一种待测吸嘴的压力采集系统及方法与流程

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种待测吸嘴的压力采集系统及方法。

背景技术：

在表面组装技术(surfacemounttechnology，smt)的一部分过程中，会采用(真空)吸嘴来吸取料件，通过吸嘴将吸取的料件放置于上过锡膏后的印刷电路板(printedcircuitboard，pcb)上。在吸嘴将料件放置于pcb上的过程中，吸嘴对料件会有弹性力(或者说，作用力)。当吸嘴因长时间使用而老化、损耗时，会导致吸嘴对料件的作用力达不到工艺要求，在打件过程中容易造成料件的损坏。

现有解决这种问题的方式为定期对吸嘴进行测试，以确保其对料件的作用力满足需求。传统的测试方式为：利用电子秤测量吸嘴在下压预设高度时对料件的压力值，即，设置吸嘴下压到预设高度，使吸嘴压到电子秤上，电子秤测得的结果为吸嘴下压到预设高度的瞬间的静态压力值。

但是，传统的测试方法只能得到静态压力值，这个测得的静态压力值并不一定是在打件过程中吸嘴对料件的最大作用力，因此，利用电子秤测得的静态压力值的准确性较低，无法满足实际测试的需求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种待测吸嘴的压力采集系统及方法，采集到打件过程中的动态压力数据，为满足实际测试提供更准确的参数数据。

本发明提供的技术方案如下：

一种待测吸嘴的压力采集系统，包括：载具，所述载具上设有至少一个安装位；压力传感器，固设于所述安装位的底板上；与所述安装位相配套的打件板，所述打件板可活动地安装于所述安装位中，且与所述压力传感器接触；数据处理装置，与所述压力传感器电连接，所述数据处理装置用于采集并处理待测吸嘴在所述打件板上打件过程中的动态压力数据。

在上述技术方案中，采集的为待测吸嘴在打件过程中的动态压力数据，可以得到准确的最大压力值，为后续筛选出符合生产工艺的吸嘴提供了较精确的参考数据，保证在实际生产中的产品良率。

进一步，所述打件板的中心区域与所述压力传感器接触；当所述打件板的中心区域受到外力时，所述打件板向靠近所述安装位的底板的方向运动；当所述打件板的非中心区域受到外力时，所述打件板倾斜向靠近所述安装位的底板的方向运动。

在上述技术方案中，打件板位于安装位时，其板面只与压力传感器接触，使压力传感器可以得到打件板受到的待测吸嘴对它的作用力，为后续采集到动态压力数据提供了基础。

进一步，所述打件板的中心与所述压力传感器点接触，所述打件板与所述压力传感器接触的点为接触点；当所述打件板受到的外力与所述接触点位于同一直线时，所述打件板向靠近所述安装位的底板的方向运动；当所述打件板受到的外力与所述接触点不位于同一直线时，所述打件板倾斜向靠近所述安装位的底板的方向运动。

在上述技术方案中，压力传感器与打件板点接触，使采集到的动态压力数据更准确，进一步保证了筛选出的吸嘴符合实际生产工艺的需求。

进一步，所述安装位的底板上贯通开设有多个定位孔；所述打件板靠近所述底板的表面设有与所述定位孔相匹配的定位柱；当所述打件板可活动地安装于所述安装位时，所述定位柱插设于所述定位孔中。

在上述技术方案中，定位柱、定位孔的设置保证了打件板放置于安装位时的平稳性。

进一步，所述安装位的底板上还贯通开设有固定孔，所述固定孔与所述定位孔的位置相错；所述打件板靠近所述底板的表面还设有与所述固定孔的位置相对应的螺纹孔；其中，所述固定孔的孔径大于所述螺纹孔的孔径。

在上述技术方案中，固定孔和螺纹孔的设置主要是让打件板不易从安装位中脱落。

进一步，所述载具包括：载具本体，所述载具本体上开设有至少一个通孔；与所述通孔的数量相匹配的支撑板，所述支撑板的外轮廓大于所述通孔的外轮廓；所述支撑板固设于所述载具本体的第一表面的所述通孔处，且所述支撑板与所述通孔形成一所述安装位。

在上述技术方案中，载具本体和支撑板分开加工，生产方便，且支撑板的数量会根据通孔的数量而设置，使支撑板的面积不会太大，节省成本。

进一步，所述数据处理装置包括：数据采集卡，与所述压力传感器电连接，所述数据采集卡用于采集待测吸嘴在所述打件板上打件过程中的动态压力数据，并将所述动态压力数据发送至控制设备；所述控制设备，与所述数据采集卡电连接，所述控制设备接收并处理所述数据采集卡发送的所述动态压力数据。

在上述技术方案中，数据采集卡和控制设备的设置保证了动态压力数据的准确采集及处理，为后续工程师的数据分析提供了重要的帮助。

本发明还提供一种待测吸嘴的压力采集方法，包括：步骤s100当待测吸嘴吸取料件后，根据预设控制条件，控制所述待测吸嘴在打件板上打件；步骤s200采集并处理所述待测吸嘴在所述打件板上打件过程中的动态压力数据。

在上述技术方案中，控制待测吸嘴在预设控制条件下对打件板进行打件，可以采集到更精确的动态压力数据；且还可以对动态压力数据进行保存、显示等处理，为后续工程师提供了重要的参考数据。

进一步，所述预设控制条件包括：所述待测吸嘴打件时的预设下降高度。

进一步，所述步骤s200具体包括：步骤s210根据采集的所述动态压力数据，得到所述动态压力数据对应的所述通信接口；步骤s220根据得到的所述通信接口，查找所述通信接口对应的预设显示条件；步骤s230根据所述预设显示条件，将所述动态压力数据显示。

与现有技术相比，本发明的待测吸嘴的压力采集系统及方法有益效果在于：

通过为待测吸嘴设置专有的压力采集系统，采集待测吸嘴在打件过程中的动态压力数据，且整个系统的设置使得到的待测吸嘴在打件过程中对料件的最大压力值更精确。动态压力数据可以被保存供工程师进行分析，从而淘汰不符合生产工艺的吸嘴，提高生产良率。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种待测吸嘴的压力采集系统及方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明待测吸嘴的压力采集系统一个实施例的正面立体图；

图2是本发明待测吸嘴的压力采集系统一个实施例的背面立体图；

图3是图1中b区域的分解图；

图4是本发明打件板一个实施例的立体图；

图5是图1中b区域(不包括打件板)的主视图；

图6是图5的a-a剖视图；

图7是本发明压力传感器与数据处理装置一个实施例的结构示意图；

图8是图2的部分分解图；

图9是本发明待测吸嘴的压力采集方法一个实施例的流程图；

图10是本发明待测吸嘴的压力采集方法另一个实施例的流程图。

附图标号说明：

100.载具，110.安装位，112.定位孔，113.固定孔，130.支撑板，140.载具本体，141.通孔，200.压力传感器，210.探头，300.打件板，310.定位柱，320.螺纹孔，330.指示打件区域，400.数据处理装置，410.数据采集卡，420.控制设备。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

在本发明的一个实施例中，如图1、图3、图7所示，一种待测吸嘴的压力采集系统，包括：载具100，载具上设有至少一个安装位110；压力传感器200，固设于安装位110的底板上；与安装位110相配套的打件板300，打件板300可活动地安装于安装位110中，且与压力传感器200接触；数据处理装置400，与压力传感器200电连接，数据处理装置400用于采集并处理待测吸嘴在打件板300(远离于底板的表面)上打件过程中的动态压力数据。

具体的，本实施例中的压力采集系统是用来采集吸嘴在打件过程中的对打件板的动态压力数据，为后续工程师替换不满足生产工艺需求的吸嘴提供参考资料。

载具主要是为打件板提供安装位置，且在打件过程中为打件板提供支撑。载具的材料需要选择硬度较高的材料，例如：铝合金。当待测吸嘴向打件板打件时，打件板会受到待测吸嘴对它的作用力，从而使载具也受到此作用力，载具的硬度决定了它在受到外界给予的压力时不会产生形变，从而保证后续采集的动态压力数据的准确性。

一个打件板可活动地安装于一个安装位中，当打件板受到外力时，可以向靠近安装位的底板的方向运动。打件板的尺寸和形状与安装位的尺寸和形状相匹配，使打件板可以顺利安装于安装位时，且被安装到安装位时，其不会旋转，但可以上、下活动，也可轻微地左、右活动。另外，打件板的形状不作限定，例如：打件板可以为矩形、圆形等，只要满足待测吸嘴可以在打件板上打件，从而实现后续的动态压力数据采集即可。

每个安装位中都会有一个压力传感器，而每个压力传感器都会和数据处理装置电连接，两者的配合，实现了采集每个打件板受到的待测吸嘴在其表面上打件过程中的动态压力数据。

动态压力数据是指待测吸嘴吸取了料件后，下压到打件板上，从碰到打件板开始，直到待测吸嘴离开(即不碰到打件板)的这段时间的压力数据。假设待测吸嘴从碰到打件板到离开打件板的过程(即打件过程)为0.5秒，那么动态压力数据就是这0.5秒内获取的压力数据。需要注意的是，动感压力数据并不是一个连续的数据，而是在0.5内多次测得的压力数据。例如：可以设置压力传感器、数据处理装置采集压力数据的频率为50次/秒，那么在打件过程中的0.5秒内，会测得25次的压力数据，从而组成了打件过程中的动态压力数据。

当然，一个载具上可以不只有一个安装位，从而使打件板的数量也不止一个，使多个吸嘴可以同时在载具的不同的打件板上打件，同时采集多个待测吸嘴的动态压力数据，提高了数据采集的效率。每个压力传感器会连接到数据处理装置不同的通信接口，从而保证采集的待测吸嘴对应的动态压力数据的准确性。

当采集到动态压力数据后，可以对其进行保存、显示等，便于工程师后续对采集的数据进行分析、研究。例如：工程师想筛选出不符合当前生产工艺(例如：吸嘴对打件板最大的压力值大于3n就为不合格)的吸嘴，那么工程师就可以根据采集的动态压力数据的峰值来进行筛选，从而淘汰掉不合格的吸嘴。

吸嘴对打件板的压力也可以理解为吸嘴对料件的压力，若吸嘴对料件的压力超过料件的承受能力，必然会导致料件的损坏，因此，需要淘汰掉不合格的吸嘴，以降低吸嘴在smt过程中损坏料件的概率，提高生产良率。另外，由于打件板的面积远小于实际smt过程中pcb板的面积(实际生产中，是在pcb的整板上进行打件)，因此，采用本压力采集系统采集的待测吸嘴的动态压力数据中的峰值会比其实际在pcb板上打件过程中的最大压力值小，后续工程师根据采集的动态压力数据判断符合生产工艺的吸嘴，在实际pcb整板上打件时也会符合生产工艺。也可以理解为，筛选符合生产工艺的吸嘴时的条件比实际生产时的条件严格，从而保证生产的良率。

在另一个实施例中，还可以包括：一支架，支架上设置与载具相配套的导轨，可以通过外部机器将载具自动放置在导轨上，操作方便、快捷。

本实施例的待测吸嘴的压力采集系统，其采集的为待测吸嘴在打件过程中的动态压力数据，可以得到准确的最大压力值，为后续筛选出符合生产工艺的吸嘴提供了较精确的参考数据，保证在实际生产中的产品良率。

优选地，打件板300的中心区域与压力传感器200接触；当打件板300的中心区域受到外力时，打件板向靠近安装位110的底板的方向运动；当打件板300的非中心区域受到外力时，打件板300倾斜向靠近安装位110的底板的方向运动。

具体的，打件板实际上与压力传感器的探头210接触。为了得到更精确的动态压力数据，可以将压力传感器设置在底板的中心位置，当压力传感器的探头为平面时，其与打件板的中心区域接触。

当待测吸嘴对打件板的作用力均匀地分布于中心区域时，打件板会向靠近安装位的底板的方向运动，从而对压力传感器产生作用力。当待测吸嘴对打件板的作用力不均匀地分布于中心区域时，因打件板的板面只与压力传感器的探头接触，其探头的面积远小于打件板的板面，因此，打件板会以一定角度的倾斜向靠近安装位的底板的方向运动，也会对压力传感器产生作用力。

为了使采集到的动态压力数据更精确，打件板远离底板的表面上可以有指示打件区域330(如图1中的部分打件板上所示)，让待测吸嘴可以在此指示打件区域上打件。

打件板位于安装位时，其板面只与压力传感器接触，使压力传感器可以得到打件板受到的待测吸嘴对它的作用力，为后续采集到动态压力数据提供了基础。

优选地，打件板300的中心与压力传感器200点接触，打件板300与压力传感器200接触的点为接触点；当打件板300受到的外力与接触点位于同一直线时，打件板300向靠近安装位110的底板的方向运动；当打件板300受到的外力与接触点不位于同一直线时，打件板300倾斜向靠近安装位110的底板的方向运动。

具体的，如图6所示，当压力传感器的探头210为弧面时，压力传感器只与打件板靠近底板的一面点接触，即上述的接触点。只有受到的外力与接触点处于同一直线时，打件板才不会倾斜向底板的方向运动。

压力传感器与打件板点接触，使采集到的动态压力数据更准确，进一步保证了筛选出的吸嘴符合实际生产工艺的需求。

优选地，如图4、图5所示，安装位110的底板上贯通开设有多个定位孔112，定位孔112围设于压力传感器200之外；打件板300靠近底板的表面设有与定位孔112相匹配的定位柱310；当打件板300可活动地安装于安装位110时，定位柱310插设于定位孔112中。

具体的，当打件板位于安装位时，其靠近底板的表面仅与压力传感器接触，而定位柱、定位孔的设置保证了打件板放置于安装位时的平稳性。

定位孔的数量不作限制，只要保证打件板能够平稳的位于安装位即可。例如：安装位为矩形时，可以在四个角设置四个定位孔；安装位为圆形时，可以设置三个不在同一直线的定位孔。

优选地，如图4、图5所示，安装位110的底板上还贯通开设有固定孔113，固定孔113与定位孔112的位置相错(固定孔113也与压力传感器200的位置相错)；打件板300靠近安装位110的底板的表面还设有与固定孔113的位置相对应的螺纹孔320；其中，固定孔113的孔径大于螺纹孔320的孔径。

具体的，固定孔、螺纹孔的设置是为了让打件板不容易从安装位中脱离；因此，对固定孔和螺纹孔的孔径做了一定的限制。螺丝穿过固定孔、并插入螺纹孔中固定，当载具反置时，打件板也不会从安装位中脱落；同时，固定孔的孔径大于螺纹孔，使打件板在安装位时仍然可以活动，实现可活动式连接。

固定孔和螺纹孔的设置主要是让打件板不易从安装位中脱落，对其数量、位置不作限制。例如：可以在底板相对侧分别设置一个固定孔，从而提供更好的固定效果，

优选地，如图2、图8所示，载具100包括：载具本体140，载具本体上开设有至少一个通孔141；与通孔141的数量相匹配的支撑板130，支撑板130的外轮廓大于通孔141的外轮廓；支撑板130固设于载具本体140的第一表面的通孔处，且支撑板130与通孔141形成一安装位。

具体的，本实施例中安装位可以由载具本体和支撑板配合组成。即载具本体和支撑板分开来加工，在载具本体上开设至少一个通孔，然后配以和通孔的数量相同的支撑板，一块支撑板对应一个通孔，从而组成一个安装位。支撑板的外轮廓大于通孔的外轮廓是为了让支撑板有固定于载具本体的位置，例如：可以通过螺丝将支撑板紧固连接于载具本体的第一表面的通孔处，使通孔和位于通孔处的支撑板组成安装位。

当然，也可以设置一个大的支撑板，让支撑板覆盖所有的通孔，从而通过一载具本体和一支撑板组成多个安装位。

在本实施例中，载具本体和支撑板分开来加工，装配后形成安装位；在其它实施例中，安装位可以是载具上的一个凹槽，安装位与载具一体成型。

本实施例的载具本体和支撑板分开加工，生产方便，且支撑板的数量会根据通孔的数量而设置，使支撑板的面积不会太大，节省成本。

优选地，如图7所示，数据处理装置400包括：数据采集卡410，与压力传感器200电连接，数据采集卡410用于采集待测吸嘴在打件板上打件过程中的动态压力数据，并将动态压力数据发送至控制设备420；控制设备420，与数据采集卡410电连接，控制设备420接收并处理数据采集卡410发送的动态压力数据。

具体的，待测吸嘴在打件板上打件的过程极快，因此，数据采集卡需要使用高速数据采集卡，保证可以采集到准确的动态压力数据。而为了能够正确区别不同压力传感器感应的作用力，每个压力传感器与数据采集卡连接的通信接口不同。

控制设备可以为电脑主机、控制器等，一来控制数据采集卡工作，二来接收数据采集卡发送的动态压力数据；三来对接收的动态压力数据进行处理。例如：对应保存采集的动态压力数据，便于后续工程师的分析。

为了让工程师更直观地了解到采集的动态压力数据，可以将采集的动态压力数据显示，因此，可以配置显示器与控制设备电连接。当控制设备接收到动态压力数据后，可以将其在显示器上以图表的方式显示。当有多个待测吸嘴在不同的打件板上同时打件时，可以根据不同的通信接口确认采集的动态压力数据属于哪个打件板(待测吸嘴)，并用不同的颜色进行区分显示。

数据采集卡和控制设备的设置保证了动态压力数据的准确采集及处理，为后续工程师的数据分析提供了重要的帮助。

在本发明的另一个实施例中，一种待测吸嘴的压力采集系统，包括：

载具100，载具100上设有至少一个安装位110；载具100包括：载具本体140，载具本体140上开设有至少一个通孔141；与通孔的数量相匹配的支撑板130，支撑板130的外轮廓大于通孔141的外轮廓；支撑板130固设于载具的第一表面的通孔处，且支撑板130与通孔形成一安装位110。

压力传感器200，固设于安装位110的底板上；与安装位110相配套的打件板300，打件板300可活动地安装于安装位110中，且与压力传感器200接触。

安装位110的底板上贯通开设有多个定位孔112；打件板300靠近安装位110的底板的表面设有与定位孔112相匹配的定位柱310；当打件板300可活动地安装于安装位110时，定位柱310插设于定位孔112中。

安装位的底板上还贯通开设有固定孔113，固定孔113与定位孔112的位置相错；打件板300靠近底板的表面还设有与固定孔113的位置相对应的螺纹孔320；其中，固定孔113的孔径大于螺纹孔320的孔径(打件板通过螺纹孔和固定孔实现可活动式连接)。

数据处理装置400，与压力传感器200电连接，数据处理装置400用于采集并处理待测吸嘴在打件板上打件过程中的动态压力数据；数据处理装置400包括：数据采集卡410，与压力传感器200电连接，数据采集卡410用于采集待测吸嘴在打件板上打件过程中的动态压力数据，并将动态压力数据发送至控制设备；控制设备420，与数据采集卡410电连接，控制设备420接收并处理数据采集卡410发送的动态压力数据。

具体的，本实施例通过为待测吸嘴设置专有的压力采集系统，采集待测吸嘴在打件过程中的动态压力数据，且整个系统的设置使得到的待测吸嘴在打件过程中对料件的最大压力值更精确。动态压力数据可以被保存供工程师进行分析，从而淘汰不符合生产工艺的吸嘴，提高生产良率。

另外，在正式开始采集待测吸嘴的动态压力数据时，可以用标准件法码来校准各打件板对应的压力传感器，相当于初始化操作，保证后续采集的动态压力数据的准确性。

在本发明的另一个实施例中，如图9所示，一种待测吸嘴的压力采集方法，包括：步骤s100当待测吸嘴吸取料件后，根据预设控制条件，控制待测吸嘴在打件板上打件；步骤s200采集并处理待测吸嘴在打件板上打件过程中的动态压力数据。优选地，预设控制条件包括：待测吸嘴打件时的预设下降高度。

具体的，待测吸嘴在打件板上打件的过程模拟其实际生产过程中的打件过程。待测吸嘴在吸取料件后，通过载具上的mark点(图中未示出)进行定位，确认打件位置，然后根据预设控制条件(例如：预设下降高度)下压到定位到的打件位置(即某一打件板上，或，某一打件板的指示打件区域上)进行打件，从而采集到打件过程中的动态压力数据，并进行后续的处理，例如：存储、显示等。

预设下降高度可以理解为，当待测吸嘴吸取料件后，例如：料件到打件位置的距离为10cm，而预设下降高度可以设置为10.01cm，既保证料件可以准确地放置到打件板上，又不会对料件进行过多的下压。这里的预设下降高度与待测吸嘴在实际生产过程中的高度相同。待测吸嘴在向打件板打件时，其条件与其实际生产过程中的条件相同，保证了采集到的动态压力数据的精确性。

另外，在正式开始采集待测吸嘴的动态压力数据时，可以用标准件法码来校准放置于各打件板上进行数据校准，相当于初始化操作，保证后续采集的动态压力数据的准确性。

本实施例中，控制待测吸嘴在预设控制条件下对打件板进行打件，可以采集到更精确的动态压力数据；且还可以对动态压力数据进行保存、显示等处理，为后续工程师提供了重要的参考数据。

在本发明的另一个实施例中，除与上述相同的之外，如图10所示，步骤s200具体包括：步骤s210根据采集的动态压力数据，得到动态压力数据对应的通信接口；步骤s220根据得到的通信接口，查找通信接口对应的预设显示条件；步骤s230根据预设显示条件，将动态压力数据显示。

具体的，不同的压力传感器电连接于数据采集卡不同的通信接口，为不同的通信接口设置不同的预设显示条件(例如：颜色)，从而将动态压力数据以相应的预设显示条件显示。

预设显示条件的设置保证了多个待测吸嘴可以同时在不同的打件板上进行打件，采集到的多个动态压力数据也不会混淆，当显示出来时，工程师可以快速确认各动态压力数据对应的打件板(或者说，待测吸嘴)。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。