Chip Mounter Vision System

Hochleistungsbestückungsautomaten nutzen in der Regel visuelle Ausrichtungssysteme. Das visuelle Ausrichtungssystem nutzt digitale Bildverarbeitungstechnologie. Wenn die Düse am Bestückkopf das Bauteil aufnimmt, fährt es in die Bestückposition. Die am Bestückkopf oder an einer bestimmten Position am Maschinenkörper befestigte Kamera erfasst das Bild und erkennt anhand des Bildes die Lichtdichteverteilung des Bauteils. Diese Lichtdichten werden dann durch das CCD-optische Kopplungsarray, das aus vielen kleinen und präzisen lichtempfindlichen Elementen auf der Kamera besteht, in digitale Form umgewandelt, um Graustufenwerte von 0 bis 255 auszugeben. Der Graustufenwert ist proportional zur Lichtdichte . Je größer der Graustufenwert, desto klarer ist das digitale Bild. Die digitalen Informationen werden gespeichert, kodiert, verstärkt, sortiert und analysiert, und die Ergebnisse werden an die Steuereinheit zurückgemeldet. Die Bearbeitungsergebnisse werden an das Servosystem ausgegeben, um die Positionsabweichung der Bauteilaufnahme anzupassen und zu kompensieren, und schließlich ist der Platzierungsvorgang abgeschlossen [3].
Wie kann die Maschine dann, nachdem sie Bilder der Referenzpunkte und Komponenten auf der Leiterplatte aufgenommen hat, die Platzierungsposition automatisch korrigieren und eine genaue Platzierung erreichen? Bei diesem Vorgang lokalisiert die Maschine das Platzierungsziel der Komponente durch eine Reihe von Konvertierungen zwischen Koordinatensystemen. Wir erklären Ihnen das Funktionsprinzip des Systems anhand des Platzierungsprozesses. Zunächst wird die Leiterplatte durch ein Förderband in eine feste Position gebracht und durch einen Klemmmechanismus fixiert. Der Patchkopf bewegt sich zur Oberseite des PCB-Referenzpunkts und die Kamera am Kopf macht ein Bild des Referenzpunkts auf der PCB. Derzeit gibt es 4 Koordinatensysteme: Substratkoordinatensystem (Xp, Yp), Kopfkamerakoordinatensystem (Xca1, Ycal), Bildkoordinatensystem (Xi, Yi) und Maschinenkoordinatensystem (Xm, Ym). Nach dem Aufnehmen von Bildern des Referenzpunkts wandelt die Maschine das Substratkoordinatensystem durch die Verknüpfung mit dem Kamera- und Bildkoordinatensystem in das Maschinenkoordinatensystem um, sodass die Zielplatzierungsposition bestimmt wird. Anschließend nimmt der Patchkopf das Bauteil auf, fährt an die Position der feststehenden Kamera und die feststehende Kamera macht ein Bild des Bauteils. Derzeit gibt es auch 4 Koordinatensysteme: Das Patch-Kopf-Koordinatensystem ist auch das Düsenkoordinatensystem (Xn, Yn), das feste Kamerakoordinatensystem (Xca2, Yca2), das Bildkoordinatensystem (Xi, Yi) und das Maschinenkoordinatensystem (Xm, Ym). Nach der Aufnahme eines Bildes der Komponente berechnet die Maschine die Mittelpunktkoordinaten der Komponentenmerkmale im Bildkoordinatensystem und wandelt sie durch die Verknüpfung mit der Kamera und dem Bildkoordinatensystem in das Maschinenkoordinatensystem um. Zu diesem Zeitpunkt werden die Mittelpunktskoordinaten der Komponente und die Mittelpunktskoordinaten der Düse im selben Koordinatensystem verglichen. Die Differenz zwischen den beiden Koordinaten ist der erforderliche Kompensationswert für die Positionsabweichung. Anschließend können die Maschinensteuereinheit und das Servosystem die Maschine entsprechend der im selben Koordinatensystem ermittelten Zielplatzierungsposition für eine präzise Platzierung steuern.