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Betriebsanleitung SIPLACE 80S-20/F4 6 Visionfunktionen Softwareversion SR.406.xx Ausgabe 02/2000 DE 6.3 BE-Visionsysteme 223 6.3 BE-V isionsysteme Das BE-Vision system erfa sst die genaue La ge eines Ba uelements, ind em…
6 Visionfunktionen Betriebsanleitung SIPLACE 80S-20/F4
6.2 LP-Visionsystem Softwareversion SR.406.xx Ausgabe 02/2000 DE
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– Anzahl der Marken
Bei der Verwendung von Keramiksubstraten und kleinen Leiterplatten genügt es in der Regel,
zwei Passmarken aufzutragen. Bei größeren Leiterplatten empfiehlt es sich allerdings, drei
Marken zu definieren. Die einzelnen Marken können unterschiedliche Strukturen aufweisen.
Sie vereinfachen aber die Erkennungsmethodik, wenn Sie für jede Marke dieselbe Struktur
verwenden.
– Korrektur bei zwei Marken X-Lage
Y-Lage
Verdrehung der Leiterplatte
– Korrektur bei drei Marken: Idealerweise liegen die Geraden durch je zwei Markenzentren
parallel zu X- und Y-Achse X-Lage
Y-Lage
Verdrehung der Leiterplatte
Scherung
Verzug der LP in X-Richtung
Verzug der LP in Y-Richtung
HINWEIS 6
Sie dürfen auf keinen Fall 3 Marken so positionieren, dass sie auf einer Geraden liegen. 6
– Abstand der Marken zueinander
Die Marken können Sie beliebig auf die Leiterplatte verteilen. Sinnvoll ist es, wenn die Ab-
stände der Marken an den beiden Achsen möglichst groß sind. Je weiter die Passmarken aus-
einander liegen, umso genauer sind die optische Lage- und Winkelbestimmung.
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6.3 BE-Visionsysteme
Das BE-Visionsystem erfasst die genaue Lage eines Bauelements, indem es zum einen den Ver-
satz des Bauelementezentrums relativ zur Symmetrieachse der Pipette, zum anderen den Dreh-
winkelversatz zur Relativdrehstellung der Pipette ermittelt. Die Zustandsanalyse der
Beinchenkonfiguration in X- und Y-Richtung ist ebenfalls möglich. Das BE-Visionsystem besteht
aus dem optischen System zur Lageerkennung der Bauelemente und der Visionauswerteein-
heit. 6
6.3.1 BE-Visionsystem am 12-Segment-Revolverkopf
6.3.1.1 Systembeschreibung
Der 12-Segment-Revolverbestückkopf besitzt ein eigenes BE-Lageerkennungssystem in Stern-
station 7 (siehe Abb. 6.1 - 3, Seite 208). Die Auswerteeinheit zur LP- und BE-Lageerkennung ist
im Steuereinschub (siehe Abb. 6.1 - 6, Seite 213) untergebracht. 6
Eine CCD-Kamera mit Umlenkspiegel, Abbildungsoptik und LED-Beleuchtungssystem bildet das
optische BE-Lageerkennungssystem. Das nutzbare Gesichtsfeld der CCD-Kamera (SONY-Ka-
mera XC75) beträgt 24 mm x 24 mm. Zur Lageerkennung bzw. zum Beinchentest wird das BE im
Auflichtverfahren von den LED-Zeilen gleichmäßig ausgeleuchtet und mit der Optik auf den CCD-
Chip scharf abgebildet. Mit Methoden der digitalen Bildverarbeitung, HALE-Verfahren (H
igh
A
ccuracy Lead Extraction) werden die Parameter für Lage, Verdrehwinkel und Beinchenzustand
ermittelt.
Die Visionauswerteeinheit (MVS) wurde schon in Abschnitt 6.1.4, Seite 212 beschrieben, da sie
ja beide Funktionen von LP- und BE-Auswertung übernimmt. 6
6.3.1.2 Technische Daten
Kamera-Typ: SONY XC75
Anzahl der Pixel: 484 x 484
Gesichtsfeld: 24mm x 24mm
Beleuchtungsmethode: Auflichtverfahren (Rotlicht), 3 LED-Ebenen
Bildverarbeitung: HALE - Grauwertverfahren
(H
igh Accuracy Lead Extraction)
Bildschirm: RGB - Monitor (VGA-Modus) 640 x 484 Pixel
BE-Größen: 0,5mm x 0,5mm ... 18,7mm x 18,7mm
Spektrum der erkennbaren Bauelemente: TSOP, LCC, PLCC, QFP, SO-Serien bis SO28
grundsätzlich alle Bauelemente mit J- und
Gullwing-Beinchen,
µ
BGAs
Minimale Beinchenteilung: 0,3mm für die Kamera
0,5mm für die Maschine
Minimaler Balldurchmesser bei
µ BGAs
: 250 µm
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6.3.1.3 Funktionsbeschreibung
Ein Segment des 12-Segment-Revolverkopfes nimmt an der Sternstation 1 ein Bauelement auf.
Der Stern taktet weiter, weitere Bauelemente werden aufgenommen. In Sternstation 7 befindet
sich die optische Einheit des BE-Visionsystems. Dort angekommen leuchten drei räumlich ver-
setzte LED-Reihen das Bauelement mit Rotlicht gleichmäßig aus. Die Optik bildet Bauelemente
bis zu einer Höhe von 5mm scharf auf den CCD-Chip der Kamera ab. 6
Die von der Bauelementekamera erzeugte digitale BE-Abbildung wird in die Visionauswerteein-
heit übertragen. Mit Hilfe von Methoden der digitalen Bildverarbeitung (HALE-Verfahren) ver-
gleicht die Auswerteeinheit die BE-Abbildung mit einem zuvor im GF-Editor (Gehäuseform)
erzeugten synthetischen Modell. Die daraus gewonnenen Parameter liefern Aussagen zu Positi-
onsabweichungen, Verdrehwinkel, Beinchenzustand und BE-Reidentifikation. Das HALE-Verfah-
ren hat sich als sehr robust gegenüber Störeinflüssen wie Störreflexionen, unterschiedlichem
Reflexionsverhalten von Beinchen, Streulichteinflüssen usw. erwiesen. Es ist genauer und
schneller als das Matching-Verfahren. Nach erfolgreicher Messung dreht das Segment das Bau-
element in Sternstation 9 in die korrekte Bestückrichtung. In Sternstation 1 wird das Bauelement
dann lagekorrekt auf die Leiterplatte bestückt. 6
6.3.2 BE-Visionsystem für den Pick&Place-Kopf
6.3.2.1 Systembeschreibung
BE-Visionmodul für den Pick&Place-Kopf: Fine-Pitch-Visionmodul 6
Alle optischen Komponenten des Systems 6
– CCD-Kamera (SONY-Kamera XC77)
– Objektiv
– Optisches Bandfilter zur Unterdrückung von Störreflexionen
sind in einem staubdichten Gehäuse untergebracht. Das Gesichtsfeld der CCD-Kamera beträgt
38 mm x 38 mm. Zur Lageerkennung bzw. zum Beinchentest wird der IC-Baustein im Auflichtver-
fahren von drei LED-Ebenen ausgeleuchtet und mit dem Objektiv auf den CCD-Chip scharf ab-
gebildet. Mit Methoden der digitalen Bildverarbeitung werden die Parameter für Lage,
Verdrehwinkel und Beinchenzustand von Fine-pitch-Bauelementen und BGAs (Ball Grid Arrays)
ermittelt. 6