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基于机器视觉的精密锡膏印刷设备精度研究

贺振兴  
【摘要】:随着电子制造工艺的发展以及元件微型化、高密化的发展趋势,SMT生产设备对定位精度要求变得越来越高。锡膏印刷作为SMT生产工艺流程的第一道工序,其印刷质量的好坏,将直接影响到后续工艺流程,甚至影响产品质量。因此,如何进一步提高锡膏印刷设备的精度是一个迫切需要解决的问题。印刷设备的高精度一方面取决于并联平台对位的高精度,另一方面取决于机器视觉对准系统的精密测量。本课题以全自动视觉锡膏印刷机的硬件为基础,对并联平台对位系统以及视觉对准系统进行精度分析和测试,在此基础上提出了提高设备精度的解决方案。 首先,对并联平台对位系统进行了精度分析,介绍了锡膏印刷系统的组成和印刷工艺,建立了并联调整平台的运动模型,分析了平台的运动性能。在此基础上运用微分法建立了并联平台误差模型,对各误差源做了具体分析,并分析了间隙对平台终端精度的影响,给出了含间隙支链的简化模型,通过等效处理得到并联平台位置姿态误差的综合表达式。在精度和灵敏度分析的基础上,运用蒙特卡罗法对并联平台进行了精度综合,为并联平台的设计制造提供了理论依据。 然后,研究了锡膏印刷机的视觉对准系统误差,文中考虑影响测量精度的诸多因素,从视觉对准系统的组成和原理出发,分析了系统的光路以及相机的运动,针对图像采集系统以及相机运动系统,对影响图像测量的系统误差和随机误差进行了分析与研究。 最后,根据误差分析和实际测试结果对印刷设备精度进行控制和误差补偿,设计了一种消除间隙的并联平台结构及运动偏差补偿装置,开发了图像测试软件并标定了图像测量模块的误差,补偿了平台运动系统误差和视觉系统误差。 试验结果表明:使用本文提出的解决方案,锡膏印刷机的印刷精度和稳定性有明显的改进,印刷设备整体精度得到了明显的提高。研究成果可以提高产品生产质量,具有很高的应用价值。


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