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手動(dòng)裝配完成的，原因在于這是一個(gè)復(fù)雜的過程，無法輕松實(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，“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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。”

解決此挑戰(zhàn)是開發(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。裝配過程是由來自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)化過程如下所述：通過輸送帶向機(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，這一切聽起來都很合乎邏輯，我們可能會(huì)奇怪，為什么此裝配過程之前沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。答案在于：機(jī)器人無法應(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)，擁有來自康耐視的先進(jìn)圖像處理技術(shù)。康耐視是工業(yè)圖像處理領(lǐng)域的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者之一。通過使用3D表面傳感器來檢測(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)。康耐視的解決方案合作伙伴M-VIS公司開發(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(shí)現(xiàn)印刷電路板裝配工藝步驟自動(dòng)化。