自動分配流體至預(yù)定位置的分配機器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]文中的主題總體上涉及流體分配機器以及分配流體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]很多電氣部件通過將多個部件連接在一起而制造。相同的部件通過在其間使用材料，諸如環(huán)氧樹脂、膠粘劑、焊料等，而連接在一起。例如，電線可通過使用焊料而焊接至電路板上的墊。材料在一個部件上沉積在位，該部件也被稱為基板，并且另一部件被置于與該材料接觸，以連接到其上。其他工藝，諸如固化、加熱、焊接等，可增強部件和材料之間的結(jié)合。該材料可通過不同的工藝而被施加，諸如通過涂敷、印刷、噴灑等。該材料可以不同的形式而被施加，諸如以膏的形式、以液體的形式、以粉狀的形式等。該材料可手動地沉積或通過自動處理而沉積。手動的施加是耗時的并且增加了電氣部件的開支。流體應(yīng)用的尺寸控制對于手動應(yīng)用來說是有問題的。流體應(yīng)用的質(zhì)量控制對于手動施加來說也是有問題的。自動處理也具有缺點。例如，自動處理使用預(yù)編程的控制，該預(yù)編程的控制并不將部件的位置的實際變化考慮在內(nèi)。并且，由于該自動處理在施加期間不具有反饋，該預(yù)編程的施加過補償并且施加額外的材料以保證實現(xiàn)連接。這種過補償使用過量的材料，這隨著時間變得曰蟲印貝ο
[0003]存在對于無需人工操作者干預(yù)的分配流體的成本有效的自動處理的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個實施例中，提供了一種包括框架和由框架保持的固定裝置的流體分配機器。該固定裝置構(gòu)造為支撐基板。定位系統(tǒng)由該框架支撐。引導系統(tǒng)由定位系統(tǒng)支撐。引導裝置具有攝像機，該攝像機觀察相對于固定裝置可動的固定裝置。流體分配器由定位系統(tǒng)支撐，并且由定位系統(tǒng)相對于固定裝置而移動。流體分配器構(gòu)造為將流體分配到基板上?？刂破髋c定位系統(tǒng)和引導系統(tǒng)通信?？刂破鞑僮鞫ㄎ幌到y(tǒng)，以基于由攝像機獲得的圖像而控制流體分配器相對于固定裝置的位置。
[0005]在另一個實施例中，提供了一種在基板上分配流體的方法，該方法包括:將基板保持在固定裝置上、使用攝像機捕捉基板的圖像、使用控制器基于來自于圖像的基板的位置而建立運動方案、以及基于運動方案而移動流動分配器以在基板上分配流體。
【附圖說明】
[0006]以下將參考附圖以示例的方式描述本發(fā)明，所述附圖中:
[0007]圖1圖示了依據(jù)一個示例性實施例形成的流體分配機器。
[0008]圖2圖示了流體分配機器的流體分配器和攝像機。
[0009]圖3是用于流體分配機器的固定裝置的俯視圖。
[0010]圖4是流體分配機器的一部分的放大視圖，示出了流體分配器在由固定裝置保持的基板上分配流體。
[0011]圖5圖示了將流體分配到基板上的方法。
【具體實施方式】
[0012]圖1圖示了依據(jù)一個示例性實施例形成的流體分配機器100。流體分配機器100用于將流體分配到基板104上。例如，環(huán)氧樹脂、膠粘劑、焊料、或其他類型的工程流體可被分配到基板104上。基板104可以是電路板或在其上具有導電跡線的其他類型的電氣部件。流體可被直接分配到導電跡線上，使得其他的部件，諸如電線，可被連接到其上。流體分配機器100通過使用自動處理而自動地將流體分配到基板104的預(yù)定位置中。
[0013]流體分配機器100通過光學圖像傳感器而提供了視覺引導(該光學圖像傳感器在本文中被稱為攝像機102)以收集涉及基板104、基板104的任意部件(諸如導電跡線)、在基板104上的任意分配流體、任意流體分配部件等的圖像和數(shù)據(jù)。流體分配機器100基于該圖像動態(tài)地改變流體分配機器100的部件的參數(shù)和控制。例如，參數(shù)和控制可基于幾何特征數(shù)據(jù)，該幾何特征數(shù)據(jù)基于由攝像機102捕捉的圖像而獲得?？蛇x地，多個攝像機可被提供用于從多個角度觀察分配區(qū)域。提供至流體分配機器100的任意基板104可具有不同的特征，諸如不同的導電跡線層、相對于流體分配機器的不同定位、或用于視覺引導的其他特征。流體分配機器100識別基板104、流體分配部件、電線或其他部件的特定特征，并且適當?shù)貙⒘黧w分配器相對于基板或其他部件適當?shù)囟ㄎ?，以用于流體的適當分配。
[0014]在示出的實施例中，流體分配機器100處理多個基板104?；?04通過保持器108保持在固定裝置106上。任意數(shù)量的基板104可通過固定裝置106而保持，并成批提供至流體分配機器100。替代地，基板104可被單獨地提供至流體分配機器100，而不是作為固定裝置106的一部分而成批提供。
[0015]流體分配機器100包括框架110，該框架110支撐流體分配機器100的多個部件?？蚣?10可為固定的?？蚣?10可以是更大的機器的一部分，該機器諸如定位在其他工作站(stat1n)前或工作站后的工作站處。在示例性實施例中，框架110包括軌道112。固定裝置106可沿著軌道112被傳送?？蛇x地，一旦固定裝置106定位在流體分配機器100的工作區(qū)114中，固定裝置106可被保持在位并且被限制防止沿著軌道112移動。
[0016]流體分配機器100包括由框架110支撐的定位系統(tǒng)120。定位系統(tǒng)120用于在流體分配機器100的操作期間將攝像機102相對于固定裝置106定位。定位系統(tǒng)120用于在流體分配機器100的操作期間將流體分配器122相對于固定裝置106定位。流體分配器122用于在基板104的精確位置處分配工程流體，諸如在基板104的導電跡線的部分上。流體分配器122根據(jù)由流體分配機器100確定的特定的運動方案基于導電跡線的特定的布置，而在三個維度上可移動?？蛇x地，流體分配器122的末端124移動靠近基板104，以在其上分配流體。該末端124可被構(gòu)造為精細地調(diào)整該分配應(yīng)用。例如，末端124可獨立地移動。在示例性實施例中，定位系統(tǒng)120是選擇順應(yīng)性組件機器人臂(SCARA)。在其他實施例中，可使用其他類型的系統(tǒng)，諸如具有旋轉(zhuǎn)軸線的笛卡爾運動機器人，或其他機器運動系統(tǒng)。
[0017]圖1中圖示了坐標系，該坐標系示出了相互垂直的X、Y、Z軸線。在示例性實施例中，定位系統(tǒng)120包括旋轉(zhuǎn)臂130，該旋轉(zhuǎn)臂控制流體分配器122和攝像機102的X位置和Y位置。定位系統(tǒng)120包括用于控制流體分配器122和攝像機102的Z位置的Z定位器?？蛇x地，定位系統(tǒng)可包括至少一個角度定位器，以允許流體分配機器100的部件在三維空間中的角度移動。在替代實施例中，可使用其他類型的定位器，以控制流體分配器122和攝像機102的位置。該定位器可包括控制移動的馬達，該電機可以是電馬達、氣動馬達、或其他類型的馬達。該馬達可以是伺服馬達。
[0018]在示例性實施例中，支架150附接到Z定位器134的臂152。流體分配器122和攝像機102附接到支架150，并且可與支架150 —起移動。在替代實施例中，流體分配器122可相對于攝像機102獨立地移動，而不是兩者都附接到支架150。
[0019]流體分配機器100包括引導系統(tǒng)160，該引導系統(tǒng)160提供了用于流體分配處理的視覺引導。攝像機102形成了引導系統(tǒng)160的一部分。該攝像機102對準工作區(qū)114，并且拍攝流體分配器122和/或基板104的圖像。可選地，攝像機102可拍攝連續(xù)的圖像，并且流體分配機器100可基于這些圖像連續(xù)地更新操作。替代地，攝像機102可在預(yù)定的時刻拍攝圖像，諸如在分配流體前的每個新基板位置，在流體分配的多個階段(例如，在每個導電跡線被涂覆后)，以預(yù)定時間間隔(例如，每秒I張圖像)，等等。
[0020]在示例性實施例中，引導系統(tǒng)160包括光學部件162，用于控制流體分配機器100的光學特征。例如，光學部件162可包括用于照明工作區(qū)114、流體分配器122、和/或基板104的照明源。照明源能夠以不同的波長發(fā)射光線到基板上，以有助于基板的特征的識別，諸如，分配的流體和基板的不具有分配的流體于其上的區(qū)域之間的邊界。不同的光線的波長可被用于將分配的流體從基板區(qū)分開，或?qū)⒒灞倔w從基板的導電跡線區(qū)分開。機器視覺引導系統(tǒng)可通過使用在入射光的光譜中的光線波長的照明而被加強。該照明可加強圖像的對比度，用于控制器的視覺辨認算法的運行。可選地，分配的流體可包括由照明源照明以區(qū)分邊界的材料。例如，該照明源可發(fā)射紅外或紫外光線，其被流體照明但不被基板照明，以有助于邊界識別和/或用于對分配精度的施加后的檢查。可選地，可提供加熱板以加熱該流體，以增強流體的固化。
[0021]流體分配機器100包括控制器170，該控制器控制流體分配機器100的操作。控制器170與定位系統(tǒng)120和引導系統(tǒng)160通信。例如，由攝像機102生成的圖像通過控制器170處理?？刂破?70可從其他裝置或傳感器而不是攝像機接收其他輸入，諸如涉及工程流體的信息，該信息被算法使用，以控制運動方案和處理參數(shù)。
[0022]控制器170包括運動規(guī)劃和處理參數(shù)計算算法。例如，控制器170可包括運動規(guī)劃算法，該算法制定(formulate)控制定位系統(tǒng)120的操作的運動方案?？刂破?70可包括控制流體分配器122的操作的流體分配算法。例如，流體分配器122的操作可基于流體分配器122相對于基板104的位置而被控制。運動規(guī)劃算法和流體分配算法可兩者都基于由攝像機102提供的圖像。例如，該算法可使用由機器視覺算法基于收集的圖像而生成的數(shù)據(jù)。控制器170識別流體將被分配的每個位置(諸如需要被工程流體覆蓋的導電跡線的位置)，包括分配區(qū)的形狀和位置。控制器170確定用于將流體分配器122移動到所需位置的規(guī)劃。控制器170計算用于定位系統(tǒng)120的一系列移動，以有效地將流體分配器122移動到所需的位置?？刂破?70確定流體分配器122何時應(yīng)當分配以及流體分配器122何時不應(yīng)當分配。這樣的確定是基于流體分配器122的位置。在示例性實施例中，控制器170可使用視覺引導系統(tǒng)，以檢查流體分配的精度，諸如將邊界的形狀與目標分配形狀比較?？刂破?70可補償實際邊界和目標邊界之間的差別，諸如通過更新或改變運動方案或流體分配圖案。
[0023]在示例性實施例中，照明源發(fā)射光線到基板104上，以幫助控制器170識別基板104的特征。該識別處理可基于圖像中的數(shù)據(jù)點的光強。例如，不同的材料(例如，塑料，金屬，工程流體)在圖像中可具有不同的光強，這有助于控制器170識別不同材料之間的邊界。該流體可被浸漬有金屬，諸如熒光材料，其可通過使用一定的照明或照相技術(shù)而容易地識別。
[0024]控制器170在流體分配機器100的操作期間，控制流體分配器122的X、Y、Z和/或角度位置?？刂破?70在流體分配機器100的操作期間，控制攝像機102的X、Y、Z和/或角度位置。控制器170使用運動規(guī)劃算法，以建立用于將流體分配器相對于基板定位的運動方案，并且控制器170