Устройство поиска центра отверстия перемещаемой кареткой

 

Изобретение относится к автоматике и позволяет повысить надежность работы устройства , кото рое может быть использовано в сборочно-монтажном технологическом оборудовании, например автоматах установки микросхем на печатн ые платы. Устройство содержит 1 источник 1 излучения, 1 фотоприемник 2, 4 предварительных усилителя 3-6, 1 элемент ИЛИ 7, 1 элемент И 8, 2 дифференциальных усилителя 9, 10, 1 блок 11 анализа и 2 привода 12.13- При этом блок 11 анализа содержит 4 компаратора и элемент И. Поиск центра монтажного отверстия основан на зависимости величины и полярности выходных сигналов диффер нциальных усилителей, поступающих на входы пропорционального управления приводов, от площади облучения четырех площадок приемной части фотоприемника. 3-9-11-12, 9-13, 2-3, 2-4, 2-5, 2-6, 4-9. 5-10, 6-10-11. 1 з.п.ф-лы, 5 ил. (Л С fi х| СЛ XI СО СЛ

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ ... СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (t)) >-:: ., . ; -,, .:, (t)s Н 05 К3/30 ,ГОСУДАРСТВЕНЙЫЙ КОМИТЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .:., М

-: в сборочно-монтажном" технологическом (46).23.08;92:. Бюл. М 31 ..::- ::;." ;:,:-::: "- -:;;;:,;: ройство содержит 1 источнйк 1 излучения, 1 . (71) С . . обьединение "Техноприбор"::::, :- .:,. -,., -.:, теля 3-6, 1 элемент Или 7,"I элемент И 8, 2 (72) В.Ф.Ольховнев, В.В.Федоров и" ...::дифференциальных усилителя 9:; 10, 1 блок (56) Авторское свидетельство СССР -..:: : :--:.: 11 анализа"содержит 4.компаратора-и але% 1436372, кл. В 25 J 11/00,:1985.,::- -::-: . мент И. Поиск центра монтажнбго отверПатент США% 4566071,- " . ..: -::: .":-;:: стия: основан на зависимоСти величины и к

- - -;, -.- цивильных усилителей, поступающих на вхо (54) УСТРОЙСТВО ПОИСКА ЦЕНТРА OT-. - ды rIропорцйональнîro - управления ВЕРСТИЛ ПЕРЕМЕЩАЕМОЙ КАРЕТКОЙ:. - :приводов, or площади облучения четырех ,. (57) Йэобретекие относится к автоматике"и ",: площадок приемной части фотоприемйиика.

, позволяет-повысить йадежность работы-ус-.-..- ::=.3-9-11-12, 9-13, 2-3, 2-4, 2-5, 2-6, 4-9, 5-10, тройства; которое можетбйть использовано . ":.:6-10-11. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.1757135

3 4

Изобретение" относится к автоматике и ренциального усилителя и компараторов, может быть использовано в сборочно-мон- выходные сигналы которых поступают на тажном технологическом оборудбваййи, на- входы логического элемента И. пример автоматах установки микросхем на При поступлении излучения по соответпечатные платы. .:::.:. .::: —, ...:: 5 ствующим оптическим волокнам на фотоИзвестно устройство поиска центра от-. элементы фотоприемника логический верстия, являющееся частью устройства для элемент И формирует выходной сигнал, коустановки радиоэлементов на печатную торыйобеспечиваетпереключениеаналогопла у и содержащее источник света, телеви- вo ro коммутатора соответствующего зионнуюкамерусдатчикомйзображенияна 10 привода; а дифференциальный усилитель матричном приборе с зарядовой связью, — формируетвыходнойсигнал, величинаипоаналоговый компаратор. два одновибрато-- лярность которого зависят от величины и ра, два вычитающих счетчика. два RS-триг- направления смещения мойтажного отвергера, два реверсивных" счетчика, два стия относительно оси Р по данной коордирегистра памяти йдва цифровых комйара- 15 нате, например координате X. тора, выходные ситналы которых поступают, . Недостаток устройства заключается в

"на . коммутаторы шаговых двигателей. Уст- .. йезащищейности процесса поиска центра ройство обеспечивает поиск" центра мон- отверстия от различного рода помех, привотажного- отверстия с высокой стейенью ; дящих к ошибкам в предварительном пози- точности. ",:.: -.,:. ::::,::. -. : : . -::, :. 20 ционировании,-превышающим по величине

Йедостатком этого устройства является радиус монтажного отверстия и сбоям в равысокая сложность ." .,:: ..::, :. :.:-::, :, :,, .. "-- :::.: .. : боте привода, приводящим к затягиванию

Наиболее близким к предлагаемому по : процесса точного позиционирования и т.п. технической сущности является устройство " Формирование сигнала начала работы уст: поиска центра отверстия перемещаемой ка- 25 ройства поиска центра отверстия перемереткой; содержащее источник излучения, щаемой кареткой с использованием фотоприемник, состоящий из четырех опти-, элемента И (сигйал, переключающий аналоческих волокон, соединенных одним кон- - говый переключатель) позволяет начать точцом в приемную часть -и четырех ное позиционирование лишь при фотоэлементов, подсоедйненных к свобод- 30 освещейии через монтажное отверстиедвух йый концам указанных оптйческйх волокон; соответствующих координате X или коордидва привода и два устройства определения нате Y площадок приемной части фотоприположения отверстия по координатам X и У, емника, что соответствует отклонению каждое из которйх содержит два ripejjsap»- . монтажного отверстця относительно оптительных усилителя, выполненных на базе 35 ческой оси на велйчину меньшую, чем радиоперационных усилителей, два компapатo- ..- ус этого отверстия: затягивание процесса ра, а также дифференциальный усилитель и позиционирования в связи с кратковременлогический элемент И, выходнь е сигналы ным изменением напряжения питания или кот6рых поступают на аналоговые коммута - внешним механическим воздействием (наторы соответствующих приводов; . 40 пример, попадание пыли в движущиеся чаУстройство обеспечивает поиск"центра: .сти привода, не приводящее к поломке или монтажного отверстия с достаточно высо- . полной остановке последнего) при отсутсткой степень|о точности, отличается просто-: вии формирования сигнала окончания протой технического решения и работает цесса точного позиционирования может следующим образом. -:: "- :,: .::.. . привести к преждевременному (при незаИсточник излучения излучает"поток из- 45 конченном позиционировании) окончанию лучения по оси P через монтажное отвер- работы устройства поиска центра отверстия стие на приемную часть фотопрйемйика, перемещаемой кареткой в связи с единстсостоящего из четырех оптических волокон,: венно возможным в данном случае решенисоединенных в приемной части и сорйенти- ем алгоритма работы устройства, а именно рованнь1х по координатам X u Y. Четыре 50 отведением конкретного времени на точное выхода фотоприемника соответственно позиционирование, что, в свою очередь, подключаются парами к двум идентичный приведет к ошибке в точном позициониро. устройствам определения положения от- вании данного монтажного отверстия, верстия по координатам Хи Yотйосительно Кроме того, при неточности предвариоси Р. Каждое из устройств определения 55 тельного позиционирования по заданным положения отверстия имеет по два предва- координатам монтажное отверстие может рительныхусилителя на базе операционных не находиться между источником излучения усилителей, C выхода операционных усили- и приемной частью фотоприемника, а окателей сигналы поступают на входы диффе- жется смещенным, В атом случае приемная

1757135

5 6 часть. фотоприемника может быть облучена трудоемкость сборочных операций, Особенотраженным от боковой стенки металлйзи - но эффективно использование изобретейия рованного монтажного отверстия излучени-: -при автоматйзации установки микросхем и: ем и сточ н и ica: из луче ния.:: что электрорадиоэлемейтов на крупногабарйт- подтверждается на практике. Боковое иэлу- : -: ные печатные платы (размеры 50Р500), ксчение равномерно облучает прйемную часть 5 торые ..:..и римейяются в составах фотопрйемника, что приводит к отсутСтвию . перспективнйх персональных компьютесигнала рассогласования на выходе диффе-..: ров, поскол ьку в э то м сл учае осо бенно часто ренциального усилителя и"появлению сиг-:::. возникают смешейия центров монтажных нала на выходе логического элемента И, no .. отверстий относительнО:установочной голо которому и роис ходит п ереключение ана ло-,10 вки по разным и ричи н ам, а им енно из-э.", гового коммутатора в режим поиска центра :: нет6чности отработки приводом заданных отверстия . Очевидно, что в такой ситуации координат, неточности изготовления печат поиск центра отверСтия осуществляться не: ных плат и т,п, будет, отверстие останется смещенйым.от-. : ..:::.- :.-,. Введенйе новых блоков и связей позвоносйтельйо оптической оси, а информации 15 лило повысить помехозащищенность устоб ошибке каким-либо сйособом устрайст-,. ройства от изменяющихся внешних и вом войска центра отверстий не выдается.. ::. вйутренних факторов посредством обеспе, .." Цель изобретения — повышение поме- " "чения формирования, с иСпользованием хозащищеййости устройства; . ..." .:;.,—.:-:".. фуйкции ИЛИ вместо И, как имеется в про. Поставленная цель достигается тем,. что 20 тотипе, сигнала о возможности начать точв устройство йоиска центра отверстия йене- ное позиционирование и формирования мещаемой. кареткои, содержащее-два при -:,: сигнала окончания точного позиционировавода "-каретки по ортогональным ния направлениям ;"источник "излучения, уста-, ::.::, На фиг,1 предстаалена структурная схейовленный по одну сторону каретки, по дру-. 25 ма устройства; на фиг.2- структурная схема гую сторону: которой уста ioeneí: блока анализа; на фиг.3 — приемная часть фотоприемник, диаметрально противопо - фотоприемника; на фиг. 4 — электрическая ложные площадки каждой из двух пар кото-" функциональная схема элемента И (прицер рого соединены. через предварительйые, конкретной реализации); на фиг,5- электриусилители с первым и вторым входами cîoò - 30 чеСкая функциональная схема элемента ветствующегодифференциального усилйте- ::::: ИЛИ (пример конкретной реализации). ля, выход каждого из которых подключен:к ..: :::,: Устройство пойска центра отверстия певходу пропорциональногоуправления соот-:: ремещаемой кареткой содержит источник 1 ветствующего и ривода дополнительно вве -..:. излучения, фотоприемник 2,"предварительные усилители 3-6, элемейт ИЛИ 7; элемент дены элемент ИЛИ; элемент И, каждый вход 35 чаниа: работы,: подключенными.40

Устройство работйет следующим обрасоответственно к выходу элемента ИЛИ и через блок анализа по его первому; втор*ому : зом и третьему входам к выходам элемента И и::, ..- .: При наличии монт®кного отверстия педифференциальных усилителей соответст- ... чатной платы между источником" t излучевенно. При этом блок анализа выполнен: в 45 ния и фотоприемником 2 на приемную часть виде элемента И, выход которого является последнего поступает излучение. Приемная.-:,:: выходом блока анализа и двух пар идентич-,. часть (фиг,3) фотоприемника 2 состоит" иэ четырех равных площадок, каждая из котоных разкопороговых компараторов, входы первой и второй пар которых являются вто- рых через соответствующий выходфотопри-.. рым и третьим входами блока анализа собт-" 50 ем ника 2 подклЮчена, — к . .:входу ветственно; а выходы компараторов: " соответствующего предварительного усиподключены к соответствующим четырем: лителя. При этом величина электрического входам элемента И, пятый вход которого - сигнала на выходе каждого из предвари тельных усилителей пропорциональна плоявляется первым входом блока анализа щади облучения через монтажное

Применение изобретения в автоматах по установке элементов на печатные платы отверстие печатной платы источником 1 излучения йоверхности соответствующей плошадки приемкой части фотоприемника

2 позволит повысить надежность работы автоматов, исключить необходимость ручной доустановки элементов, снизить при:этом которых подключен к выходу соответствую- ": И 8, дифференциальйые усилители 9 и 10, щего предварительного усилителя, и блок -"": блок 11 анализа, йрйводы 12 и 13. При этом анализа, а прйводы выполнены с дополни-- ::-, блок 11 анализа содержит компараторы 14 тельйым входом разрешения и входом оКок-" " 17 и элемент И 18, 1757135

7 8

Указанные площадки ориентированы пропорционального управления приводов таким образом, что две из них расположены 12 и 13 будет происходить до тех пор, пока по оси Х симметрично оси У, а две других не будут одинаково по площади облучены расположены по оси Y симметрично оси Х. источником 1 излучения через монтажное

В связи с этим в первый дифференци- 5 отверстие все четыре площадки приемной альный усилитель 9 с двух соответству ощих — . части фотоприемнйка 2, что соответствует предварительных усилителей 3 и 4 йоступа- совпадению центра монтажного отверстия ют аналоговые сигналы, пропорциойальные с оптической осью,"проходящей через центплощади облучения площадок приемной ча- ры фотоприемника 2 и источника 1 излучести фотоприемника 2, расположенйых по 10, ния. оси X и облученных источником 1 излучения Одновременно с" этим аналоговые сигчерез монтажное отверстие. С вйхода диф-: налы с выходов предварительных усилитеференциального усилителя 9 айалоговый . лей 3-6 поступа от в"элемент И 8; на выходе Сйгнал определенной полярности и nporioр- ., которого появляется сигнал, если каждый из . циональный разности входных сигналов по- 15 указанных входных аналоговых сигналов

"ступает на вход пропорционального " превышает определенный уровень, Этот управления привода 13,: - ;:-,-. ° "::: - - : :":: -: уровень выбирается таким, что появление с

Аналогично по аналоговым сигналам ": выхода каждого из предварительных усилидвух"других предварительных усилителей 5:;. телей 3-6 сигнала, превышающего указан и 6, связанных с расйоложенными по оси Y 20 ный" уровень, означает, облучение площадкамй приемйой части фотоприемни- " достаточно большой части площади каждой ка 2, на выхбде второго дифферейцйального, из четйрех площадок приемной части фотоусилителя 10 формйруется айалоговый сиг- приемника 2 прямым, а не отраженным из нал определенной йолярности, который по-: лучением от источника 1 излучения. Это, в ступает на вход пропорцибнального 25 своюочередь, означает, что междуисточниуправления привода 12,:::::- -: . :- -... ком 1 излучейия и фотоприемником 2 дейстВеличина каждото из двух указанйых и " вительно находится монтажное отверстие. поступающих на входы пропорционального . С выхода элемента И 8 сигнал поступает на управления приводов 12 и 13 аналоговых вход блока 11 анализа. На его два других сигналов рассогласования по координатам 30 входа поступают аналоговые сигналы расX u Y центра монтажного отверстия и"опти- согласования по координатам X u Y c выхо: ческой оси, проходящей через центры фото-: дов дифференциальных усилителей 9 и 10, приемника 2 и источника 1 излучения, Если с выхода элемента И 8 поступает на определяет величину необходимбго поре- вход сигнал, указывающий на наличие монмещения по каждой из координат cöåëüþ 35 тажного отверстия между источником 1 из устранения рассбгласования, а пoляpнocть . лучения и приемной.частью фотоприемника сигналов определяет направленйе этих пе- 2, а на.двух других входах присутствуют ремещений, обеспечиваемых кареткой., сигналы рассогласования по координатам Х При поступленйи айалогового сигнала и У, не превышающие значений, определяхотя бы с одного из предварительных усили- 40 емых требованиями к точности позициони телей 3-6 на соответствующий вхбд злемен- рования, то на выходе блока 11 анализа та ИЛИ 7 на его выходе формируется сигнал, формируется сигнал,. указывающий на то, поступающий на входы раэрешеййя приво- что поиск центра монтажного отверстия осудов 12 и 13 и разрешающий коррекцию мон- ществлен, который поступает на входы тажного отверстия этим приводам по 45 окончания работы приводов 12 и 13, координатам X и У йа основании информа- При этом работа блока 11 анализа осуций с выходов дифференциальных усилите- ществляется следующим образом. С полей 9 и 10..:::- : — - - : - :: - : мощью порогОв верхнего и нижнего уровней

Использование функции ИЛИ позволя- устанавливается диапазон допустимых отет начать коррекцию положения монтажно- 50 клонений от нуля аналоговых сигналов, пого отверстия даже при отклонении его ступающих от дифференциальных центра от требуемого положения на рассто- усилителей 9 и 10, определяемый требова яние; превышающее сумму двух радиусов ниями к точности позиционирования. При монтажного отверстия, так как дйаметр при- поступлении с какого-либо из указанных емной части фотоприемника 2 всегда дол- 55 дифференциальных усилителей аналоговожен быть больше " диаметра го сигнала, находящегося по уровню за препозиционируемогб монтажнбго отверстия. делами установленного с помощью порогов

Формирование аналоговых сигналов.на . верхнего и нижнего уровней диапазона довыходах дифференциальных усилителей 9 и пустимых отклонений, на выходе соответст10, а следовательно, информации на входах вующего компаратора установится сигнал, 1757135

9 пряжения, который равен уровйю на поло соответствующий логическому "0", Этот сигнал поступит на соответствующий вход эле-: жительном входе -этого же компаратора 36 мента И 8, что определит отсутствие на его при минимально допустимом для начала поиска центра отверстия уровне облучения ис5 точником 1 излучейия любой из площадок выходе сигнала об оконча ии точного позиционирования монтажного отверстия, При поступлении от дифференциальных усили- приемной части фотоприемника 2, Таким телей 9 и 10 аналоговых сигналов, находя- образом, при облучении через монтажное шихся по уроаню в установленном, отверстие источнйком 1 излучения какогодиапазоне допустимых отклонений; на вы- то"минимума площади" любой иэ площадок приемной части фотоприемника 2 электриходе компараторов 14-17 появятся уровни 10 сигналов, соответствующие логической "1"; " . ческий сигнал,-поступающий от соответсткоторые поступят на соответствующие. 4 . вующего предварительного усилителя, входа элемента И 18, Если при этом еще и .: .,: обеспечивает на резисторе 32, а следоваот элемента И 8 поступает сигнал, по Уров- тельно, и на положительном входе компараню соответствующий логической "1" на пя- 15 тора 36 уроeень " напряжения, тый вход элемента и 18, на его выходе:, превышающий установленный уровень напоявится сигнал, указывающий на оконча- "- ., пряжения на отрицательном входе компание процесса точного позиционирования . ратора 36, что приводит к появлению на мойтажного отверстия. Этот сигнал пОС у-- выходе комйаратора 36 сигнала, поступаюпает на входы окончания работы приводов 20 щего на входы разрешения. приводов 12 и 13

1. Устройство поиска Центра. отверстия

Элемент И 8 работает следующим образом.::::: :.; -: :-:.- " ., . :::,, :25 перемещаемой кареткой; содержащее два

На отрицательйом входе компаратора прйвода каретки поортогональным направ27 устанавливается уровень опорного на- лениям,-источйик излучения, установленйряжения, который равен уровню на поло- . ный по одну сторону йлоскостй "каретки, по жительном входе этого же компаратора 27 другую сторону которой установлен фотопри облучении источником 1 излучения до-:- 30 приемник, диаметрально противоположные статочно большой площади каждой из четы - . : площадки каждой из двух пар которого соерех площадок приемной части " диненычерезпредварительныеусилителйс фотоприемника 2 прямым, а не отраженным первым и вторым входами соответствующеизлучением от источника 1 излучения,,:.-,:.;- . :. го дифференциального усилителя, выход

Таким образом, при достаточном облу- 35 каждого из которых"подключен к входу прочении каждой из четырех площадок йрием- :: порционального управления соответствувной части фотоприемника 2 сигналы с щегопривода, отличающееся тем, что, предварительных усйлителей 3-6, поступая - с целью повышения помехозащищенности, на катоды диодов 19-22, создают уровень":... в него введены элемент ИЛИ, элемент И, напряжения на положительном входе ком- 40 каждый вход которых подключен: к выходу паратора 27 выше установленного уровня - .: со9тветствующегопредварительногоусилинапряжения на отрицательном входе ком- . теля, и блок анализа, а приводы выполнены паратора 27, что приводит к появлению сит - с дополнительным входом -разрешения и нала на его выходе, При недостаточйцм,::"входом окончания работы; подключенными облучении любой из четырех площадок йри - 45 соответственно к восходу "элемента ИЛИ и емной частй фотоприемника 2 уровень Сиг- " через блок анализа rio его первому, второму нала на выходе соответствующего и третьему входам к восходам элемента И и предварительного усилйтеля, а следова- дифференциальных усилителей -соответсттельно, на катоде соответствующего диода венно. будет низким. Это, в свою очередь, приве- 50 2. Устройство,по и;1, о т л и ч а ю щ е едет к низкому уровню напряжения на поло- " с я тем, что блок айализа вйполнен в виде элемента И, выход которого является выхожительном входе компаратора 27, а дом блока анализа,и двух пар идентичных следовательно, отсутствию сигнала на его выходе..: ": . . разнопороговых компараторов, входы перЭлемент ИЛИ 7 (фиг.5) включает компа- 55 вой и второй пар которых являются вторым ратор 36, диоды 28-31 и резисторы 32-35. и третьим входами блока анализа соответстЭлемент ИЛИ 7 работает следующйм образом.

На отрицательном входе компаратора

36 устанавливается уровень опорного навенно, а выходы компараторов подключены к соответствующим четырем входам элемента И, пятый вход которого является первым входом блока анализа, 12 и 13; .. -,....;,, :-.:- :=. . ::-,.:: —. и разрешающего коррекцию монтажного от Элемент И 8 (фиг.4) включает компара- . верстия этим приводам по координатам Хи Y. тор 27, диоды 19-22 и резисторы 23-26..,.:.: "- .:.:: Ф о р мул а и зо б р е:те н и.я

1757135.

Составитель В; Федоров

Редактор О. Юрковецкая Техред М,Моргентал - Корректор О.Хрипта

Заказ 3101 . Тираж " .:::: : Подписйое

ВНИИПИ Государственного комйтета по изобретениям и открйтиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101