專利名稱：一種視覺引導下的拾放裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于IC制造技術領域，具體涉及一種視覺引導下的高速、 高精拾放裝置，應用于需要精確定位和拾放的IC封裝過程。
背景技術：
在電子封裝制造中，經常需要將晶元或芯片等元件從一個位置(如晶 圓盤或喂料器等供料裝置)拾取后快速轉移并放置到另一個位置(如基板
或PCB板)。上述功能通常是由拾放(Pick and place)裝置來完成的。隨著 現代電子技術的快速發展，元件尺寸變得越來越小，而對封裝精度和速度 要求越來越高，如引線鍵合22線/秒，鍵合精度3um。由于基板和PCB板 存在制造、運動等誤差，為確保元件能夠準確地放置到所要求的工位，在 元件放置前需要通過視覺系統預先獲取該工位的實際位姿信息。
現有的拾放裝置一般由定位平臺、貼裝頭和視覺機構組成。其中貼裝 頭用于元件的拾取和放置，定位平臺用于完成元件的轉移，視覺機構用于 獲取實際工位的位姿信息。現有的拾放裝置由于視覺機構和貼裝頭固定安 裝在同一定位平臺上，造成視覺機構在"看"的同時不能去拾取和轉移元 件，而在元件進行拾取、轉移和放置等運動過程中，視覺機構不能"看"， 從而影響了拾放系統的效率。同時，貼裝頭和視覺機構同時安裝在同一定 位平臺上也造成了定位平臺的負載較重，因而也使得定位平臺難以實現高 速和高加速度運行。
實用新型內容
本實用新型的目的在于克服現有技術不足，提供一種視覺引導下的拾 放裝置，實現視覺機構與貼裝頭的同步運行，同時減輕定位平臺的負載從而提高定位平臺的運行速度。
本實用新型的技術方案為.-
一種視覺引導下的拾放裝置，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2、第二定位平臺3和防撞保護電路15，防撞保 護電路15安裝于第一定位平臺'2和第二定位平臺3上，第一定位平臺2和 第二定位平臺3在基座表面沿x軸向移動;貼裝頭4安放于第一定位平臺2， 攝像頭5安放于第二定位平臺3，貼裝頭4和攝像頭5相對于基座1沿y軸 向移動。
所述第一定位平臺2包括第一 x向運動模塊、位于其上的第一 y向運 動模塊、分別驅動第一 x向和第一 y向運動模塊移動的第一 x向驅動機構 和第一 y向驅動機構，以及分別測量第一 x向和第一 y向運動模塊位移量 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 向運動模塊上，所述微處理器分別與第一 x向驅動機構、第一 y向驅動機 構、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3包括第二 x向運動模塊、位于其上的第二 y向運 動模塊、分別驅動第二 x向和第二 y向運動模塊移動的第二 x向驅動機構 和第二 y向驅動機構，以及分別測量第二 x向和y向運動模塊位移量的第 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 運動模塊上，所述微處理器分別與第二x向驅動機構、第二y向驅動機構、 第二 x向位移傳感器和第二 y向位移傳感器相接。
與現有的技術相比，本實用新型的技術效果體現為
(1) 本實用新型通過"手""目艮"分離，實現了 "手""目艮"獨立并行 工作，同時也減輕了每個定位平臺XY向的負載重量，易于實現定位平臺 的高速和高加速度運動與定位，從而提高拾放裝置的效率。
(2) 本實用新型提供的雙冗余防撞保護電路，可確保移動平臺安全可靠地高速運行。
圖l是本實用新型結構示意圖； 圖2是本實用新型防撞保護電路原理圖； 圖3是本實用新型的實施例結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步詳細描述。
圖1是本實用新型結構示意圖，本實用新型包括基座1、第一定位平臺 2，第二定位平臺3、貼裝頭4、攝像頭5和微處理器18。其中第一定位平 臺2和第二定位平臺3分別安裝在基座1上，貼裝頭4安裝在第一定位平 臺2上，攝像頭5安裝在第二定位平臺上。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為三維坐標系的x軸、 y軸和z軸，用以說明本實用新型各部件的移動方向。
在工作時，微處理器18驅動第一定位平臺2沿x軸向移動到元件拾取 位置后，通過貼裝頭4拾取元件8。同時，驅動第二定位平臺3移動到待放 置元件工位7并通過攝像頭5獲得該工位的實際位姿信息。依據工位實際 位姿信息驅動第一定位平臺2上的貼裝頭4到該待放置元件的實際位置對 元件8進行準確放置。
為避免兩定位平臺在x向高速運行時發生碰撞，在第一定位平臺2和 第二定位平臺3上還分別安裝了一個防撞傳感器，防撞傳感器隨兩定位平 臺一起沿x向運動。當兩防撞傳感器中任意一個傳感器檢測到運動平臺的 在x向相對間距到達預先設定的碰撞保護距離時，由微處理器同時控制兩 定位平臺的x向驅動電動機快速停止，從而達到防撞的目的。
圖2是兩運動機構防撞保護電路原理圖。防撞保護電路15由防撞傳感 器151、 152，放大器201， 202，邏輯運算電路19組成。在通常情況下， 傳感器151， 152輸出為高電平，當兩傳感器151， 152中任意一個傳感器 檢測到運動機構的間距到達預先設定的防撞距離時，該傳感器輸出低電平，經放大器201， 202放大處理后，由邏輯運算電路與運算，同時產生兩路低 電平信號給微處理器18，作為兩運動機構x向移動的限位觸發信號，微處 理器18根據該信號，控制x向驅動電機快速停止，從而達到防撞的目的。
圖3為本實用新型具體實施例的結構示意圖。因為第一定位平臺2和 第二定位平臺3除了局部不同之外，其它結構大致相同，因此下面主要圍 繞第一定位平臺2詳細說明本實施例。
第一定位平臺2的x向運動模塊由安放在基座1上的導軌23、在導軌 23上的四個滑塊25以及在滑塊25上放置的T型基臺13構成；T型基臺 13上面放置由導軌和滑塊組成的線性模組101構成的y向運動模塊。貼裝 頭4通過支撐架27連接于模組101的滑塊上。
在y向運動模塊和x向運動模塊的帶動下，所述貼裝頭4在第一定位 平臺構成的xy向平面內運動。
由于大理石良好的吸振功效，可以盡量減小平臺在高速加速運動中引 起的振動，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 速度快速啟停和長距離運行的要求，本實施例中x向驅動機構采用直線電 動機驅動，具體由電機定子24和電機動子118構成，直線電機U型定子 24安裝在大理石基座1的凹槽中，直線電機動子118下端插入到U型定子 中，上端固定在T型基臺13的下部。y向驅動機構通過安裝在模組尾部的 交流伺服電機130驅動。
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，光柵尺讀數頭 106通過金屬連接件固接在T型基臺13; y向位移傳感器的線位移光柵尺 31安裝在T型基臺13側壁，光柵尺讀數頭32安裝于模組101的滑塊上。
第二定位平臺與第一定位平臺結構不同之處在于將所述貼裝頭換為視 覺機構，其它結構相同。第二定位平臺的x向運動模塊與第一定位平臺的x 向運動模塊可共用導軌23和光柵尺105。
在模組T型基臺13上還分別安裝了防撞傳感器組件151、 152，由于激 光測距傳感器測距精確，響應快，抗干擾能力強，本實施例采用激光測距 傳感器作為防撞傳感器，并調整其安裝位置和距離確保傳感器能夠準確接收到信號。
為了對x向運動模塊的移動范圍進行'限位，增設了限位組件120，限位 組件120由傳感器擋片和限位光電傳感器組成，傳感器擋片通過一塊金屬 連接件固定在T型基臺13上，限位光電ft感器通過限位傳感器支撐板29 安裝在大理石基座1上。當傳感器擋片接觸限位傳感器，限位傳感器產生 觸發信號傳送給微處理器18，處理器18控制x向驅動機構防止定位平臺移 出限制范圍以外的區域。限位傳感器與防撞傳感器一起構成了 x向防撞的 電氣安全保護。
在第一運動平臺2和第二運動平臺3的前后側(x向移動方向上的前后 側)以及大理石基座前后端還分別安裝了橡膠保護檔塊111、 112和113， 這些橡膠擋塊作為機械限位和發生碰撞時的起緩沖保護作用。
由于直線式音圈電機可實現高速、高加速度、高頻往復運動，非常適 合于要求快速拾放的場合，因此本實施例釆用音圈電機組件構成的貼裝頭4 通過支撐架27安裝在y向模組滑塊上，拾放吸嘴102安裝在音圈電機的主 軸末端。攝像頭5通過支撐架28安裝在第二定位平臺上的模組滑塊上。
通過由直線電機和模組驅動第一定位平臺和第二定位平臺的運動，實 現了貼裝頭和視覺機構的獨立并行工作，同時實現拾放裝置的高速、高加 速度和高精度，從而提高拾放裝置的效率。
權利要求1、一種視覺引導下的拾放裝置，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(2)、第二定位平臺(3)和防撞保護電路(15)，防撞保護電路(15)安裝于第一定位平臺(2)和第二定位平臺(3)上，第一定位平臺(2)和第二定位平臺(3)在基座表面沿x軸向移動；貼裝頭(4)安放于第一定位平臺(2)，攝像頭(5)安放于第二定位平臺(3)，貼裝頭(4)和攝像頭(5)相對于基座(1)沿y軸向移動。
2、 根據權利要求l所述的一種視覺引導下的拾放裝置，其特征在于， 所述第一定位平臺(2)包括第一x向運動模塊、位于其上的第一y向運動 模塊、分別驅動第一 x向和第一 y向運動模塊移動的第一 x向驅動機構和 第一 y向驅動機構，以及分別測量第一 x向和第一 y向運動模塊位移量的 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向運動模塊上，所述微處理器分別與第一x向驅動機構、第一y向驅動機 構、第一 x向位移傳感器和第一 y向位移傳感器相接。
3、 根據權利要求l所述的一種視覺引導下的拾放裝置，其特征在于， 所述第二定位平臺(3)包括第二x向運動模塊、位于其上的第二y向運動 模塊、分別驅動第二 x向和第二 y向運動模塊移動的第二 x向驅動機構和 第二 y向驅動機構，以及分別測量第二 x向和y向運動模塊位移量的第二 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 動模塊上，所述微處理器分別與第二 x向驅動機構、第二 y向驅動機構、 第二 x向位移傳感器和第二 y向位移傳感器相接。
4、 根據權利要求1或2或3所述的一種視覺引導下的拾放裝置，其特征在于，所述防撞保護電路(15)包括兩個分別安放在所述第一和第二 定位平臺上的防撞傳感器，兩防撞傳感器各自連接一放大器，兩放大器通過邏輯運算電路與所述微處理器(18)相接。
5、 根據權利要求2或3所述的一種視覺引導下的拾放裝置，其特征在 于，還包括由傳感器擋片和限位光電傳感器構成的限位組件，傳感器擋片 安裝于所述第一和第二 x向運動模塊上，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、 根據權利要求2或3所述的一種視覺引導下的拾放裝置，其特征在 于，所述第一或第二 x向運動模塊沿x向的前后側以及基座沿x向的前后 端安放有橡膠保護檔塊。
7、 根據權利要求2或3所述的一種視覺引導下的拾放裝置，其特征在 于，所述第一、第二 x向驅動機構，第一、第二 y向驅動機構采用直線電 動機。
8、 根據權利要求4所述的一種視覺引導下的拾放裝置，其特征在于， 所述防撞傳感器采用激光測距傳感器。
專利摘要本實用新型提供一種視覺引導下的拾放裝置，用于需要精確定位和拾放的IC封裝過程。本實用新型包括基座、貼裝頭、攝像頭、微處理器、第一定位平臺、第二定位平臺和防撞保護電路，第一定位平臺和第二定位平臺在基座表面沿x向移動，安裝于第一定位平臺的貼裝頭和安裝于第二定位平臺上的攝像頭相對于基座沿y向移動，在第一定位平臺和第二定位平臺上設有防撞保護電路。本實用新型實現視覺機構與貼裝頭的同步運行，減輕定位平臺的負載，提高了定位平臺的運行速度，并確保移動平臺安全可靠地高速運行。
文檔編號H01L21/50GK201302987SQ20082019219
公開日2009年9月2日 申請日期2008年11月7日 優先權日2008年11月7日
發明者尹周平, 權建洲, 熊有倫, 王瑜輝, 陳建魁 申請人:華中科技大學