EN
Výkon optického rozpoznávacieho systému v súvislosti s Smt pick and place machine
Ako presné sú SMT stroje na výber a umiestnenie práca závisí skutočne od tých optických systémov rozpoznávania, ktoré majú. Keď sa začnú svetlá slabnúť alebo sa na šošovky usadí prach, ovplyvní to spôsob, akým stroj číta tie referenčné značky, čo vedie k nesprávnemu umiestneniu súčiastok. Podľa niektorých odvetvových výskumov uverejnených v minuloročnej správe SMT Assembly Report stačí len malé množstvo nečistôt na šošovkách na to, aby sa chyby pri umiestňovaní vyskytli viac ako v 12 % prípadov. Preto väčšina výrobcov dodržiava pravidelné čistiace postupy a vymieňa tie zdroje svetla ešte pred tým, ako úplne zlyhajú. Udržiavanie týchto systémov čistých a dobre údržiavaných nie je voliteľné, ak sa od výrobných liniek očakávajú konzistentné výsledky.
Vplyv degradácie zdroja svetla a kontaminácie šošoviek/prachom na spoľahlivosť detekcie referenčných značiek
Keď sa do zmesi dostanú kontaminanty, ovplyvnia správanie svetla a znížia kontrast obrazu, čo komplikuje systému rozpoznávanie tých dôležitých referenčných bodov. Dokonca aj malé čiastočky prachu s veľkosťou okolo 10 mikrónov dokážu zakryť kľúčové hranové značky. A nesmieme zabudnúť ani na staré LED diódy. So starnutím sa ich vlnová dĺžka začína posúvať, čím sa naruší celý proces čítania stupnice šedej. Všetko to spoločne výrazne znižuje schopnosť systému rozlišovať jemné polohové detaily. Čo to všetko znamená? Jednoduchá odpoveď: väčšie problémy s XY posunom pri zarovnávaní dosiek. Skutočné výsledky testov AOI jasne ilustrujú tento jav. Dosky, ktoré prešli kontaminovaným vizuálnym systémom, vykazujú približne trojnásobný posun umiestnenia v porovnaní s doskami, pri ktorých boli optické súčasti udržiavané čisté a v dobrnom stave.
Drift kalibrácie šedých hodnôt a interferencia veľkosti trysky pri výpočte ťažiska komponentov
Nesprávne výpočty stredov komponentov sa často vyskytujú kvôli nekalibrovaným prahom šedých hodnôt alebo fyzickému zásahu trysky. Keď sa kalibrácia posunie o 5 jednotiek šedej stupnice, systémy strojového videnia nesprávne určujú hranice komponentov o 15–22 µm. Súčasne veľké trysky zakrývajú zorné pole kamery počas snímania – najmä pri mikrokomponentoch menších ako veľkosť 0201 – čo spôsobuje paralaxu a nejasnosť hraníc. Zvážte tieto porovnávacie zdroje chýb:
| Zdroj chyby | Typická odchýlka | Frekvencia kalibrácie |
|---|---|---|
| Posun prahu šedých hodnôt | 12–18 µm | Dvakrát mesačne |
| Zakrytie tryskou | 8–15 µm | Zmena difuzora |
Dodržiavanie prísnych harmonogramov opätovnej kalibrácie šedých hodnôt a protokolov zhody veľkosti trysky zníži chyby stredov o 68 %, čo potvrdzujú interné procesné auditovania v troch EMS závodoch úrovne 1.
Integrita systému tryska–sací systém a stabilita vákua
Úbytok vákua, upchaté filtre a občasné zlyhanie zachytávania
Stabilita výkonného systému má významný vplyv na presnosť umiestňovania komponentov počas výroby. Filter, ktorý sa upchá nečistotami a odpadom, spôsobuje pokles tlaku vo výkone pod úroveň potrebnú na správnu prevádzku, čo vedie k rôznym problémom pri zachytávaní malých súčiastok, ako sú napríklad rezistory formátu 0201, s ktorými sa v praxi často stretávame. Podľa priemyselných správ o analýze porúch vypracovaných v súlade so štandardom IPC-A-610 približne dve tretiny chýb pri umiestňovaní vznikajú v prípade, keď klesne tlak vo výkone viac ako o 12 % pod štandardnú úroveň. Ak nie je sací účinok dostatočne konštantný, súčiastky buď úplne vypadnú, alebo sa umiestnia nesprávne tesne pred ich konečnou pozíciou. Aby mohla výroba prebiehať hladko, výrobcovia musia pravidelne kontrolovať tlak vo výkone v rozmedzí 0,5 až 2,0 kPa (podľa hmotnosti súčiastok) a zároveň vymieňať filtre približne raz mesačne. Znečistené vzduchové cesty v systéme navyše urýchľujú opotrebovanie tesnení, čo v čase ešte viac zhoršuje kolísanie tlaku.
Opotrebovanie trysky, kontaminácia a zhoršenie opakovateľnosti pozície v osi Z
Keď sa po predĺženom používaní začínajú špičky trysiek deformovať, vznikajú mikroskopické medzery, ktoré narušujú vakuumové tesnenie pri zachytávaní súčiastok. A nezabudnime ani na hromadenie pájky – tento materiál môže v intenzívnych výrobných linkách, ktoré pracujú nepretržite, znížiť saciu silu takmer o polovicu. Spoločne tieto problémy výrazne ovplyvňujú opakovateľnosť v osi Z. Stačí si len predstaviť: ak sa pri umiestňovaní súčiastok vyskytne aj len 0,05 mm kolísanie, vznikajú problémy s tzv. „hrobkovým efektom“ (tombstoning) u tých malých čipov. Väčšina keramických trysiek potrebuje výmenu približne raz za šesť mesiacov, aby si zachovala svoj tvar v priebehu času. Čo sa stane, keď sa opotrubenia (O-krúžky) opotrebujú? Spôsobujú to, čo inžinieri nazývajú hysteréziou v osi Z, čo v podstate znamená, že presnosť umiestňovania sa zhoršuje, keď stroje pracujú na maximálnej rýchlosti. Tu má veľký význam pravidelná údržba. Dobre zavedené kalibračné postupy by mali určite zahŕňať kontrolu toho, ako rovnobežne sú trysky umiestnené (koncentricita), a tiež testovanie rýchlosti poklesu vakuumového tlaku. Tieto jednoduché kroky veľmi pomáhajú predchádzať problémom v budúcnosti.
Mechanické a geometrické vplyvy na DPS
Deformácia dosky a nezhoda výšky podporovacích kolíkov spôsobujúca dynamickú XY deformáciu
Keď stroje SMT pre výber a umiestňovanie pracujú s deformovanými doskami plošných spojov alebo nerovnými opornými štruktúrami, dynamická XY deformácia sa stáva skutočným problémom. Ak sa doska deformuje viac ako o 0,75 % jej celkovej dĺžky, spôsobuje to malé, no významné posuny polohy súčiastok pri tých rýchlych operáciách umiestňovania. Problém sa zhoršuje, ak nie sú všetky oporné kolíky rovnako vysoké. To umožňuje určitým oblastiam ohnúť sa pod tlakom vákua tesne pred získaním obrazu, čo narušuje orientačné značky (fiduciálne značky), na ktoré sa pri zarovnávaní spoliehame. Tieto malé chyby sa v priebehu výrobných sérií postupne nahromadia a sú obzvlášť problematické pre súčiastky s veľmi jemným rozostupom (všetko nižšie ako 0,4 mm). Na boj proti týmto problémom musia výrobcovia veľmi pozorne vyberať materiály pre DPS, ktoré zachovávajú stabilné vlastnosti koeficientu teplotnej rozťažnosti (CTE) počas zmeny teploty. Dôležitý je tiež konzistentný rozostup oporných kolíkov po celej doske. Väčšina problémov s deformáciou v skutočnosti vychádza z rozdielov v rozťažnosti medených vrstiev v porovnaní s ich podkladovými materiálmi. To znamená, že návrhári musia už v ranom štádiu vývoja venovať veľkú pozornosť výberu laminátov, ak chcú minimalizovať problémy s deformáciou v budúcnosti.
Disciplína časovania a kalibrácie integrovaného riadiaceho systému
Latencia synchronizácie videnia a pohybu (±0,8 ms jitter – chyba v súradniciach XY 15–22 µm pri 80 000 kusoch za hodinu)
Správne nastavenie časovania medzi systémami vizuálnej kontroly a mechanickými pohybmi je rozhodujúce pre presné umiestnenie komponentov. Pri rýchlosti 80 000 komponentov za hodinu aj najmenšie problémy so synchronizáciou zohrávajú významnú úlohu. oneskorenie len o ±0,8 milisekundy môže spôsobiť chybu umiestnenia o 15 až 22 mikrometrov, čo je približne polovičná hrúbka jedného ľudského vlasu. Tieto malé časové rozdiely sa kumulujú, keď kamery poberajú snímky, softvér spracováva obrazy a roboty reagujú – všetko sa tak mierne rozostupuje. Situácia sa ešte zhoršuje pri zmenách teploty počas dňa alebo pri prítomnosti elektrického šumu v okolí. Ak sa stroje nekalibrujú pravidelne, tieto drobné chyby vedú k vážnym problémom, ako sú napríklad cievkové mostíky (solder bridges) alebo chýbajúce spojenia na komponentoch s extrémne malým rozostupom kontaktov (fine pitch). Podľa nedávnych odvetvových referenčných hodnôt z roku 2023 továrne využívajúce monitorovanie v reálnom čase znížili v rámci hromadnej výroby tento typ chýb približne o 42 %. Prísne dodržiavanie kalibračných plánov zabezpečuje, že systémy vizuálnej kontroly zostávajú správne synchronizované s pohyblivými časťami za všetkých prevádzkových teplotných zmien.
Často kladené otázky
Ako ovplyvňuje prach presnosť SMT stroja?
Nasadenie prachu na šošovkách môže znížiť presnosť stroja, čo vedie k chybám pri umiestňovaní viac ako o 12 %. Je nevyhnutné pravidelne čistiť stroj, aby sa zabezpečil jeho optimálny výkon.
Aké sú bežné príčiny chýb pri umiestňovaní súčiastok?
Medzi bežné chyby patria posun kalibrácie šedých hodnôt, interferencia veľkosti trysky, pokles výkonu výsávača, opotrebovanie trysky a deformácia dosky – všetky tieto faktory ovplyvňujú presnosť umiestňovania súčiastok.
Ako ovplyvňuje deformácia dosiek plošných spojov SMT stroje?
Deformácia dosky plošných spojov spôsobuje dynamickú XY deformáciu počas umiestňovania, čo vedie k výraznému nesprávnemu zarovnaniu súčiastok, najmä pri súčiastkach s jemným rozostupom.
Prečo je synchronizácia dôležitá v Smt pick and place machine prevádzke?
Synchronizácia zaisťuje presné časovanie medzi vizuálnymi systémami a mechanickými pohybmi. Akýkoľvek oneskorenie môže spôsobiť významné chyby v smeroch X a Y, čo ovplyvňuje celkovú presnosť umiestňovania.