平面关节型机器人电路板贴装工艺
【】课题根据企业要求，对平面关节型机器人的PCB板贴装进行研究。旨在为PCB板贴装工艺保持一个相对稳定的产量已经搞稳定性。论文主要内容是说明工业机器人的分类选用，工艺让相机的分类选用以及PLC、工业机器人和工业相机三者之间的连接。主要工作内容是利用PLC进行设备来料送料的正常运行，用平面关节型机器人对PCB板进行吸取贴装，同时工业相机对贴装时的准确率进行拍照分析。此项目大大提高了PCB板贴装的稳定性以及产量。
目录
引 言 1
一、硬件选型 2
（一）SCARA工业机器人 2
（二）工业相机 2
（三）可编程控制器 3
二、工艺作业流程 3
（一）整体作业工序 3
（二）平面关节型机器人操作 4
（三）平面关节型机器人与设备通讯 7
三、机器人编程 7
（一）准备程序编写 7
（二）抓取程序编写 7
（三）放料程序编写 8
（四）报警程序编写 8
四、调试与维护 9
（一）吸取功能的实现 9
（二）相机拍照功能的实现 10
（三）贴装功能的实现 10
五、设备使用规范 10
（一） 机械手的坐标系规范 10
（二） 机械手与相机、PLC连接规范 11
（三） 设备点检规范 13
参考文献 16
谢辞 17
引 言
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。工业机器人实现了“可编程”和“示教再现”。即通过编程方式让机器人持续工作，同时不需要人去操作，大大解放了双手，同时可以对需要的点位进行示教功能，示教过的点位会在机器人的存储器中保存，易于直接运用。
课题根据企业要求，对平面关节型机器人的PCB板贴装进行研究。旨在为PCB板贴装工艺保持一个相对稳定的产量已经搞稳定性。论文主要
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
内容是说明工业机器人的分类选用，工艺让相机的分类选用以及PLC、工业机器人和工业相机三者之间的连接。主要工作内容是利用PLC进行设备来料送料的正常运行，用平面关节型机器人对PCB板进行吸取贴装，同时工业相机对贴装时的准确率进行拍照分析。此项目大大提高了PCB板贴装的稳定性以及产量。
一、硬件选型
（一）SCARA工业机器人
工业机器人有品牌以及型号的分类，而目前，在世界工业机器人技术比较出名的几个工业机器人品牌有：发那科、安川、那智不二越、爱普生等等都是在世界上有一定知名度的。而种类的区分，我们可以按以下几点来选择：
工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。
工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定的轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。
工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。
选择爱普生的G系列工业机器人，G系列机器人有高速、高精度、低震动的特点，便于我们做精度要求很高的贴装工艺。
（二）工业相机
市面上工业相机大多是基于CCD（Charge Coupled Device）或CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）芯片的相机。CCD是目前机器视觉最为常用的图像传感器。它集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体，是典型的固体成像器件。CCD的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其它器件是以电流或者电压为信号。这类成像器件通过光电转换形成电荷包，而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。典型的CCD相机由光学镜头、时序及同步信号发生器、垂直驱动器、模拟/数字信号处理电路组成。CCD作为一种功能器件，与真空管相比，具有无灼伤、无滞后、低电压工作、低功耗等优点。
CMOS图像传感器的开发最早出现在20世纪70 年代初，90 年代初期，随着超大规模集成电路 (VLSI) 制造工艺技术的发展，CMOS图像传感器得到迅速发展。CMOS图像传感器将光敏元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在一块芯片上，还具有局部像素的编程随机访问的优点。CMOS图像传感器以其良好的集成性、低功耗、高速传输和宽动态范围等特点在高分辨率和高速场合得到了广泛的应用。
图11 工业相机
工业相机按照芯片类型可以分为CCD相机、CMOS相机；按照传感器的结构特性可以分为线阵相机、面阵相机；按照扫描方式可以分为隔行扫描相机、逐行扫描相机；按照分辨率大小可以分为普通分辨率相机、高分辨率相机；按照输出信号方式可以分为模拟相机、数字相机。工业相机选择康耐视CAM CIC 5000R 14G。
（三）可编程控制器
可编程逻辑控制器，是一种采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC按控制规模分：PLC大致可分为微型机、小型机、中型机及大型机、超大型机。按结构划分：PLC可分为箱体式及模块式两大类。PLC方面选择三菱的PLC通讯模块。
二、工艺作业流程
（一）整体作业工序
首先，经过上一站的组装，载具流入到我们需要组装的工站，在正式组装前，产品的面板上会有保护膜存在，这是为了使产品在运输中不会被粉尘、光线等干扰。因此，我们的设备会有一台撕膜机，来完成对这些保护膜的撕取。在撕膜完成后，产品流下，此时通过光电传感器来对来料进行判断，PLC控制气缸动作来固定载具，这时，机械手吸取PCB板，行动到CCD的位置进行拍照确认，通过对特征的抓取来确定PCB板的完好度。如果CCD没有抓取到PCB5板的特征，则认定为此PCB板不能进行组装，从而丢弃到抛料处，进而再去吸取另一片PCB板进行拍照确认。在CCD抓取到特征后，会给机械手发送一个可以组装的信号，这时，机械手移动到组装位置，吸取螺丝的电批落下，将螺丝打上，完成后电批挪开，机械手回到原点位置，固定载具的气缸缩回，载具流入下一工站。
最终要实现对PCB板的自动贴装，因为相对于人力组装，机器人的组装方式更快捷，更精确，而且不会出现疲劳的情况。因此这样才能更高效的生产。
（二）平面关节型机器人操作
在设备调试运作之前，我们需要知道如何使用我们所需要用到的机器人、工业相机和PLC。这里我们对机器人的使用做一个简单的说明。
首先，我们选择的是EPSON（爱普生）的一款平面关节型机器人，EPSON机器人的软件界面如图21所示。 在编程软件中，我们需要建立一个文件，来保存我们编写的程序以及设置的IO、点文件等。
目录
引 言 1
一、硬件选型 2
（一）SCARA工业机器人 2
（二）工业相机 2
（三）可编程控制器 3
二、工艺作业流程 3
（一）整体作业工序 3
（二）平面关节型机器人操作 4
（三）平面关节型机器人与设备通讯 7
三、机器人编程 7
（一）准备程序编写 7
（二）抓取程序编写 7
（三）放料程序编写 8
（四）报警程序编写 8
四、调试与维护 9
（一）吸取功能的实现 9
（二）相机拍照功能的实现 10
（三）贴装功能的实现 10
五、设备使用规范 10
（一） 机械手的坐标系规范 10
（二） 机械手与相机、PLC连接规范 11
（三） 设备点检规范 13
参考文献 16
谢辞 17
引 言
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。工业机器人实现了“可编程”和“示教再现”。即通过编程方式让机器人持续工作，同时不需要人去操作，大大解放了双手，同时可以对需要的点位进行示教功能，示教过的点位会在机器人的存储器中保存，易于直接运用。
课题根据企业要求，对平面关节型机器人的PCB板贴装进行研究。旨在为PCB板贴装工艺保持一个相对稳定的产量已经搞稳定性。论文主要
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
内容是说明工业机器人的分类选用，工艺让相机的分类选用以及PLC、工业机器人和工业相机三者之间的连接。主要工作内容是利用PLC进行设备来料送料的正常运行，用平面关节型机器人对PCB板进行吸取贴装，同时工业相机对贴装时的准确率进行拍照分析。此项目大大提高了PCB板贴装的稳定性以及产量。
一、硬件选型
（一）SCARA工业机器人
工业机器人有品牌以及型号的分类，而目前，在世界工业机器人技术比较出名的几个工业机器人品牌有：发那科、安川、那智不二越、爱普生等等都是在世界上有一定知名度的。而种类的区分，我们可以按以下几点来选择：
工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。
工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定的轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。
工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。
选择爱普生的G系列工业机器人，G系列机器人有高速、高精度、低震动的特点，便于我们做精度要求很高的贴装工艺。
（二）工业相机
市面上工业相机大多是基于CCD（Charge Coupled Device）或CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）芯片的相机。CCD是目前机器视觉最为常用的图像传感器。它集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体，是典型的固体成像器件。CCD的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其它器件是以电流或者电压为信号。这类成像器件通过光电转换形成电荷包，而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。典型的CCD相机由光学镜头、时序及同步信号发生器、垂直驱动器、模拟/数字信号处理电路组成。CCD作为一种功能器件，与真空管相比，具有无灼伤、无滞后、低电压工作、低功耗等优点。
CMOS图像传感器的开发最早出现在20世纪70 年代初，90 年代初期，随着超大规模集成电路 (VLSI) 制造工艺技术的发展，CMOS图像传感器得到迅速发展。CMOS图像传感器将光敏元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在一块芯片上，还具有局部像素的编程随机访问的优点。CMOS图像传感器以其良好的集成性、低功耗、高速传输和宽动态范围等特点在高分辨率和高速场合得到了广泛的应用。
图11 工业相机
工业相机按照芯片类型可以分为CCD相机、CMOS相机；按照传感器的结构特性可以分为线阵相机、面阵相机；按照扫描方式可以分为隔行扫描相机、逐行扫描相机；按照分辨率大小可以分为普通分辨率相机、高分辨率相机；按照输出信号方式可以分为模拟相机、数字相机。工业相机选择康耐视CAM CIC 5000R 14G。
（三）可编程控制器
可编程逻辑控制器，是一种采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC按控制规模分：PLC大致可分为微型机、小型机、中型机及大型机、超大型机。按结构划分：PLC可分为箱体式及模块式两大类。PLC方面选择三菱的PLC通讯模块。
二、工艺作业流程
（一）整体作业工序
首先，经过上一站的组装，载具流入到我们需要组装的工站，在正式组装前，产品的面板上会有保护膜存在，这是为了使产品在运输中不会被粉尘、光线等干扰。因此，我们的设备会有一台撕膜机，来完成对这些保护膜的撕取。在撕膜完成后，产品流下，此时通过光电传感器来对来料进行判断，PLC控制气缸动作来固定载具，这时，机械手吸取PCB板，行动到CCD的位置进行拍照确认，通过对特征的抓取来确定PCB板的完好度。如果CCD没有抓取到PCB5板的特征，则认定为此PCB板不能进行组装，从而丢弃到抛料处，进而再去吸取另一片PCB板进行拍照确认。在CCD抓取到特征后，会给机械手发送一个可以组装的信号，这时，机械手移动到组装位置，吸取螺丝的电批落下，将螺丝打上，完成后电批挪开，机械手回到原点位置，固定载具的气缸缩回，载具流入下一工站。
最终要实现对PCB板的自动贴装，因为相对于人力组装，机器人的组装方式更快捷，更精确，而且不会出现疲劳的情况。因此这样才能更高效的生产。
（二）平面关节型机器人操作
在设备调试运作之前，我们需要知道如何使用我们所需要用到的机器人、工业相机和PLC。这里我们对机器人的使用做一个简单的说明。
首先，我们选择的是EPSON（爱普生）的一款平面关节型机器人，EPSON机器人的软件界面如图21所示。 在编程软件中，我们需要建立一个文件，来保存我们编写的程序以及设置的IO、点文件等。
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