Assemblaggio Robot

Panoramica delle applicazioni dell'assemblaggio robotizzato nell'industria PCBA

L'assemblaggio robotizzato indica l'automazione dell'intero processo PCBA o di operazioni chiave attraverso sistemi robotici automatizzati, che coprono aspetti fondamentali come il posizionamento dei componenti, la saldatura, i test, l'inserimento e l'imballaggio. In quanto componente centrale della produzione intelligente, l'assemblaggio robotizzato è diventato un supporto tecnologico essenziale per Kingfield al fine di migliorare l'efficienza produttiva PCBA, garantire la coerenza del prodotto e adattarsi alle esigenze della produzione di alto livello. La sua applicazione interessa l'intero ciclo di vita, dalla prototipazione alla produzione di massa, favorendo la trasformazione del settore PCBA da "intensivo di manodopera" a "intensivo di tecnologia".

I. Scenari applicativi principali dell'assemblaggio robotizzato PCBA

1. Montaggio di componenti ad alta precisione

L'assemblaggio robotizzato è maggiormente utilizzato nel processo SMT, con apparecchiature principali che includono sistemi automatizzati come macchine pick-and-place e stampanti per pasta saldante. Per dispositivi confezionati ad alta precisione come componenti ultra-minaturizzati, BGA e QFP, i robot realizzano un posizionamento preciso mediante tecnologia di visione posizionamento, raggiungendo velocità di posizionamento superiori a 100.000 punti all'ora, ben al di sopra dell'efficienza manuale. È compatibile con le esigenze produttive di Kingfield per PCB ad alta densità, schede driver Mini LED e altri prodotti di fascia alta, evitando problemi come allineamento errato dei componenti, posizionamento invertito o omissione del posizionamento causati dal montaggio manuale, migliorando significativamente il rendimento del posizionamento.

2. Saldatura e interconnessione automatizzate

La saldatura robotizzata è un processo fondamentale per garantire l'affidabilità delle connessioni elettriche nelle PCBAs.

Le tecnologie principali includono:

· Robot per saldatura a riflusso: Questi realizzano la saldatura in serie dei componenti attraverso profili di controllo preciso della temperatura, evitando problemi come giunti freddi, ponteggi e danni da surriscaldamento comuni nella saldatura manuale.

· Robot per saldatura selettiva a onda: Questi spruzzano con precisione il metallo di apporto attraverso ugelli programmabili per i componenti a foro passante, adattandosi a prodotti PCBA per assemblaggio ibrido (SMT+THD) e migliorando la coerenza della saldatura.

· Robot per saldatura laser: Utilizzati in scenari ad alta precisione e alta affidabilità, questi robot presentano una zona termicamente influenzata ridotta e sono adatti alla saldatura di piccoli giunti e componenti sensibili al calore.

3. Automazione dell'inserimento e dell'assemblaggio

Per i dispositivi a foro passante che richiedono inserimento manuale, il sistema robotizzato di assemblaggio realizza l'inserimento automatico combinando bracci robotici e dispositivi di fissaggio:
Supporta il passaggio flessibile tra più tipi di dispositivo e si adatta ai requisiti di inserimento di diversi prodotti PCBA attraverso logica programmabile; risolve problemi come bassa efficienza, elevata intensità lavorativa e danni ai dispositivi causati da forze di inserimento non uniformi nell'inserimento manuale, ed è particolarmente adatto per Kingfield in scenari di produzione di massa come schede di controllo industriale e schede di alimentazione.

4. Test automatizzati e controllo qualità

L'integrazione profonda delle tecnologie di assemblaggio e ispezione robotiche forma un ciclo chiuso di "assemblaggio-ispezione":

· Robot per ispezione visiva: Identifica automaticamente problemi come allineamento errato del posizionamento, difetti di saldatura e componenti mancanti utilizzando algoritmi di visione artificiale. La velocità di ispezione è da 5 a 10 volte più veloce dell'ispezione manuale, con un tasso di falsi positivi inferiore allo 0,1%;

· Robot per test in-circuito (ICT): Esegue automaticamente test sulle prestazioni elettriche delle PCBAs, caricando i dati in tempo reale sul sistema MES per la tracciabilità della qualità;

· Robot per ispezione a raggi X: Rileva difetti nascosti nei giunti saldati dei terminali inferiori di dispositivi confezionati BGA, CSP e altri mediante ispezione a raggi X, garantendo la qualità di prodotti ad alta affidabilità.

5. Confezionamento posteriore e assemblaggio finale

Nei processi successivi dell'assemblaggio PCBA, l'assemblaggio robotizzato si occupa di operazioni come il confezionamento della scocca, l'inserimento e la rimozione di connettori e la saldatura di cavi: i robot collaborativi lavorano in sinergia con gli operatori per completare processi complessi come il montaggio di scocche pesanti e la saldatura precisa di cavi, bilanciando flessibilità e accuratezza; adatto alle esigenze personalizzate di Kingfield, supporta il rapido passaggio tra diverse tipologie e piccoli lotti di prodotti, riducendo i cicli di consegna.

II. Vantaggi principali dell'assemblaggio robotizzato

1. Miglioramento dell'efficienza: superare il collo di bottiglia della produttività manuale

I robot possono funzionare 24 ore al giorno senza stanchezza o disturbi emotivi. La capacità di una singola linea di assemblaggio robotizzata è da 3 a 5 volte quella di una linea di produzione manuale. Per ordini in grandi quantità, la "produzione senza intervento umano" può essere realizzata grazie alla collaborazione di più robot, riducendo notevolmente il ciclo produttivo e aiutando Kingfield a rispondere rapidamente alle esigenze di consegna dei clienti.

2. Garanzia della qualità: miglioramento continuo della coerenza del prodotto
L'assemblaggio robotizzato offre una ripetibilità superiore e una stabilità operativa migliore rispetto all'assemblaggio manuale, controllando le percentuali di difetto come deviazioni di posizionamento e difetti di saldatura entro una parte su un milione. Attraverso la programmazione digitale e la solidificazione dei parametri, garantisce che gli standard produttivi di ogni PCBA siano completamente coerenti, risultando particolarmente adatto a settori con requisiti estremamente elevati di affidabilità, come l'elettronica automobilistica e le apparecchiature mediche, rafforzando così la reputazione di Kingfield in termini di qualità.

3. Ottimizzazione dei costi: Riduzione a lungo termine dei costi complessivi di produzione

Sebbene l'investimento iniziale in robot sia elevato, a lungo termine essi possono ridurre significativamente i costi:

• Costi del lavoro: Ridurre la dipendenza da lavoratori specializzati, abbattendo i costi di reclutamento, formazione e gestione;

• Costi di perdita: Ridurre i danni ai componenti e lo scarto delle PCB causati dall'operazione manuale, abbassando le percentuali di perdita di materiale;

• Costi di gestione: il monitoraggio in tempo reale dei dati produttivi attraverso il sistema MES ottimizza la pianificazione della produzione e riduce gli sprechi di capacità.

4. Produzione flessibile: adattabile a esigenze diversificate e personalizzate.

I moderni sistemi di assemblaggio robotici supportano una rapida programmazione e cambio di produzione. Per l'attività PCBA personalizzata di Kingfield, i parametri della linea di produzione possono essere regolati entro 1-2 ore senza modifiche su larga scala dell'equipaggiamento, consentendo una produzione efficiente di ordini "piccoli lotti, molteplici serie" e migliorando la reattività sul mercato.

5. Aggiornamento della sicurezza: riduzione dei rischi per la sicurezza in produzione

Il processo produttivo del PCBA comporta rischi potenziali come saldatura, alte temperature e sostanze chimiche. L'assemblaggio robotizzato può sostituire il lavoro umano nel completamento di processi ad alto rischio, riducendo il rischio di infortuni sul lavoro. Allo stesso tempo, i robot collaborativi sono dotati di funzioni di rilevamento collisioni e possono lavorare in sicurezza insieme agli operatori, bilanciando efficienza produttiva e sicurezza operativa.

III. Caratteristiche Tecniche e Valore Applicativo dell'Assemblaggio Robotizzato Kingfield

Sulla base della propria competenza tecnologica e delle esigenze dei clienti nel settore PCBA, Kingfield ha sviluppato una soluzione di assemblaggio robotizzato "personalizzata + intelligente + integrata":

• Adattamento personalizzato: ottimizzazione dei parametri di assemblaggio robotico in base alle caratteristiche dei prodotti PCBA in diversi settori industriali;

• Integrazione intelligente: integrazione dell'ispezione visiva basata su AI, del sistema di gestione della produzione MES e della tecnologia del gemello digitale per consentire il monitoraggio in tempo reale, la tracciabilità dei dati e l'ottimizzazione intelligente del processo produttivo;

• Servizio Integrato: Fornire servizi a processo completo, dalla selezione del robot, all'installazione della linea di produzione, alla programmazione e al debug, fino alla manutenzione post-vendita, aiutando i clienti a implementare rapidamente la produzione automatizzata e riducendo le barriere tecnologiche. Attraverso l'applicazione approfondita della tecnologia di assemblaggio robotico, Kingfield non solo raggiunge un duplice miglioramento dell'efficienza produttiva e della qualità del prodotto, ma fornisce anche ai clienti soluzioni PCBA "efficienti, affidabili e personalizzate", rafforzando la propria competitività nel settore PCBA ad alta densità, alta affidabilità e su misura, guidando il passaggio dell'industria verso la produzione intelligente.

Panoramica passo dopo passo del processo di assemblaggio PCB mediante robot

L'assemblaggio robotizzato di PCB è un processo automatizzato che integra meccanica di precisione, posizionamento visivo e controllo intelligente. Il suo nucleo ruota attorno a un ciclo chiuso di "posizionamento preciso - gestione dei componenti - assemblaggio preciso - ispezione della qualità". Di seguito viene riportata una suddivisione standardizzata, passo dopo passo, allineata alla logica effettiva della produzione industriale:

1. Preparazioni preliminari:

· Pulizia e posizionamento del PCB Il robot riceve la scheda PCB tramite un modulo di carico automatizzato. Inizialmente viene sottoposta a pulizia al plasma o a rimozione della polvere con spazzola, per eliminare olio e polvere dalle saldature. Successivamente, la PCB viene fissata su un supporto e il sistema di coordinate della PCB viene calibrato mediante riconoscimento visivo dei punti di riferimento, per garantire la precisione del riferimento di assemblaggio.

· Presetting dei parametri e importazione del programma: Sulla base della documentazione progettuale della PCB, vengono importati nel sistema di controllo parametri come coordinate dei componenti, specifiche del package e sequenza di montaggio. Il robot predetermina il proprio percorso di movimento attraverso programmazione offline o modalità teach-in, per evitare rischi di interferenza.

· Preparazione dei materiali: I componenti per montaggio superficiale vengono caricati su nastri trasportatori, vassoi o supporti tubolari. Dopo che il modulo di rilevamento materiali ha confermato correttamente il modello e l'orientamento del componente, questi vengono trasportati alla stazione di prelievo del robot.

2. Assemblaggio del Core: Prelevamento del Componente - Posizionamento - Assemblaggio

Passo 1: Prelevamento del Componente Il braccio robotico è dotato di un ugello a vuoto o di una pinza e passa automaticamente allo strumento appropriato in base alle dimensioni del componente. Utilizza un sistema di visione per identificare posizione e orientamento dei componenti sul rack e preleva i componenti con precisione, evitando danni o cadute.
Passo 2: Correzione dell'orientamento del componente Dopo il prelevamento, i componenti subiscono un'identificazione secondaria da parte del modulo di ispezione visiva per correggere eventuali scostamenti o angoli di rotazione, garantendo un allineamento preciso tra i pin e i pad della PCB, particolarmente adatto per componenti confezionati ad alta densità come BGA e QFP.
Passo 3: Montaggio di precisione Il robot si muove lungo un percorso prestabilito fino alla posizione corrispondente del pad sul PCB e posiziona delicatamente il componente o lo inserisce nel foro del pad. Nel processo di montaggio superficiale, dopo che il componente è stato fissato al pad, l'ugello a vuoto rilascia la pressione. Nel processo attraverso foro, il braccio robotico assiste nell'inserimento completo dei perni del componente per garantire un buon contatto.
Passo 4: Saldatura e indurimento Per l'assemblaggio SMT, il PCB assemblato viene trasportato in un forno di rifusione dove la pasta saldante viene indurita a temperature elevate per realizzare il collegamento elettrico tra i componenti e il PCB. Il robot può essere dotato di un modulo di saldatura online per completare la saldatura a onda o la saldatura puntuale dei componenti attraverso foro.

3. Ispezione qualità: Verifica in tempo reale e rimozione dei difetti

· Ispezione visiva in linea (AOI): Dopo il montaggio robotizzato, l'equipaggiamento di ispezione AOI scansiona automaticamente il PCB, lo confronta con immagini standard e identifica difetti come componenti mancanti, componenti errati, allineamento scorretto e saldature fredde, con un'accuratezza di ispezione fino al livello del micron.

· Test delle prestazioni elettriche: Attraverso moduli di test a letto di chiodi o test a sonda volante, vengono verificati i parametri elettrici del circuito PCB come la conduttività e l'isolamento, eliminando guasti nascosti.

· Gestione dei difetti: I prodotti difettosi rilevati vengono automaticamente contrassegnati e trasportati alla stazione di riparazione, mentre i prodotti conformi proseguono al processo successivo, realizzando un ciclo chiuso automatizzato di "montaggio-ispezione-selezione".

4. Processi successivi: Lavorazione del prodotto finito e tracciabilità dei dati

• Pulizia e protezione del PCB: I prodotti qualificati subiscono una rimozione della polvere e un rivestimento conformale, seguiti da una nuova ispezione visiva per garantire l'assenza di impurità residue o difetti di assemblaggio.

• Scarico e imballaggio automatizzati: I robot rimuovono le PCB assemblate dai supporti e le impilano ordinatamente in lotti all'interno di contenitori o su linee di trasporto, in attesa dei successivi processi di imballaggio.

• Registrazione dati e tracciabilità: I parametri di assemblaggio vengono raccolti durante tutto il processo e sincronizzati con il sistema MES per generare report produttivi, supportando la tracciabilità completa del ciclo di vita del prodotto e facilitando l'ottimizzazione dei processi e il controllo qualità.