Установщик компонентов smd инструкция

Установщики SMD компонентов

К группе специализированного оснащения, которое обеспечивает автоматизацию процесса монтажа определенных электронных деталей на поверхность печатных плат, относится установщик SMD компонентов. Данными устройствами комплектуют рабочие места сотрудников-радиомонтажников, также данная техника является обязательной частью технологической линии мелкосерийного, среднесерийного и крупносерийного производства.

Разновидности установщиков

Разнообразные модели настольных установщиков СМД-компонентов делятся на несколько разновидностей – ручная, полуавтоматическая или автоматическая сборка печатных углов. У каждой группы оборудования есть свои преимущества и особенности:

Ручные модели установщиков

Установщики SMD компонентов

Производство единичных изделий или же проведение ремонта электроники требует соблюдения максимальной точности. Применение техники для крупносерийного производства в данной ситуации нецелесообразно из-за избыточного уровня производительности, высокой цены и трудности использования. Оптимальный вариант – ручной установщик SMD компонентов.

От автоматических аппаратов он отличается за счет следующих особенностей:

  • ручной режим – сборка электронного изделия контролируется оператором, в оборудовании автоматизированы только некоторые процессы;
  • низкая производительность – ручной установщик обеспечивает скорость монтажа порядка 300-700 компонентов в час, что вполне хватит для изготовления опытной партии товара, проведения ремонта и использования с учебной целью;
  • компактные размеры – данное оборудование имеет сравнительно небольшой размер, который позволяет установить его на стол в небольшом помещении (к примеру, в лаборатории или учебном классе).

Если нужна большая производительность, то следует обратить внимание на полуавтоматы и автоматические модели.

Отличия полуавтоматического оборудования

Установщики SMD компонентов

Полуавтоматический настольный установщик SMD компонентов – оптимальный вариант по показателям качества, продуктивности и цены, который используется на небольшом производственном участке, в научной лаборатории и прочих. Данные системы позволяют операторам монтировать компоненты, минуя изучение конструкторских документов и используя только программу. Это упрощает работу и уменьшает утомляемость, а также минимизирует риск брака.

К плюсам этого оборудования относится:

  • устранение «человеческого фактора» во время установки;
  • всегда правильный выбор и монтаж СМД-компонента;
  • легкое программирование;
  • автоматический монтаж SMD-компонента на плату;
  • обязательная антистатика;
  • функционирование в ручном или полуавтоматическом режиме;
  • большой и обновляемый архив компонентов;
  • совместимость по операционной платформе со множеством компьютеров;
  • обширная база программ для монтажа;
  • разнообразные виды питателей и каруселей;
  • простота эксплуатации;
  • высокая надежность.

За счет полуавтоматического установщика возможно сделать поверхностный монтаж любого компонента – от резистора и конденсатора до микросхемы в корпусе QFP с небольшим шагом. Программное управление позволяет минимизировать ошибки со стороны операторов, в то же время, сохраняя определенный цикл сборки с максимальной точностью, производя установку компонентов.

На практике, компьютер, следуя определенной программе, координирует работу оператора по достаточно доступной для последнего схеме. Изначально осуществляется выбор подходящего компонента из конкретной ячейки, а после задаются координаты для монтажа компонента на виртуальную печатную плату.

Особенности автоматического установщика СМД-компонентов

Установщики SMD компонентов

Автоматический установщик SMD компонентов
отличается следующими преимуществами:

  • высокая производительность (некоторые модели установщиков рассчитаны на скорость работы больше 3 000 компонентов в час) и повышенная точность монтажа элементов на плату, что позволяет увеличить качество сборки печатных узлов с минимальными потерями на исправление браков;
  • гибкая настройка и возможность взаимодействия с неупакованным компонентом;
  • универсальность, что позволяет сократить количество других машин в цехе;
  • можно обрабатывать нестандартные и деформированные (к примеру, после коробления) изделия;
  • возможность автоматической замены инструментов (монтажные носики);
  • бюджетная альтернатива монтажной линии во время организации производства по сборке печатных узлов.

Как видно, у каждого вида установщиков есть свои показатели производительности. Определенная модель оборудования выбирается в зависимости от необходимой производительности и прочих характеристик.

Отличия установщиков СМД-компонентов

Многие производства стали внедрять технологию СМТ для уменьшения стоимости и повышения качественности изделий. Данная технология означает способ поверхностного монтажа. Смысл технологии состоит в том, что компоненты монтируются на определенные площадки, размещенные на печатных платах. Данные элементы и именуют СМД-компонентами. Данная технология создания печатных плат обширно применяется в тех изделиях, где особую важность представляют небольшие размеры, минимум потребляемой электроэнергии, легкий демонтаж и ремонт компонентов. Первым делом, это относится к ноутбукам, смартфонам, планшетам и прочему.

Автомат установки SMD компонентов гарантирует проведение процесса пайки в условии плавного перехода и поддержке необходимого температурного режима, а также соблюдении прочих требований для достижения максимального качества проведенного монтажа. Также эксплуатация данного оснащения уменьшает цену сборки готового изделия. Аргументом в пользу покупки данного оборудования для замены ручного труда является:

  • быстрота осуществления всех операций;
  • широкий функционал техники;
  • легкость настройки под определенные запросы;
  • полноценное исключение влияния человеческого фактора;
  • легкость и практичность использования;
  • совместимость с разнообразными компьютерами.

К основным плюсам данной технологии относится возможность полной автоматизации процесса и достижение максимальной производительности почти без задействования людей. Именно с этой целью и создавался установщик SMD компонентов. Данное оборудование оснащено вакуумными насадками, чтобы захватывать и монтировать компоненты. За счет технологии машинного зрения возможно идентифицировать и монтировать требуемые компоненты в специально отведенный места на печатных платах.

Источник

XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2019

Установщик SMD компонентов своими руками

Проведем обзор и сравнительный анализ установщиков SMD компонентов. В качестве прототипа взята модель NeoDen3V. Произведен выбор элементов установщика.

На сегодняшний день практически каждый из нас пользуется такими устройствами, как: мобильный телефон, телевизор и компьютер. Основой таких и других электрических устройств является плата, которая создана по спроектированной электрической схеме c элементами и токопроводящими дорожками.

Для того чтобы электронные устройства, в которых находиться данные платы, были максимально доступны, т.е. имели низкую стоимость и выпускались в необходимом объёме, была придумана технология поверхностного монтаже ( SMT ).

Читайте также:  Инструкция сборки lego nxt

Данная технология примечательна тем, что сами компоненты отличаются от «обычных»: вместо привычных выводы компонентов имеют площадки. Площадки могут быть в виде: «ножек», которые имеют определенные параметры (т.е. не обрезаются), в отличие от «обычных», a также в виде контактной площадки на самом элементе.

В условиях единичного и мелкосерийного производства данное устройство позволяет не только ускорить процесс создания платы, но также значительно облегчить процесс ее создания, a в некоторых случаях (когда элементы слишком малы) без такого устройства не обойтись.

Обзор существующих установщиков SMD компонентов и их анализ. Выбор прототипа

Существуют отечественные производители таких установщиков (таблица 1), они выпускают, как пример: автоматический установщик B800 «НАУТИЛУС». Он имеет достаточно особенность, такое как универсальные посадочные места для питателей, в том числе большое их количество (до 100 питателей). Что позволяет создавать довольно сложные по наличию компонентов платы. Цена 794 605 руб. [1].

SMD — TAXI — недорогой установщик SMD-компонентов для мелкосерийного производства. Станок собран из доступных комплектующих, которые можно недорого купить и заменить самостоятельно, сводя время простоя к минимуму. Для максимально точного позиционирования компонентов, настройки, калибровки станка поиска компонентов в россыпи, предварительного просмотра расстановки. Станок рассчитан на мелкосерийное производство, поэтому может работать не только со стандартно упакованными компонентами, но и с отрезками лент и даже с россыпью компонентов. Точность станка позволяет устанавливать компоненты размером до 0402 (0.5мм на 1мм). Цена 560 000 руб.[2].

Но больше выбора предоставляют зарубежные (таблица 2) производители (в основном это КНР). Они предлагают установщик SMD компонентов NEODEN 3/3V, CHMT530P4, NeoDen 4, SMT 660, TM802A и др. Каждый из них имеет свои конструктивные особенности, но возможности установщиков не сильно различаются, a вот цены довольно хорошо варьируются от 150 до 500 тыс. руб.[3].

Таблица 1. Обзор установщиков российского производства

Источник

Самодельный установщик компонентов OpenPnP

В далеком 2012 году началась моя деятельность в области электроники, в то время интернет познакомил меня со многими хорошими людьми, с некоторыми из которых мы общаемся и по сей день. Обычно мы делимся опытом, успехами и неудачами, обсуждаем новинки электроники, различные идеи и что нового можно разработать или изучить.

С тех пор, родилась некая традиция в начале каждого года составлять TODO лист, в котором записывались любые идеи, в том числе и бредовые. В процессе лист пополнялся, а в конце года подводились итоги, что получилось что нет.

На новогодних праздниках перебирал старый винт и случайно наткнулся на те самые записи. Обнаружилось, что все так или иначе уже реализовано. Все, кроме одного, SMD установщика.

Идею его создания мы обсуждали неоднократно, но пугала механика — а вдруг не получится. Поэтому это все же это было скорее как не осуществимая мечта.

Под влиянием ностальгии, полез смотреть ролики, вздыхать, осознавая что мечта так и осталась мечтой. Затем чисто из любопытства, посмотрел что предлагает мир opensource и наткнулся на Openpnp. Не скажу что не слышал про него ранее, но как то мало тех, кто повторил конструкцию, это сильно настораживало. В этот раз их сайт был изучен более детально, среди прочего нашелся бом лист, прошивка для контроллера и программа для ПК. Затем, отключив на секунду мозг, я заказал первую деталь из списка и решил что отступать поздно.

Надеюсь, из данного вступления стало понятно, что автор ранее не собирал pick and place станки. Не было цели и делать коммерческий продукт. Поэтому, не исключаю что далее по тексту будут ошибки в терминах и некоторые выводы могут быть неверными. Мне просто было интересно повторить устройство, разобраться с его принципами и попробовать свои силы. Вот этим и хотелось бы поделиться с читателем.

Первое, что вводит в некое заблуждение, это вообще что такое OpenPnP. Даже сегодня сложно ответить на этот вопрос. Железо может сильно отличаться, например в основе моей сборки лежит железо от OpenBuilds и контроллер Smoothieboard, обе фирмы не имеют никакого отношения к OpenPnP. Вы можете с легкостью выкинуть любой компонент железяки и поменять его на другой. Общими остаются принципы: есть одноименная программа для ПК, в которую вы загружаете pick and place из своего трассировщика, далее программа выдает на контроллер команды, едь туда, включи то.

Внешний вид программы.

Как уже выше упоминалось, основной каркас взят из OpenBuilds, в качестве направляющих используются V-slot рейки. Для меня они были открытием, в двух словах сложно объяснить все их плюсы, но их них очень просто делать любые конструкции.

Если нужно что то прикрепить к рейке, то в нее сбоку вставляются пластины с резьбой, официальное их название t-nut.

Они бывают одинарные и двойные. С виду похоже на обычную пластину с резьбой, я даже в начале предполагал найти что то похожее в местных магазинах, так как стоят они не дешево. Однако пусть вас не вводит в заблуждение их кажущаяся простота. У них резьба выступает над пластиной и это оказалось очень важно при затягивании винта. Крепление получается очень добротным.

Как осуществляется движение по осям? Основная идея простая в боковые углубления вставляется каретка, к верхней площадке которой можно уже крепить все что угодно.

Каретка сама по себе простая — это пластина, с четырьмя роликами. Положение роликов регулируется гайками — эксцентриками, они помогают настроить прижим колесиков к рейке. От этого зависит на сколько туго будет двигаться она.

Читайте также:  Инструкция слива цистерн суг

С каждого конца на рейку одевается концевая пластина.

Сбоку пластины имеются отверстия, к которым крепится мотор типа Nema17. На мотор одевается зубчатое колесо, которое тянет ремень, ремень двумя концами крепится к каретке. Таким образом когда мотор крутится в одну сторону, каретка едет вперед, когда в другую — назад.

На втором конце рейки просто вал, по которому скользит ремень.

Теперь тонкости которые возникли. Концевая пластина. Мне не известно насколько в оригинале она жесткая, дело в том что цены на openbuilds по большей части адекватные, однако не адекватная цена на доставку. Поэтому практически все покупалось с али. В том числе и эта деталь.

Пластины очень легко гнутся, а нижнее «ухо» так и норовит отломаться. В оригинальной сборке, каркас крепится именно за него, мне же пришлось использовать боковые отверстия. Но в остальном это не сыграло роли, на рейке держится мертво.

По поводу реек. Это одна из немногих деталей, которые я покупал в России, потому что есть мнение что из Китая их везут гнутыми. Проверять так ли это желания не было, но купить их у местных было тем еще квестом. По объявлениям они есть везде, по факту или нет в наличии, или никто не хочет с вами связываться из за 3м. Очень часто под видом V-slot, предлагают T-slot, которые очень похожи и более доставаемые. Есть мнение что они заменяемые в данном случае, однако проверять не решился. В итоге они оказались в наличии только в одном месте, за доставку пришло заплатить больше чем цена самих реек.

Винты. В оригинале весь крепеж с головками под шестигранник. В начале было не понятно зачем. Во первых их сложно достать нужной длины, во вторых они стоят на порядок дороже. Поэтому взял часть крепежа под крестовую отвертку, честно пожалел об этом не раз. Шестигранник в разы проще откручивать, а когда еще не понимаешь как это устроено, то приходилось по 10 раз откручивать прикручивать.

Размер поля. Длина оригинальных реек 400х400. Думаю, многие как и я, редко собирают платы большого размера. Поэтому размер мне показался огромным. На практике это оказалось не так. Хоть и небольшую часть, но отъедают концевики, еще часть уходит на угловые пластины, еще часть на головку и т.п. В итоге реальное поле чуть больше 250х250, а это уже не так и много.

Пружины для натяжения ремней. В начале я их проигнорировал. Показалось что это бесполезная вещь. На практике в первые прогоны по оси Y постоянно была небольшая погрешность. В итоге пришлось разбираться, что такое пружины со странной маркировкой 7/32″.

В остальном с основой вообще не возникло вопросов, механика собирается очень просто. Полный процесс сборки одной направляющей хорошо показан на видео.

Возможно у вас возникнет такой же вопрос, как и у меня, почему было не взять шпильку с резьбой в качестве направляющих? Зачем эти рейки, ремни, зубчатые колеса? Есть мнение, которое попалось на одном из форумов, что вал под собственным весом будет иметь небольшое искривление в центре, которое будет создавать ошибку. А делать точный вал будет намного дороже стоить.

Тут же возникнет следующий вопрос, насколько вся эта конструкция точно ездит? Честно, не знаю как оценить. Субъективно — очень точно, превзошло ожидания. Если поставить железную линейку и кататься вдоль нее, контролируя по камере, то миллиметр в миллиметр. Явного накопления ошибки я не заметил.

Следующая часть повествования — контроллер. В оригинальном OpenPnP стоит Smoothieboard, ориентированная на 3D принтеры, однако это не мешает их приладить к pnp станку. Если глубоко копнуть, то на борту у него стоит микроконтроллер LPC1769 и пара драйверов шаговых двигателей. Пусть некоторые читатели меня осудят, но цена в 150 евро без учета доставки, для платы такого уровня мне показалась неадекватной. Самое интересное, что плата позиционируется как opensource, но вменяемой версии pcb или герберов мне так и не удалось найти.

В итоге, проблема решилась сама собой, обнаружилось что у китайцев есть аналогичная плата.

Надо сразу оговориться, что платы очень похожи, но не идентичны. Камни одинаковые и расположение GPIO похоже, поэтому софт подходит. И тем не менее мелкие различия есть. Все настройки хранятся в текстовом файле на карте памяти. Настроек очень много и это тема для отдельной статьи. На борту есть Ethernet, если включить который, можно покататься по осям через веб браузер.

В остальном все управление платой осуществляется через USB-UART, на ПК определяется как обыкновенный виртуальный COM порт, т.е. программа кидает по уарту G коды, а контроллер только их исполняет. Всего у станка 3 основных оси: X — верхняя балка, когда головка ездит влево вправо, тянет только один мотор. Y — нижние 2 рейки, вверх, вниз тянут два мотора одновременно. Z — опускание сопла вверх, вниз. При этом станок использует правостороннюю систему координат, т.е. правый нижний угол — дом это 0, 0. Дом определяется концевиками, по сути обычные GPIO. Также используется дополнительная ось С, которая отвечает за разворот компонента.

По проблемам контроллера сказать особо нечего, но глобально все болячки присущие COM порту налицо — иногда зависает сам порт до перезагрузки платы. Была бага, что контроллер иногда ехал не в ту сторону, но свежей прошивкой полечилось.

Теперь самое главное, головка. Вот с ней больше всего было непонятностей. Тут стоит объяснить, как вообще захватывается компонент — вакуумом. Для этого используется 12В насос, от него трубка идет к клапану. В оригинале, насос работает только когда подъезжает к компоненту, у меня на плате не оказалось большого полевика, как на оригинальной плате, поэтому временно оставил насос тарахтеть постоянно.

Читайте также:  Дез средство индибак софт инструкция

Клапан в нормальном состоянии закрыт, т.е. воздух не засасывается. Когда головка подъезжает к компоненту, подается сигнал, клапан открывается и насос засасывает воздух через трубку. Трубка цепляется к мотору с полым валом, с другой стороны мотора через переходник подсоединяется сопло.

С чем пришлось столкнуться. Трубка должна быть полиуретановая, потому что она достаточно жесткая, чтобы не передавливаться. Моторы Nema8 абсолютно одинаковые на картинке, однако продавец прислал мотор не с гладким валом, из за чего было невозможно закрепить переходник с соплом. Пришлось заказывать новые.

Само сопло в оригинальном боме было такое

Опыты показали что им пользоваться невозможно, как видно на фото оно представляет собой кусочек трубки. Из-за этого возникает куча проблем с калибровкой, так как сопло все равно жестко упирается в компонент. Между тем на видосе, на который я молился, было другое сопло с пружинкой, которое в итоге пришлось дозаказывать.

Опускается сопло за счет Z-мотора, т.е. он поворачивается и коромыслом давит на деталь держащую C-мотор (тот самый с полым валом).

Та в свою очередь, двигается по линейной направляющей и соединена пружинкой, т.е. когда двигатель не давит на Z ось, то за счет пружинки головка возвращается в исходное состояние. Ось C, тот самый мотор с полым валом 🙂 предназначен для того чтобы разворачивать компонент.

Теперь самое главное как же эта вся конструкция работает в сборе? Запускается программа на ПК. В нее загружается pick and place из вашего трассировщика. Вы выбираете нужные компоненты и указываете fiducial point, т.е. точки привязки на плате. Они на плате выглядят как медные кругляши.

Едете в «дом», т.е. в правый нижний угол до концевиков, чтобы станок понял свои координаты. Далее нужно указать, где расположена плата. Для этого, нужно руками подъехать к нижнему левому углу платы, весьма приблизительно. Запускаем поиск fiducial point, эта процедура нужна чтобы понять точное начало координат и угол наклона платы. Поиск производится камерой, которая расположена на головке — верхнее зрение. Распознавание точек производится с помощью opencv.

Итого, известно положение платы, за счет верхнего зрения и компонентов, за счет относительных координат, выгруженных из pick and place. Остается только запустить процесс расстановки.

Вот тут наступает момент, на котором пока я остановился. Как выяснилось запустить движение по осям и опускание сопла не самое главное в этом деле.

Проблемой оказалась подача компонентов. Самый простой вариант предполагает, что лента с компонентами будет наклеена где то рядом с платой. Так же как и в случае с координатами платы, для каждого компонента нужно указать, где находится лента. Сказать по правде, процесс получается довольно таки утомительным, поэтому нужно сразу делать автоматическую подачу компонентов, однако это совсем другая история.

Итак, чтобы подвести черту к всему вышесказанному. Опыт был интересный. И да он стоил того, хоть пока это еще не законченное решение. Механика не так страшна, как ее малюют. Мир opensource хоть все еще и не такой приветливый, но все таки нужно сказать спасибо всем, кто самоотверженно трудится на благо народа. Очень надеюсь, что будет еще что рассказать по этой тематике в будущем.

Первые тесты со старым соплом

Тесты с новым соплом

Источник

Мечта радиомонтажника и ремонтника. Манипулятор для SMD-компонентов (полуавтомат).

Сегодня мы рассмотрим гениальное изобретение. В наше время автоматические системы для монтажа компонентов на печатные платы предприятия могут позволить себе лишь при большой серии изделий. Что же касается небольших компаний, занимающихся малыми сериями, или сервисных мастерских, то монтаж там производится вручную. Однако появилось новое устройство, которое позволит им перейти в полуавтоматический режим и ускорить процесс монтажа, не выходя из бюджета!

Обзор устройства

Речь пойдет о модели SM 902 от компании Fritch.

Особенности:

  • встроенный дозатор флюса с припоем;
  • большой выбор податчиков компонентов;
  • оптимизация пути перемещения при монтаже;
  • совместимость с автоматами PlaceALL;
  • встроенный САПР-конвертер;
  • создание рабочих программ в режиме offline (без САПР).

В системе SM 902 установлен узел Locator Eye, позволяющий монтажнику не смотреть постоянно на монитор компьютера (как в автоматических системах), что, в свою очередь, улучшает концентрацию внимания и снижает вероятность ошибки при сборке.

Принцип работы данной системы состоит в наличии специального позиционного отверстия и направляющего штыря на манипуляторе. Монтажник перемещает моторизированный манипулятор над платой при установке каждого компонента. Здесь основной задачей монтажника является совмещение штыря манипулятора с отверстием для позиционирования манипулятора.

Откуда же система узнает, куда правильно установить компонент?

Для этого используются данные из САПР, например, Altium и др. Также есть возможность задания вручную (т.е. без связи САПР) программы для этой системы.

Компонент удерживается манипулятором за счет вакуума. При контакте с платой компонент отпускается.

Перед установкой компонента

В ручном или полуавтоматическом режиме необходимо нанести флюс-пасту с припоем с помощью дозатора. В полуавтоматическом режиме не требуется ориентироваться по контактной площадке, а достаточно лишь попасть штырем манипулятора в отверстие узла Locator Eye.

Порядок работы

1. Текущий податчик компонента обозначается мигающим светодиодом

2. Узел Locator Eye перемещается в положение установки текущего компонента

3. Монтажник захватывает элемент из нужной ленты компонентов

4. Для правильного позиционирования компонента монтажник должен попасть штырем манипулятора в отверстие узла Locator Eye, правильно выбрав положение компонента относительно вертикальной оси.

Источник

Поделиться с друзьями
Adblock
detector