 mm e é a principal responsável pelo reconhecimento-de alta velocidade dos componentes do chip. A câmera IC suporta reconhecimento preciso de ICs e componentes de formato irregular de até 40 × 40 mm.

ParaMáquinas de colocação SMT, o valor de um sistema de visão não reside na noção de que “mais câmeras são melhores”. O que realmente importa é se ele pode realizar com precisão o posicionamento de PCB, reconhecimento de componentes, verificação de ângulo, correção de coordenadas e calibração de visão, ao mesmo tempo em que forma um fluxo de trabalho estável com o bocal, controle de movimento e sistemas de software.

NeoDen N10Pincorpora uma câmera Dual Mark, uma câmera voadora e uma câmera IC, combinadas com um codificador linear magnético, trocador automático de bico e várias funções de calibração, para integrar reconhecimento visual com posicionamento preciso.

Se você estiver selecionando umnSMTmáquina para prototipagem de PCB, pesquisa e desenvolvimento ou produção de SMT de pequeno- a médio-volume, entre em contato conosco para obter recomendações de equipamentos mais personalizadas.