在電子產品制造應用中，印刷電路板裝配在很大程度上是以自動化方式完成的。各種不同設計的機器人負責執(zhí)行SMD放置、焊接、自動化光學檢測(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手動裝配完成的，原因在于這是一個復雜的過程，無法輕松實現自動化。
這正是位于德國薩爾茨基特市(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，“一位客戶曾明確地詢問我們是否能夠找到一種解決方案來使此步驟實現自動化?！?
解決此挑戰(zhàn)是開發(fā)解決方案的主要動機。Glaub的團隊充滿熱情地投入工作，該解決方案現已投入使用，其完全不同于常規(guī)解決方案。裝配過程是由來自ABB的雙臂協(xié)作YuMi機器人完成的，憑借兩個機械臂，該機器人組裝電路板的速度是傳統(tǒng)機器人的兩倍。
超緊湊型“GL-THTeasy”機器人作業(yè)單元的自動化過程如下所述：通過輸送帶向機器人提供裝有電容器的泡罩包裝。泡罩包裝上的DataMatrix碼可幫助識別物品。然后，YuMi從泡罩包裝中一個接一個地抓取電容器，并將其精確地放置在印刷電路板上?；蛘?，它也可以從ESD容器中或者振動輸送帶上取出或取下電子組件。隨后立即從下方進行焊接。該裝置將通過再循環(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送入。
有針對性的裝運箱拾取
到目前為止，這一切聽起來都很合乎邏輯，我們可能會奇怪，為什么此裝配過程之前沒有實現自動化。答案在于：機器人無法應對組件進給的高度可變性和組件定位的細微誤差。這意味著之前的一些機器人解決方案在編程方面非常復雜和繁瑣，而且在實踐中并不特別可靠。
但是，Glaub的新型機器人作業(yè)單元首次使用智能相機，擁有來自康耐視的先進圖像處理技術?？的鸵暿枪I(yè)圖像處理領域的市場領導者之一。通過使用3D表面?zhèn)鞲衅鱽頇z測泡罩包裝中組件的位置，該傳感器還允許從裝運箱中或振動輸送帶上進行有針對性的拾取，以便隨后使用2D相機進一步測量電容器和印刷電路板。
機器人技術與圖像處理的智能結合
因此，圖像處理對于該概念取得成功起著至關重要的作用。Glaub的工程師與位于德國溫德堡(Wendeburg)的M-VIS Solutions GmbH合作，選擇了適合該應用的智能相機?？的鸵暤慕鉀Q方案合作伙伴M-VIS公司開發(fā)了一種使用多臺智能相機的解決方案，這些相機用于采集泡罩包裝上的DataMatrix碼，并精確地測量和定位每個單獨的組件。
M-VIS Solutions首席執(zhí)行官Vitali Burghardt解釋道：“通過對組件和印刷電路板進行100%的絕對測量，GL-THTeasy可以彌補組件、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被立即移除。
每個作業(yè)單元配備8臺相機，包括2臺3D相機
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臺相機，每個機械臂配備4臺。1套In-Sight 7802M視覺系統(tǒng)用于測量元件，并提供必要的信息，以糾正夾持器的位置。另一套In-Sight 9912M系列視覺系統(tǒng)用于測量電路板，并在必要時糾正夾持器的動作，以將組件準確地放置在電路板上。3D-A5060是一款3D表面掃描相機，其配備康耐視正在申請專利的3D LightBurst技術，并內置VisionPro圖像處理軟件，可以清楚地“看到”元件在進料線上的位置。
此外，這種方法還有一個優(yōu)勢：由于運動是基于相機控制的，因此操作員無需編程即可生成新的放置模型。所產生的相機圖像將作為該操作的基礎。這不僅簡化和加快了裝配，同時也簡化和加快了生產線轉換。因此，GL-THTeasy機器人作業(yè)單元提供了靈活自動化的關鍵示例，可為滿足當前和未來需求提供智能解決方案。
縮短周期時間并加快成本攤銷
ABB YuMi機器人的兩個機械臂可全天候同時工作，從而能夠以非常短的周期時間高速進行24/7操作，根據需要安裝的組件和給料類型，該時間可能不到3秒。成本攤銷周期也令人印象深刻，距離GL-THTeasy機器人首次投入使用僅約14個月。因此，新的機器人作業(yè)單元在多個方面的得分都很高，這有力地支持了其應用，包括創(chuàng)新、可靠性、效率和未來可行性。毫無疑問，繼Glaub和M-VIS之后，這種智能解決方案將在未來吸引許多其他電子制造公司以這種靈活、高效的方法來實現印刷電路板裝配工藝步驟自動化。
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