在電子產(chǎn)品制造應(yīng)用中，印刷電路板裝配在很大程度上是以自動(dòng)化方式完成的。各種不同設(shè)計(jì)的機(jī)器人負(fù)責(zé)執(zhí)行SMD放置、焊接、自動(dòng)化光學(xué)檢測(cè)(AOI)等步驟。但到目前為止，電容器、電源線圈、連接器等有線組件的通孔安裝一直是例外。此步驟目前仍然主要是通過(guò)手動(dòng)裝配完成的，原因在于這是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，無(wú)法輕松實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

這正是位于德國(guó)薩爾茨基特市(Salzgitter)的Glaub Automation & Engineering GmbH的工程師們所面臨的挑戰(zhàn)。正如首席執(zhí)行官Niko Glaub所說(shuō)，“一位客戶曾明確地詢問(wèn)我們是否能夠找到一種解決方案來(lái)使此步驟實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化?！?

解決此挑戰(zhàn)是開(kāi)發(fā)解決方案的主要?jiǎng)訖C(jī)。Glaub的團(tuán)隊(duì)充滿熱情地投入工作，該解決方案現(xiàn)已投入使用，其完全不同于常規(guī)解決方案。裝配過(guò)程是由來(lái)自ABB的雙臂協(xié)作YuMi機(jī)器人完成的，憑借兩個(gè)機(jī)械臂，該機(jī)器人組裝電路板的速度是傳統(tǒng)機(jī)器人的兩倍。

超緊湊型“GL-THTeasy”機(jī)器人作業(yè)單元的自動(dòng)化過(guò)程如下所述：通過(guò)輸送帶向機(jī)器人提供裝有電容器的泡罩包裝。泡罩包裝上的DataMatrix碼可幫助識(shí)別物品。然后，YuMi從泡罩包裝中一個(gè)接一個(gè)地抓取電容器，并將其精確地放置在印刷電路板上。或者，它也可以從ESD容器中或者振動(dòng)輸送帶上取出或取下電子組件。隨后立即從下方進(jìn)行焊接。該裝置將通過(guò)再循環(huán)系統(tǒng)將空的泡罩包裝移除，然后將裝有電容器的泡罩包裝自動(dòng)送入。

有針對(duì)性的裝運(yùn)箱拾取

到目前為止，這一切聽(tīng)起來(lái)都很合乎邏輯，我們可能會(huì)奇怪，為什么此裝配過(guò)程之前沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。答案在于：機(jī)器人無(wú)法應(yīng)對(duì)組件進(jìn)給的高度可變性和組件定位的細(xì)微誤差。這意味著之前的一些機(jī)器人解決方案在編程方面非常復(fù)雜和繁瑣，而且在實(shí)踐中并不特別可靠。

但是，Glaub的新型機(jī)器人作業(yè)單元首次使用智能相機(jī)，擁有來(lái)自康耐視的先進(jìn)圖像處理技術(shù)?？的鸵暿枪I(yè)圖像處理領(lǐng)域的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者之一。通過(guò)使用3D表面?zhèn)鞲衅鱽?lái)檢測(cè)泡罩包裝中組件的位置，該傳感器還允許從裝運(yùn)箱中或振動(dòng)輸送帶上進(jìn)行有針對(duì)性的拾取，以便隨后使用2D相機(jī)進(jìn)一步測(cè)量電容器和印刷電路板。

機(jī)器人技術(shù)與圖像處理的智能結(jié)合

因此，圖像處理對(duì)于該概念取得成功起著至關(guān)重要的作用。Glaub的工程師與位于德國(guó)溫德堡(Wendeburg)的M-VIS Solutions GmbH合作，選擇了適合該應(yīng)用的智能相機(jī)?？的鸵暤慕鉀Q方案合作伙伴M-VIS公司開(kāi)發(fā)了一種使用多臺(tái)智能相機(jī)的解決方案，這些相機(jī)用于采集泡罩包裝上的DataMatrix碼，并精確地測(cè)量和定位每個(gè)單獨(dú)的組件。

M-VIS Solutions首席執(zhí)行官Vitali Burghardt解釋道：“通過(guò)對(duì)組件和印刷電路板進(jìn)行100%的絕對(duì)測(cè)量，GL-THTeasy可以彌補(bǔ)組件、抓取、工件托架和輸送帶方面的所有誤差。” 這意味著不完全匹配的組件將會(huì)被立即移除。

每個(gè)作業(yè)單元配備8臺(tái)相機(jī)，包括2臺(tái)3D相機(jī)

作為可行性研究的一部分，M-VIS(由康耐視提供支持)選擇了8臺(tái)相機(jī)，每個(gè)機(jī)械臂配備4臺(tái)。1套In-Sight 7802M視覺(jué)系統(tǒng)用于測(cè)量元件，并提供必要的信息，以糾正夾持器的位置。另一套In-Sight 9912M系列視覺(jué)系統(tǒng)用于測(cè)量電路板，并在必要時(shí)糾正夾持器的動(dòng)作，以將組件準(zhǔn)確地放置在電路板上。3D-A5060是一款3D表面掃描相機(jī)，其配備康耐視正在申請(qǐng)專利的3D LightBurst技術(shù)，并內(nèi)置VisionPro圖像處理軟件，可以清楚地“看到”元件在進(jìn)料線上的位置。

此外，這種方法還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)：由于運(yùn)動(dòng)是基于相機(jī)控制的，因此操作員無(wú)需編程即可生成新的放置模型。所產(chǎn)生的相機(jī)圖像將作為該操作的基礎(chǔ)。這不僅簡(jiǎn)化和加快了裝配，同時(shí)也簡(jiǎn)化和加快了生產(chǎn)線轉(zhuǎn)換。因此，GL-THTeasy機(jī)器人作業(yè)單元提供了靈活自動(dòng)化的關(guān)鍵示例，可為滿足當(dāng)前和未來(lái)需求提供智能解決方案。

縮短周期時(shí)間并加快成本攤銷

ABB YuMi機(jī)器人的兩個(gè)機(jī)械臂可全天候同時(shí)工作，從而能夠以非常短的周期時(shí)間高速進(jìn)行24/7操作，根據(jù)需要安裝的組件和給料類型，該時(shí)間可能不到3秒。成本攤銷周期也令人印象深刻，距離GL-THTeasy機(jī)器人首次投入使用僅約14個(gè)月。因此，新的機(jī)器人作業(yè)單元在多個(gè)方面的得分都很高，這有力地支持了其應(yīng)用，包括創(chuàng)新、可靠性、效率和未來(lái)可行性。毫無(wú)疑問(wèn)，繼Glaub和M-VIS之后，這種智能解決方案將在未來(lái)吸引許多其他電子制造公司以這種靈活、高效的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)印刷電路板裝配工藝步驟自動(dòng)化。