導入
SMT 生産では、PCB に位置ずれがある場合、部品サイズがますます小さくなる場合、または標準チップと高精度 IC の両方が同じ基板上に存在する場合、SMT 実装機は、それらを「どこに配置する」かを決定する前に、まず「明確に見る」必要があります。ここでビジョンシステムが活躍します。
簡単に言えば、SMT実装機ビジョンシステムは、産業用カメラを使用して PCB 基準点と電子部品を識別し、その認識結果を正しい位置、角度、配置に適用するシステムです。
ネオデン N10Pピックアンドプレイスマシンデュアルマークカメラ＋デュアルフライングカメラ（フロント＆リア）＋ICカメラからなるビジョン構成を採用。磁気リニアエンコーダおよびさまざまなキャリブレーション機能と組み合わせたこのセットアップにより、PCB の位置決め、コンポーネントの認識、および配置制御の間のシームレスな調整が保証されます。
では、なぜ SMT 実装機にはこれほど多くのカメラが必要なのでしょうか?ビジョン システムは、機械の配置精度の向上にどのように役立っていますか?
SMT 配置マシン ビジョン システムとは何ですか?
SMT 実装マシン ビジョン システムは、マシンの中核となる「目」であり、カメラとコンピュータ画像処理技術を活用して、実装マシンが電子部品と PCB を明確に認識して正確に位置決めできるようにします。
プロセス全体は次のように簡単に理解できます。
基板位置決め → 部品ピックアップ → 画像認識 → 位置・角度補正 → 精密配置
したがって、ビジョンシステムは単に「写真を撮る」のではなく、カメラで捉えた画像を装着機が使用できる位置と角度の情報に変換します。
ピックアンドプレースマシンに複数のカメラが必要なのはなぜですか?
カメラが異なれば、実行するタスクも異なります。
1. カメラにマークを付ける: まず、PCB の正確な位置を特定します。
PCB がコンベア トラックから実装機に入った後、プログラム内の座標が完全に正確であっても、実際の PCB は理論上の位置からわずかにずれている可能性があります。ここで、PCB 上の基準マークが役に立ちます。 N10P にはデュアル マーク カメラが装備されており、位置決めポイントの画像をすばやくキャプチャして、PCB の実際の原点と角度を再決定します。{3}}
2. フライング カメラ (フロントおよびリアのデュアル フライング カメラ): 一般的な SMT コンポーネントの高速認識-
コンポーネントがノズルによってピックアップされた後、ネオデンN10P's前後のデュアルフライングカメラは、装着ヘッドが高速で移動している間の「飛行画像」をキャプチャできます。これらは、0201 mm から 22 × 22 mm までのサイズの一般的なコンポーネント-チップ コンポーネントや SOT パッケージを含む-の認識をサポートし、減速や一時停止のない高速補正を可能にします。-
3. IC カメラ: 複雑なコンポーネントの高精度認識-
IC（QFP、BGA、QFNなど）の形状やピン構造は、通常の抵抗やコンデンサに比べてはるかに複雑です。 N10Pは、認識範囲最大40×40mm（高さ16mmまでの部品に対応）の専用ICカメラを搭載しています。マニュアルに記載されている「IC Calib」機能は標準 IC に適していますが、「IC Rotate Calib」は角度を調整した後に再認識を実行して、高密度ピンの正確な位置合わせを保証します。-
フィデューシャルとは何ですか?なぜ配置精度に影響するのでしょうか?
PCB を地図と考えると、基準はその地図上のウェイポイントのようなものです。
配置プログラム内のコンポーネントの座標は通常、PCB 設計ソフトウェアから取得されますが、マシンが実際に PCB をロードするとき、その位置は毎回まったく同じになることはできません。したがって、装置には「プログラム座標」と「実際の基板位置」をリンクするための固定基準点が必要です。
基本的なプロセスは次のように理解できます。
基準を特定 → PCB の実際の位置を決定 → 角度偏差を計算 → 配置座標を修正
基準が正しく設定されていない場合、その後の配置によって全体的なオフセットが発生する可能性があります。
ネオデンN10P ユーザーマニュアルでは、基準点の自動認識が失敗する原因として「原点設定が間違っている」「基準点が見つからない」を挙げており、原点をリセットするか基準パラメータを調整することを推奨しています。
このため、SMT 生産において、PCB 全体のコンポーネントが同様の方向の変化を示した場合、個々のコンポーネント プログラムをチェックするだけでなく、PCB の原点と基準も検証する必要があります。
ビジョンシステムはどのようにして 1 回の配置サイクルを完了するのでしょうか?
ビジョン システムを理解する最も簡単な方法は、完全な配置サイクル内にビジョン システムを配置することです。
ステップ 1: PCB を配置する
マーク カメラはまず PCB 上の基準を識別し、その実際の位置と方向を決定します。
ステップ 2: コンポーネントのピックアップ-
フィーダーは部品をピックアップ位置に送り、ノズルがそれをピックアップします。{0}}
ステップ 3: コンポーネントの認識
コンポーネントのタイプに応じて、システムは「No Action」、「Fly Calib」、「IC Calib」、または「IC Rotate Calib」を選択できます。
「No Action」はカメラ検査を行わず、「Fly Calib」「IC Calib」「IC Rotate Calib」はそれぞれ異なる視覚認識方式に対応します。
ステップ 4: 偏差を計算する
システムはコンポーネントの実際の位置と角度を取得した後、それらをプログラム内のターゲット情報と比較します。ずれが存在する場合は、それに応じて配置動作を修正する必要があります。
ステップ 5: 配置を完了する
装着ヘッドは補正された座標に従って装着を完了する。
ビジョンシステムはSMTの配置精度にどのような影響を与えますか?
を選択するときは、選んで配置する機械、多くの人は配置精度を機械的なパラメータとして単純に考えています。実際には、配置精度は複数のシステムの組み合わせ動作の結果です。
ビジョン システムは認識を処理し、モーション システムは動きを制御し、ノズルはピックアップを実行し、キャリブレーションは正確な座標関係を確立し、ソフトウェアはプロセス全体にわたる計算と制御を管理します。カメラが部品を正しく認識していても、ノズルの中心がずれている場合でも、実際の配置位置に誤差が生じる可能性があります。
のネオデンN10P ユーザーマニュアル「精度の問題」セクションには、認識エラー、基準カメラ位置の変更、不正確なノズル中心位置などの一般的な原因がリストされています。対応するソリューションには、カメラ キャリブレーションとノズル微調整が含まれます。
したがって、装着マシンの視覚機能を評価するときは、単に「カメラは何台搭載されていますか?」と尋ねるべきではありません。しかし、カメラがモーション コントロールおよびキャリブレーション システムと完全に連携して動作するかどうかも評価する必要があります。
カメラのキャリブレーションとは何ですか?なぜ校正が必要なのでしょうか?
ビジョン システムは画像を認識できますが、カメラによってキャプチャされた画像座標は、本質的に配置機械の機械座標に対応しません。
ネオデンN10P複数のキャリブレーション機能を提供します。このうち「Fiducial Camera Initialize」は、キャリブレーションターゲットを使用して自動的に写真を撮影し、異なるカメラ間の位置関係を計算します。 「ノズルファインキャリブレーション」は、キャリブレーションノズルを撮影した写真を用いて、各装着ヘッドとICカメラ、フライングカメラとの位置関係を自動で判定します。
これら 2 つのプロセスは、異なる問題に対処します。
- カメラのキャリブレーション:ビジョンシステム間の位置関係を確立します。
- ノズルの校正:さまざまな装着ヘッド、ノズル、ビジョン システム間の正確な位置関係を検証します。
したがって、装置のメンテナンス後や、関連部品の位置が変更された場合、または配置精度が通常のレベルから逸脱した場合には、キャリブレーション状況を確認することをお勧めします。
ピック アンド プレイス マシンに関する視覚認識の問題をトラブルシューティングするにはどうすればよいですか?{0}{1}
以下の順序で確認できます。
1. 基準が見つかりません
まず、PCB Origin および Fiducial パラメータを確認します。
ネオデンN10P ユーザーマニュアルには、一般的な原因として、間違った原点設定、基準の検出失敗、認識領域の干渉がリストされています。
2. 部品認識の異常
カメラの画像、明るさ、フラッシュ、ノイズ、その他の視覚パラメータをチェックし、コンポーネントのサイズがカメラの認識範囲内にあるかどうかも確認します。
3. ピックアップ後のコンポーネントの位置の異常-
ピックアップの位置、{0}}ピックアップの高さ、-ノズルを確認してください。
NeoDen N10P ユーザー マニュアルには、ピックアップ中にコンポーネントが反転したり直立したりするのは、不適切なピックアップ高さ設定またはピックアップ位置の偏差に関連している可能性があると記載されています。{{1}{2}{3}}
4. 正常に認識されるが、最終的な配置オフセットが発生する
基準カメラの位置、ノズルの中心、および関連するキャリブレーションのチェックに重点を置きます。
特にこの種の問題は、技術者に「視覚認識は正常だからカメラは大丈夫だろう」と誤解させてしまいます。実際には、ビジョン システム、ノズル、および動作座標間の関係はすべて、最終結果に影響を与える可能性があります。
ビジョンシステムが生産効率にも影響を与えるのはなぜですか?
機器がコンポーネントの向きと位置を手動で広範囲に検証する必要がある場合、生産サイクル タイムが影響を受けます。自動視覚認識により、このような繰り返しの判断を機器に負荷を与えることができます。
取ってくださいネオデンN10P SMT機械例として、マルチカメラ構成を採用し、自動ノズル交換機能と 39 個のノズル位置を備えています。{0}このマシンの最大装着速度は 20,000 CPH で、80 個のテープ フィーダをサポートします。
しかし、実際の生産効率は最大CPHだけでは測ることができません。たとえば、0402 より小さいコンポーネントや高精度 IC の場合、N10P ユーザーマニュアル配置精度を向上させるために、移動速度と配置速度を適切に下げることをお勧めします。
したがって、ビジョン システムは、機器が「速度」と「認識の信頼性」の適切なバランスを取るのに役立っていると理解するのがより合理的です。
SMT ピック アンド プレイス マシンを選択する際、ビジョン システムをどのように評価すればよいですか?
を購入する場合は、選ぶ そして プレースマシン、次の質問について検討する価値があります。
Q1.基準認識をサポートしていますか?
これにより、機器が PCB の実際の位置に基づいてキャリブレーションを実行できるかどうかが決まります。
Q2.さまざまなコンポーネントタイプの視覚的な認識をサポートしていますか?
標準チップやICに適した認識ソリューションがあるかどうかを確認する必要があります。
Q3.コンポーネント認識範囲の最小および最大はどれくらいですか?
これは BOM と一致する必要があります。
Q4.カメラキャリブレーションやノズルキャリブレーションはサポートされていますか?
これは、装置を長期間使用した後のメンテナンスや精度調整に影響を与えます。
Q5.ビジョン システムはモーション フィードバック システムと連携して動作しますか?
カメラだけでは最終的な配置精度を保証できません。モーション システムもビジョン計算の結果を正確に実行する必要があります。
よくある質問
Q1. SMT画像認識システムとは何ですか?
SMT 画像認識システムは、産業用カメラを使用して PCB 基準マークや電子部品を識別し、その認識結果を位置、角度、配置の修正に適用するシステムです。
Q2.なぜ装着機にはビジョンシステムが必要なのでしょうか?
実際の生産では、PCB や電子部品には常に多少の位置誤差が発生するためです。ビジョン システムは実際の位置を特定し、機械が座標や角度を修正できるようにします。
Q3.基準マークとは何ですか?
基準マークは、マシン ビジョンの位置決めに使用される PCB 上の基準マークです。 SMT 実装機はこれを識別して、PCB の実際の位置と角度を決定します。
Q4.空飛ぶカメラとICカメラの違いは何ですか?
フライング カメラは主に抵抗やコンデンサなどの一般部品の視覚認識に使用され、IC カメラは IC などのデバイスに使用され、精密 IC の角度認識をサポートします。{0}
Q5.ビジョン システムは配置精度を直接決定しますか?
いいえ、視覚システムによって完全に決定されるわけではありません。配置精度は、ノズル、モーション システム、PCB の位置決め、キャリブレーション、配置パラメータなどの要因にも影響されます。
Q6.装着機のビジョンシステムには校正が必要ですか?
はい。カメラ、ノズル、モーションシステムは正確な位置関係を維持する必要があります。 NeoDne N10P は、基準カメラの初期化やノズル微調整などの機能を提供します。
Q7. NeoDen N10P はどのようなビジョン システムを使用していますか?
NeoDen N10P には、デュアル マーク カメラ、デュアル フライング カメラ (フロントとリア)、および 1 台の高精度 IC カメラが装備されています。-
Q8. NeoDen N10P はどのくらい小さなコンポーネントを認識できますか?
N10P のフライング カメラの認識範囲は 0201 ～ 22 × 22 mm で、主にチップ コンポーネントの高速認識を担当します。- ICカメラは最大40×40mmまでのICや異形部品の高精度認識に対応します。
結論
のためにSMT実装機、ビジョン システムの価値は、「カメラが多ければ多いほど優れている」という概念にはありません。本当に重要なのは、ノズル、モーションコントロール、ソフトウェアシステムと安定したワークフローを形成しながら、基板の位置決め、部品認識、角度検証、座標補正、ビジョンキャリブレーションを正確に実行できるかどうかです。
ネオデン N10Pデュアルマークカメラ、フライングカメラ、ICカメラを搭載し、磁気リニアエンコーダ、自動ノズルチェンジャー、各種キャリブレーション機能と組み合わせて、視覚認識と正確な配置を統合します。
を選択している場合は、SMTPCB のプロトタイピング、研究開発、または小規模から中量の SMT 生産用の機械-、-、よりカスタマイズされた装置の推奨事項については、お問い合わせください。