專利名稱：一種視覺(jué)引導(dǎo)下的拾放裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于IC制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種視覺(jué)引導(dǎo)下的高速、 高精拾放裝置，應(yīng)用于需要精確定位和拾放的IC封裝過(guò)程。
背景技術(shù)：
在電子封裝制造中，經(jīng)常需要將晶元或芯片等元件從一個(gè)位置(如晶 圓盤(pán)或喂料器等供料裝置)拾取后快速轉(zhuǎn)移并放置到另一個(gè)位置(如基板
或PCB板)。上述功能通常是由拾放(Pick and place)裝置來(lái)完成的。隨著 現(xiàn)代電子技術(shù)的快速發(fā)展，元件尺寸變得越來(lái)越小，而對(duì)封裝精度和速度 要求越來(lái)越高，如引線鍵合22線/秒，鍵合精度3um。由于基板和PCB板 存在制造、運(yùn)動(dòng)等誤差，為確保元件能夠準(zhǔn)確地放置到所要求的工位，在 元件放置前需要通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)預(yù)先獲取該工位的實(shí)際位姿信息。
現(xiàn)有的拾放裝置一般由定位平臺(tái)、貼裝頭和視覺(jué)機(jī)構(gòu)組成。其中貼裝 頭用于元件的拾取和放置，定位平臺(tái)用于完成元件的轉(zhuǎn)移，視覺(jué)機(jī)構(gòu)用于 獲取實(shí)際工位的位姿信息?，F(xiàn)有的拾放裝置由于視覺(jué)機(jī)構(gòu)和貼裝頭固定安 裝在同一定位平臺(tái)上，造成視覺(jué)機(jī)構(gòu)在"看"的同時(shí)不能去拾取和轉(zhuǎn)移元 件，而在元件進(jìn)行拾取、轉(zhuǎn)移和放置等運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，視覺(jué)機(jī)構(gòu)不能"看"， 從而影響了拾放系統(tǒng)的效率。同時(shí)，貼裝頭和視覺(jué)機(jī)構(gòu)同時(shí)安裝在同一定 位平臺(tái)上也造成了定位平臺(tái)的負(fù)載較重，因而也使得定位平臺(tái)難以實(shí)現(xiàn)高 速和高加速度運(yùn)行。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種視覺(jué)引導(dǎo)下的拾 放裝置，實(shí)現(xiàn)視覺(jué)機(jī)構(gòu)與貼裝頭的同步運(yùn)行，同時(shí)減輕定位平臺(tái)的負(fù)載從而提高定位平臺(tái)的運(yùn)行速度。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案為.-
一種視覺(jué)引導(dǎo)下的拾放裝置，包括基座l、貼裝頭4、攝像頭5和微處 理器18，攝像頭5與微處理器18相接，其特征在于，還包括分別與微處理 器18相接的第一定位平臺(tái)2、第二定位平臺(tái)3和防撞保護(hù)電路15，防撞保 護(hù)電路15安裝于第一定位平臺(tái)'2和第二定位平臺(tái)3上，第一定位平臺(tái)2和 第二定位平臺(tái)3在基座表面沿x軸向移動(dòng);貼裝頭4安放于第一定位平臺(tái)2， 攝像頭5安放于第二定位平臺(tái)3，貼裝頭4和攝像頭5相對(duì)于基座1沿y軸 向移動(dòng)。
所述第一定位平臺(tái)2包括第一 x向運(yùn)動(dòng)模塊、位于其上的第一 y向運(yùn) 動(dòng)模塊、分別驅(qū)動(dòng)第一 x向和第一 y向運(yùn)動(dòng)模塊移動(dòng)的第一 x向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 和第一 y向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及分別測(cè)量第一 x向和第一 y向運(yùn)動(dòng)模塊位移量 的第一 x向位移傳感器和第一 y向位移傳感器，所述貼裝頭4安裝于第一 y 向運(yùn)動(dòng)模塊上，所述微處理器分別與第一 x向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第一 y向驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)、第一x向位移傳感器和第一y向位移傳感器相接。
所述第二定位平臺(tái)3包括第二 x向運(yùn)動(dòng)模塊、位于其上的第二 y向運(yùn) 動(dòng)模塊、分別驅(qū)動(dòng)第二 x向和第二 y向運(yùn)動(dòng)模塊移動(dòng)的第二 x向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 和第二 y向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及分別測(cè)量第二 x向和y向運(yùn)動(dòng)模塊位移量的第 二 x向位移傳感器和第二 y向位移傳感器，所述攝像頭5安裝于第二 y向 運(yùn)動(dòng)模塊上，所述微處理器分別與第二x向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二y向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、 第二 x向位移傳感器和第二 y向位移傳感器相接。
與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本實(shí)用新型的技術(shù)效果體現(xiàn)為
(1) 本實(shí)用新型通過(guò)"手""目艮"分離，實(shí)現(xiàn)了 "手""目艮"獨(dú)立并行 工作，同時(shí)也減輕了每個(gè)定位平臺(tái)XY向的負(fù)載重量，易于實(shí)現(xiàn)定位平臺(tái) 的高速和高加速度運(yùn)動(dòng)與定位，從而提高拾放裝置的效率。
(2) 本實(shí)用新型提供的雙冗余防撞保護(hù)電路，可確保移動(dòng)平臺(tái)安全可靠地高速運(yùn)行。


圖l是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型防撞保護(hù)電路原理圖； 圖3是本實(shí)用新型的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)用新型包括基座1、第一定位平臺(tái) 2，第二定位平臺(tái)3、貼裝頭4、攝像頭5和微處理器18。其中第一定位平 臺(tái)2和第二定位平臺(tái)3分別安裝在基座1上，貼裝頭4安裝在第一定位平 臺(tái)2上，攝像頭5安裝在第二定位平臺(tái)上。在基板6上包含有不同的待放 置元件工位7， 8為待放置元件。圖中所示的x、 y、 z為三維坐標(biāo)系的x軸、 y軸和z軸，用以說(shuō)明本實(shí)用新型各部件的移動(dòng)方向。
在工作時(shí)，微處理器18驅(qū)動(dòng)第一定位平臺(tái)2沿x軸向移動(dòng)到元件拾取 位置后，通過(guò)貼裝頭4拾取元件8。同時(shí)，驅(qū)動(dòng)第二定位平臺(tái)3移動(dòng)到待放 置元件工位7并通過(guò)攝像頭5獲得該工位的實(shí)際位姿信息。依據(jù)工位實(shí)際 位姿信息驅(qū)動(dòng)第一定位平臺(tái)2上的貼裝頭4到該待放置元件的實(shí)際位置對(duì) 元件8進(jìn)行準(zhǔn)確放置。
為避免兩定位平臺(tái)在x向高速運(yùn)行時(shí)發(fā)生碰撞，在第一定位平臺(tái)2和 第二定位平臺(tái)3上還分別安裝了一個(gè)防撞傳感器，防撞傳感器隨兩定位平 臺(tái)一起沿x向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)兩防撞傳感器中任意一個(gè)傳感器檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的 在x向相對(duì)間距到達(dá)預(yù)先設(shè)定的碰撞保護(hù)距離時(shí)，由微處理器同時(shí)控制兩 定位平臺(tái)的x向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)快速停止，從而達(dá)到防撞的目的。
圖2是兩運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)防撞保護(hù)電路原理圖。防撞保護(hù)電路15由防撞傳感 器151、 152，放大器201， 202，邏輯運(yùn)算電路19組成。在通常情況下， 傳感器151， 152輸出為高電平，當(dāng)兩傳感器151， 152中任意一個(gè)傳感器 檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的間距到達(dá)預(yù)先設(shè)定的防撞距離時(shí)，該傳感器輸出低電平，經(jīng)放大器201， 202放大處理后，由邏輯運(yùn)算電路與運(yùn)算，同時(shí)產(chǎn)生兩路低 電平信號(hào)給微處理器18，作為兩運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)x向移動(dòng)的限位觸發(fā)信號(hào)，微處 理器18根據(jù)該信號(hào)，控制x向驅(qū)動(dòng)電機(jī)快速停止，從而達(dá)到防撞的目的。
圖3為本實(shí)用新型具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。因?yàn)榈谝欢ㄎ黄脚_(tái)2和 第二定位平臺(tái)3除了局部不同之外，其它結(jié)構(gòu)大致相同，因此下面主要圍 繞第一定位平臺(tái)2詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例。
第一定位平臺(tái)2的x向運(yùn)動(dòng)模塊由安放在基座1上的導(dǎo)軌23、在導(dǎo)軌 23上的四個(gè)滑塊25以及在滑塊25上放置的T型基臺(tái)13構(gòu)成；T型基臺(tái) 13上面放置由導(dǎo)軌和滑塊組成的線性模組101構(gòu)成的y向運(yùn)動(dòng)模塊。貼裝 頭4通過(guò)支撐架27連接于模組101的滑塊上。
在y向運(yùn)動(dòng)模塊和x向運(yùn)動(dòng)模塊的帶動(dòng)下，所述貼裝頭4在第一定位 平臺(tái)構(gòu)成的xy向平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。
由于大理石良好的吸振功效，可以盡量減小平臺(tái)在高速加速運(yùn)動(dòng)中引 起的振動(dòng)，因此基座1由大理石制成。為滿足高性能拾放裝置高速、高加 速度快速啟停和長(zhǎng)距離運(yùn)行的要求，本實(shí)施例中x向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用直線電 動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，具體由電機(jī)定子24和電機(jī)動(dòng)子118構(gòu)成，直線電機(jī)U型定子 24安裝在大理石基座1的凹槽中，直線電機(jī)動(dòng)子118下端插入到U型定子 中，上端固定在T型基臺(tái)13的下部。y向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)安裝在模組尾部的 交流伺服電機(jī)130驅(qū)動(dòng)。
x向和y向位移傳感器采用線位移光柵尺105、31和光柵尺讀數(shù)頭106、 32， x向位移傳感器的線位移光柵尺105安裝在基座1上，光柵尺讀數(shù)頭 106通過(guò)金屬連接件固接在T型基臺(tái)13; y向位移傳感器的線位移光柵尺 31安裝在T型基臺(tái)13側(cè)壁，光柵尺讀數(shù)頭32安裝于模組101的滑塊上。
第二定位平臺(tái)與第一定位平臺(tái)結(jié)構(gòu)不同之處在于將所述貼裝頭換為視 覺(jué)機(jī)構(gòu)，其它結(jié)構(gòu)相同。第二定位平臺(tái)的x向運(yùn)動(dòng)模塊與第一定位平臺(tái)的x 向運(yùn)動(dòng)模塊可共用導(dǎo)軌23和光柵尺105。
在模組T型基臺(tái)13上還分別安裝了防撞傳感器組件151、 152，由于激 光測(cè)距傳感器測(cè)距精確，響應(yīng)快，抗干擾能力強(qiáng)，本實(shí)施例采用激光測(cè)距 傳感器作為防撞傳感器，并調(diào)整其安裝位置和距離確保傳感器能夠準(zhǔn)確接收到信號(hào)。
為了對(duì)x向運(yùn)動(dòng)模塊的移動(dòng)范圍進(jìn)行'限位，增設(shè)了限位組件120，限位 組件120由傳感器擋片和限位光電傳感器組成，傳感器擋片通過(guò)一塊金屬 連接件固定在T型基臺(tái)13上，限位光電ft感器通過(guò)限位傳感器支撐板29 安裝在大理石基座1上。當(dāng)傳感器擋片接觸限位傳感器，限位傳感器產(chǎn)生 觸發(fā)信號(hào)傳送給微處理器18，處理器18控制x向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)防止定位平臺(tái)移 出限制范圍以外的區(qū)域。限位傳感器與防撞傳感器一起構(gòu)成了 x向防撞的 電氣安全保護(hù)。
在第一運(yùn)動(dòng)平臺(tái)2和第二運(yùn)動(dòng)平臺(tái)3的前后側(cè)(x向移動(dòng)方向上的前后 側(cè))以及大理石基座前后端還分別安裝了橡膠保護(hù)檔塊111、 112和113， 這些橡膠擋塊作為機(jī)械限位和發(fā)生碰撞時(shí)的起緩沖保護(hù)作用。
由于直線式音圈電機(jī)可實(shí)現(xiàn)高速、高加速度、高頻往復(fù)運(yùn)動(dòng)，非常適 合于要求快速拾放的場(chǎng)合，因此本實(shí)施例釆用音圈電機(jī)組件構(gòu)成的貼裝頭4 通過(guò)支撐架27安裝在y向模組滑塊上，拾放吸嘴102安裝在音圈電機(jī)的主 軸末端。攝像頭5通過(guò)支撐架28安裝在第二定位平臺(tái)上的模組滑塊上。
通過(guò)由直線電機(jī)和模組驅(qū)動(dòng)第一定位平臺(tái)和第二定位平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，實(shí) 現(xiàn)了貼裝頭和視覺(jué)機(jī)構(gòu)的獨(dú)立并行工作，同時(shí)實(shí)現(xiàn)拾放裝置的高速、高加 速度和高精度，從而提高拾放裝置的效率。
權(quán)利要求1、一種視覺(jué)引導(dǎo)下的拾放裝置，包括基座(1)、貼裝頭(4)、攝像頭(5)和微處理器(18)，攝像頭(5)與微處理器(18)相接，其特征在于，還包括分別與微處理器(18)相接的第一定位平臺(tái)(2)、第二定位平臺(tái)(3)和防撞保護(hù)電路(15)，防撞保護(hù)電路(15)安裝于第一定位平臺(tái)(2)和第二定位平臺(tái)(3)上，第一定位平臺(tái)(2)和第二定位平臺(tái)(3)在基座表面沿x軸向移動(dòng)；貼裝頭(4)安放于第一定位平臺(tái)(2)，攝像頭(5)安放于第二定位平臺(tái)(3)，貼裝頭(4)和攝像頭(5)相對(duì)于基座(1)沿y軸向移動(dòng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種視覺(jué)引導(dǎo)下的拾放裝置，其特征在于， 所述第一定位平臺(tái)(2)包括第一x向運(yùn)動(dòng)模塊、位于其上的第一y向運(yùn)動(dòng) 模塊、分別驅(qū)動(dòng)第一 x向和第一 y向運(yùn)動(dòng)模塊移動(dòng)的第一 x向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和 第一 y向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及分別測(cè)量第一 x向和第一 y向運(yùn)動(dòng)模塊位移量的 第一x向位移傳感器和第一y向位移傳感器，所述貼裝頭(4)安裝于第一 y向運(yùn)動(dòng)模塊上，所述微處理器分別與第一x向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第一y向驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)、第一 x向位移傳感器和第一 y向位移傳感器相接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種視覺(jué)引導(dǎo)下的拾放裝置，其特征在于， 所述第二定位平臺(tái)(3)包括第二x向運(yùn)動(dòng)模塊、位于其上的第二y向運(yùn)動(dòng) 模塊、分別驅(qū)動(dòng)第二 x向和第二 y向運(yùn)動(dòng)模塊移動(dòng)的第二 x向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和 第二 y向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及分別測(cè)量第二 x向和y向運(yùn)動(dòng)模塊位移量的第二 x 向位移傳感器和第二y向位移傳感器，所述攝像頭(5)安裝于第二y向運(yùn) 動(dòng)模塊上，所述微處理器分別與第二 x向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二 y向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、 第二 x向位移傳感器和第二 y向位移傳感器相接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種視覺(jué)引導(dǎo)下的拾放裝置，其特征在于，所述防撞保護(hù)電路(15)包括兩個(gè)分別安放在所述第一和第二 定位平臺(tái)上的防撞傳感器，兩防撞傳感器各自連接一放大器，兩放大器通過(guò)邏輯運(yùn)算電路與所述微處理器(18)相接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種視覺(jué)引導(dǎo)下的拾放裝置，其特征在 于，還包括由傳感器擋片和限位光電傳感器構(gòu)成的限位組件，傳感器擋片 安裝于所述第一和第二 x向運(yùn)動(dòng)模塊上，限位光電傳感器安裝在所述基座 上，并與微處理器(18)相接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種視覺(jué)引導(dǎo)下的拾放裝置，其特征在 于，所述第一或第二 x向運(yùn)動(dòng)模塊沿x向的前后側(cè)以及基座沿x向的前后 端安放有橡膠保護(hù)檔塊。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種視覺(jué)引導(dǎo)下的拾放裝置，其特征在 于，所述第一、第二 x向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，第一、第二 y向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用直線電 動(dòng)機(jī)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種視覺(jué)引導(dǎo)下的拾放裝置，其特征在于， 所述防撞傳感器采用激光測(cè)距傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種視覺(jué)引導(dǎo)下的拾放裝置，用于需要精確定位和拾放的IC封裝過(guò)程。本實(shí)用新型包括基座、貼裝頭、攝像頭、微處理器、第一定位平臺(tái)、第二定位平臺(tái)和防撞保護(hù)電路，第一定位平臺(tái)和第二定位平臺(tái)在基座表面沿x向移動(dòng)，安裝于第一定位平臺(tái)的貼裝頭和安裝于第二定位平臺(tái)上的攝像頭相對(duì)于基座沿y向移動(dòng)，在第一定位平臺(tái)和第二定位平臺(tái)上設(shè)有防撞保護(hù)電路。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)視覺(jué)機(jī)構(gòu)與貼裝頭的同步運(yùn)行，減輕定位平臺(tái)的負(fù)載，提高了定位平臺(tái)的運(yùn)行速度，并確保移動(dòng)平臺(tái)安全可靠地高速運(yùn)行。
文檔編號(hào)H01L21/50GK201302987SQ20082019219
公開(kāi)日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者尹周平, 權(quán)建洲, 熊有倫, 王瑜輝, 陳建魁 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)