Роботизирана асемблиране

Преглед на приложенията на роботизираната сглобка в индустрията на PCBA

Роботизираната сглобка означава автоматизация на целия процес на PCBA или ключови операции чрез автоматизирани роботизирани системи, като обхваща основни аспекти като поставяне на компоненти, запояване, тестване, вмъкване и опаковане. Като основен елемент на интелигентното производство, роботизираната сглобка се превръща в ключова технологична подкрепа за Kingfield за подобряване на ефективността на производството на PCBA, осигуряване на последователност на продуктите и адаптиране към нуждите на високотехнологично производство. Нейното приложение обхваща целия жизнен цикъл – от прототипиране до серийно производство, като задвижва трансформацията на индустрията на PCBA от „трудоемка“ към „технологично-интензивна“.

I. Основни сценарии за приложение на роботизираната сглобка в PCBA

1. Високоточна монтиране на компоненти

Роботизираната сглобка се използва най-широко в SMT процеса, като основното оборудване включва автоматизирани системи като машини за поставяне и принтери за паста за лепене. За високоточни опаковани устройства като ултраминиатюрни компоненти, BGA и QFP, роботите осъществяват прецизно поставяне чрез технология за визуално позициониране, като скоростта на поставяне достига над 100 000 точки на час, което значително надвишава ръчната ефективност. Това отговаря на производствените нужди на Kingfield за високоплътни PCB, драйверни платки за Mini LED и други висококласни продукти, избягвайки проблеми като неправилно подреждане, обръщане или пропускане на компоненти при ръчно поставяне и значително подобрява добивността при монтажа.

2. Автоматизирано заваряване и свързване

Роботизираното запояване е ключов процес за осигуряване на надеждността на електрическите връзки в PCBAs.

Основните технологии включват:

· Роботи за припояване с рефлоу: Тези осъществяват лекално спояване на компоненти чрез прецизни профили за контрол на температурата, избягвайки проблеми като студени спойки, мостове и повреди от прегряване, които са чести при ръчно спояване.

· Роботи за селективно припояване с вълна: Тези роботи напръскват прецизно спойка чрез програмируеми дюзи за компоненти с преходни отвори, адаптират се към хибридни сглобки (SMT+THD) на PCBA продукти и подобряват последователността на спояването.

· Роботи за лазерно припояване: Използвани в сценарии с висока прецизност и висока надеждност, тези роботи имат малка зона, засегната от топлина, и са подходящи за спояване на миниатюрни спойки и компоненти, чувствителни към топлина.

3. Автоматизация на вмъкване и сглобяване

За устройства с преходни отвори, които изискват ръчно вмъкване, роботизираната система за сглобяване осъществява автоматизирано вмъкване чрез комбинация от роботизирани ръце и фиксирани приспособления:
Поддържа гъвкаво превключване между множество типове устройства и се адаптира към изискванията за вмъкване на различни PCBA продукти чрез програмируема логика; Решава проблеми като ниска ефективност, висока трудоемкост и повреди на устройствата, причинени от неравномерна сила при ръчно вмъкване, и е особено подходящ за Кингфийлд в условия на масово производство, като индустриални контролни платки и захранвателни платки.

4. Автоматизирано тестване и контрол на качеството

Дълбоката интеграция на технологиите за роботизирана сглобка и инспекция формира затворен цикъл „сглобка-инспекция“:

· Робот за визуална инспекция: Автоматично идентифицира проблеми като грешно позициониране, дефекти при запояване и липсващи компоненти, използвайки алгоритми за изкуствено зрение. Скоростта на инспекцията е 5–10 пъти по-висока в сравнение с ръчна проверка, като вероятността за фалшиво положителен резултат е под 0,1%;

· Робот за ин-ситу тестване (ICT): Автоматично извършва тестване на електрическите параметри на ППВП, като качва данните в системата MES в реално време за проследяване на качеството;

· Робот за инспекция с рентгенови лъчи: Открива скрити дефекти във връзките на оловни възли от долната страна на BGA, CSP и други опаковани устройства, чрез рентгеново проникване, осигурявайки качеството на високонадеждни продукти.

5. Задно опаковане и окончателна сглобка

В задните процеси на ППВП, роботизираната сглобка отговаря за операции като опаковане в черупка, вкарване и изваждане на конектори и запояване на кабели: Съвместно работещи роботи работят заедно с хора, за да изпълняват сложни процеси като сглобка на тежки черупки и прецизно запояване на кабели, като осигуряват баланс между гъвкавост и точност; Адаптиране към индивидуалните нужди на Kingfield, поддържа бързо превключване между многообразие от продукти и малки партиди, и съкращава циклите за доставка на продуктите.

II. Основни предимства на роботизираната сглобка

1. Подобрение на ефективността: Преодоляване на бутука на ръчната производителност

Роботите могат да работят 24 часа на денонощието без умора или емоционални смущения. Производствената мощност на една роботизирана линия е 3-5 пъти по-голяма в сравнение с ръчна производствена линия. При големи поръчки „безпилотно производство“ може да бъде постигнато чрез съвместната работа на множество роботи, което значително съкращава производствения цикъл и помага на Kingfield бързо да отговаря на нуждите на клиентите за доставка.

2. Гарантиране на качеството: Постоянно подобряване на еднородността на продуктите
Роботизираната сглобка предлага по-добра повтаряемост и оперативна стабилност в сравнение с ръчната сглобка, като контролира нивото на дефекти, като отклонения при поставяне и дефекти при леене, на по-малко от един на милион. Чрез цифрово програмиране и фиксиране на параметри, се осигурява напълно еднакво ниво на производство за всяка PCBA, което я прави особено подходяща за индустрии с изключително високи изисквания за надеждност, като автомобилната електроника и медицинската апаратура, укрепвайки по този начин репутацията на Kingfield за високо качество.

3. Оптимизация на разходите: Дългосрочно намаляване на общите производствени разходи

Въпреки че първоначалните разходи за роботи са високи, на дълга среща те могат значително да намалят разходите:

• Трудови разходи: Намаляване на зависимостта от квалифицирани работници, което води до по-ниски разходи за наемане, обучение и управление;

• Разходи за загуби: Намаляване на повредени компоненти и отпаднали печатни платки, причинени от ръчна работа, което води до по-ниски загуби на материали;

• Разходи за управление: Реално време наблюдение на производствени данни чрез MES системата оптимизира производството и намалява отпадъка от капацитет.

4. Гъвкаво производство: адаптируемо към разнообразни и персонализирани нужди.

Съвременните роботизирани системи за монтаж поддържат бързо програмиране и преустройване. За персонализирания бизнес на Kingfield за PCBA параметрите на производствената линия могат да бъдат настроени за 1-2 часа, без да се изискват мащабни модификации на оборудването, което позволява ефективно производство на поръчки от тип „малка серия, много серии“ и подобрява отговорността към пазара.

5. Подобрена безопасност: Намаляване на рисковете за безопасността при производството

Производственият процес на PCBA включва потенциални рискове като запояване, високи температури и химикали. Роботизираният монтаж може да замени човешкия труд при изпълнението на високорискови операции и да намали риска от наранявания на работното място. В същото време сътрудничещите роботи притежават функция за засичане на сблъсъци и могат да работят безопасно заедно с хора, като по този начин осигуряват баланс между производителност и експлоатационна безопасност.

III. Технически характеристики и приложна стойност на роботизираната линия на Kingfield

Въз основа на своята технологична експертиза и нуждите на клиентите в индустрията на PCBA, Kingfield е разработила решение за роботизирана линия „персонализирана + интелигентна + интегрирана“:

• Персонализирана адаптация: Оптимизиране на параметрите за роботизирана сглобяване, за да отговарят на характеристиките на продуктите PCBA в различните индустрии;

• Интелигентна интеграция: Интегриране на AI визуална инспекция, MES система за производствено управление и технологията на дигитален двойник, за да се осъщи реално време наблюдение, проследяване на данни и интелигентна оптимизация на производствения процес;

• Интегрирана услуга: Предоставяне на пълноценните процеси от избор на робот, настройка на производствена линия, програмиране и дебъгване до последващо поддръжка, което помага на клиентите бързо да внедрят автоматизирана производство и намалява техническите бариери. Чрез дълбокото прилагане на роботизирана монтажна технология, Kingfield не само постига двойно подобрение в производствена ефективност и качество на продуктите, но и осигурява клиентите с „ефективни, надеждни и персонализирани“ PCBA решения, засилвайки своята основна конкурентоспособност в областа на висока плътност, висока надежност и персонализирани PCBA решения и задвижвайки интелигентното производство в индустрията.

Стъпка по стъпка преглед на процеса за роботизирана сглобка на PCB

Роботизираната сглобка на PCB е автоматизиран процес, който включва прецизна механика, визуално позициониране и интелигентен контрол. Основата му представлява затворен цикъл от „прецизно позициониране – обработка на компоненти – прецизна сглобка – проверка на качеството“. По-долу е дадено стандартизирано, стъпка по стъпка разделяне, съобразено с действителната логика на индустриално производство:

1. Първоначални подготвителни дейности:

· Почистване и позициониране на PCB Роботът получава платката PCB чрез автоматизиран модул за зареждане. Първо се извършва плазмено почистване или премахване на праха с четка, за да се отстранят мазнини и прах от контактните площи за лепене. След това платката PCB се фиксира на носител, а координатната система на PCB се калибрира чрез визуално разпознаване на референтни точки, за да се осигури точността на монтажните референции.

· Предварително задаване на параметри и импортиране на програма: Въз основа на проектните документи за PCB се внасят параметри като координати на компонентите, спецификации за опаковката и последователност на монтаж. Роботът предварително задава траекторията си чрез офлайн програмиране или метод на обучение, за да се избегнат рискове от сблъсък.

· Подготовка на материали: Повърхностно монтирани компоненти се зареждат на ленти, в касети или тръбни стойки. След като модулът за откриване на материал потвърди, че моделът и ориентацията на компонента са правилни, компонентите се транспортират до пункта за вземане от робота.

2. Сглобяване на ядрото: Вземане на компонент - Позициониране - Сглобяване

Стъпка 1: Вземане на компонент Роботизираната ръка е оборудвана с вакуумно сопло или хваталка и автоматично превключва към подходящия инструмент в зависимост от размера на компонента. Използва визуална система, за да определи позицията и ориентацията на компонентите върху рафта и да ги вдигне точно, избягвайки повреди или падане на компонентите.
Стъпка 2: Корекция на ориентацията на компонента След като бъдат взети, компонентите преминават през вторично идентифициране от модула за визуален контрол, за да се коригира всякакъв отклонение или ъгъл на въртене, осигурявайки точно подравняване между пиновете и контактните площи на PCB, особено подходящо за компоненти с висока плътност на опаковане, като BGA и QFP.
Стъпка 3: Прецизно монтиране Роботът се придвижва по предварително зададена траектория до съответната позиция на контактната площадка върху PCB и поставя компонента гладко или го вкарва в отвора на площадката. При повърхностното монтиране, след като компонентът се закрепи върху площадката, вакуумният накрайник отпуска налягането. При технологията с монтаж в отвор, роботизираната ръка помага за пълното вкарване на изводите на компонента, за да се осигури добро съединение.
Стъпка 4: Заваряване и отвръзване За SMT монтаж, монтираният PCB се транспортира до пещ за преотвръзване, където лепилото за лека спойка се отвръзва при високи температури, за да се осигури електрическа връзка между компонентите и PCB. Роботът може да бъде оборудван с онлайн модул за лека спойка, за да извърши вълнова или точкова лека спойка на компоненти с монтаж в отвор.

3. Контрол на качеството: Реалновременно проверяване и отстраняване на дефекти

· Онлайн визуална инспекция (AOI): След роботизираната сглобка, AOI инспекционното оборудване автоматично сканира PCB, сравнява го със стандартни изображения и идентифицира дефекти като липсващи компоненти, неправилни компоненти, несъосност и студени спойки, като точността на инспекцията е до микрони.

· Тестване на електрически параметри: Чрез тестови модули с иглено легло или летяща проба се измерват електрическите параметри на PCB веригата, като проводимост и изолация, за да се отстранят скрити повреди.

· Обработка на дефекти: Установените дефектни продукти автоматично се маркират и транспортират до станцията за преработка, докато годните продукти преминават към следващия процес, осъществявайки автоматизиран затворен цикъл на „сглобка-инспекция-сортиране“.

4. Последващи процеси: Обработка на крайния продукт и проследимост на данните

• Почистване и защита на PCB: Квалифицираните продукти преминават през премахване на прах и конформно покритие, последвани от визуална преинспекция, за да се гарантира липсата на остатъчни замърсявания или дефекти при монтажа.

• Автоматично разтоварване и опаковане: Роботите премахват сглобените PCB от носители и ги подреждат навита в партиди в кошове или транспортни ленти, където очакват последващи процеси по опаковане.

• Записване на данни и проследимост: Параметрите на сглобяването се събират през целия процес и се синхронизират с MES системата, за да се генерират производствени отчети, които подпомагат пълната проследимост по жизнения цикъл на продукта и улесняват оптимизация на процеса и контрол на качеството.