SMT贴片机的程序原理是什么？如果你知道，请告诉我。
表面贴装技术(SMT)因其高组装密度和良好的自动化生产而迅速发展并广泛应用于电路组装生产。SMT是第四代电子组装技术，具有元器件安装密度高、易于自动化、生产效率高、成本低等优点。SMT生产线由丝网印刷、元器件贴装和回流焊三个工序组成，如图1所示。Smc/SMD(表面贴装元件/表面贴装器件)贴装是整个表面贴装工艺的重要组成部分，涉及的问题比其他工艺更复杂，难度更大，而片式电子元件贴装设备也是整个设备投资中最大的。
目前，随着电子产品向便携、小型化方向发展，相应的SMC/SMD也向小型化方向发展，但同时为了满足ic芯片多功能的要求，采用了多引线、细间距。小型化是指贴装元件外形尺寸的小型化，经历了以下过程:3225→3216→2520→2125→1608→1003→1603→0402→02065438。QFP的引线间距将从1.27 → 0.635 → 0.5 → 0.4 → 0.3 mm向更精细的间距发展，但由于元器件引线框架加工速度的限制，QFP间距极限为0.3 mm，因此为了满足高密度封装的要求，出现了性能更优越的BGA(球栅阵列)、CSP(芯片尺寸封装)、Cob等。
片式电子元件贴装设备(俗称贴片机)是电子行业的关键设备之一，采用自动贴装技术可以有效提高生产效率，降低制造成本。随着电子元器件的小型化和电子元器件多引脚、细间距的趋势，对贴片机的精度和速度要求越来越高，但精度和速度需要折中。一般高速贴片机的高速度往往是以牺牲精度为代价的。
2贴片机的工作原理
实际上，贴片机是一种精密的工业机器人，是机-电-光和计算机控制技术的结合。通过吸取-位移-定位-放置等功能，可以快速准确地将SMC/SMD元器件贴装到PCB指定的焊盘位置，而不会损坏元器件和印刷电路板。元件对准有三种方式:机械对准、激光对准和视觉对准。贴片机由机架、x-y运动机构(滚珠丝杠、直线导轨、驱动电机)、贴装头、元件送料器、PCB承载机构、器件对中检测装置、计算机控制系统组成。整机的运动主要由x-y运动机构实现，动力由滚珠丝杠传递，定向运动由滚动直线导轨运动副实现。这种传动形式不仅运动阻力小、结构紧凑，而且传动效率高。
贴片机在重要部件上标记有标记，如贴装主轴、移动/静止镜头、吸嘴座和进给器。机器视觉可以自动计算这些标记中心系统的坐标，建立贴片机的系统坐标系与PCB和贴装元件坐标系的转换关系，计算出贴片机的精确坐标。贴装头根据进口贴装元件的封装类型、元件编号等参数抓取吸嘴并在相应位置吸取元件；静态镜头根据视觉处理程序检测、识别和定心吸引元件；对准完成后，安装头将元件安装到PCB上的预定位置。元件识别、对准、检测、安装这一系列动作都是由工控机根据相应的指令获取相关数据后自动完成的。贴片机的工作流程图如图2所示。
3贴片机的结构形式
根据贴装头系统、PCB板搬运系统和送料系统的运动情况，贴片机大致可分为三种类型:转塔式(如图3所示)、平行式(如图4所示)和龙门式。根据贴装头在机架上的布置，机架贴片机可细分为动臂式(如图5所示)、垂直旋转式(如图6所示)和平行旋转式(如图7所示)。
转塔贴片机，又叫拍片机，特点是速度快。它的基本工作原理是载有送料器的平台在贴片机的左右方向连续移动，载有待吸元件的送料器移动到吸合位置。PCB沿x-y方向移动，使PCB能够精确定位在指定的放置位置。贴片机核心的转台在多个点承载元件，并在移动过程中执行目视检查和旋转校正。转塔贴片机中的转塔技术是日本三洋公司的专利。目前Panasert公司的转塔贴片机系列(最早推出的是MK系列，后来发展到MV系列，现在主推的型号是MSR系列)和富士公司的CP系列(最新的是CP7系列)都成功应用了这项技术。
框架安装机的进给器和PCB是固定的。它移动安装在x-y移动框架中的贴装头(通常安装在X轴横梁上)来吸取和贴装芯片。该结构的安装精度取决于定位轴X、Y和θ的精度。
虽然都采用框架结构，但是由于贴装头的形式不同，这种贴片机可以分为三种，一种是三星、雅马哈、Mirea等厂商推广的动臂式，一种是SiemensDematic推广的垂直旋转式，第三种是索尼推广的平行旋转式。
框架贴装机可以通过增加横梁/悬臂(也增加贴装头)来提高贴装速度。这种结构的贴片机的基本原理是，当一个贴装头正在吸取元件时，另一个贴装头将要贴装元件。
模块化贴片机可以看作是由许多小型框架贴片机并联组合而成的组合式贴片机。目前世界上只有安培龙(原飞利浦)的FCM机型和富士公司新推出的NXT机型使用了这项技术。
模块化贴片机使用一系列小型独立贴装单元。每个单元都有自己独立的x-y-Z运动系统，并配有独立的贴装头和元件对中系统。每个贴装头可以从一个有限的带式送料器中吸取元器件来贴装PCB的一部分，PCB在机器中以固定的间隔一步步推进。每个独立单元往往只有一个吸嘴，所以每个贴装单元的贴装速度比较慢，但是当所有的贴装单元加起来，产量可以极高。
如表1所示，综合比较了这些类型的贴片机的性能。
(1)安装速度
速度一直是转塔式贴片机的优势，但是随着技术的发展和新贴片机的不断推出，几款新型号的框架贴片机和模块贴片机的贴装速度已经超过了新的转塔式贴片机。这一点可以从不同类型贴片机的性能参数表中看出。
(2)安装精度
随着微型元件和密排元件的广泛应用，电子产品在贴装精度方面对贴片机提出了更高的要求。几年前，业界可接受的精度标准是0.1 mm(片式元件)和0.05 mm(IC元件)。目前这个标准已经降低到0.05 mm(片式组件)和0.025 mm (IC组件)。
目前的转塔式贴片机很难超过0.05mm的精度水平，最好的转塔式贴片机也只能达到这个精度。最先进的框架贴装系统可以达到4σ和25 μ m的精度，然而，达到这种能力的机器贴装速度并不太高。
(3)可安装组件范围
受进料方式的影响，转塔式贴片机只能贴装带式封装或散装封装的元件，而无法贴装试管和托盘，尽管其视觉系统可以处理这些元件。密排元件一般都是托盘封装，所以转塔贴片机在这个指标上是最弱的。并且受限于机械结构，提升空间不大。
4贴装机的X-y运动机构
x-y运动机构的作用是驱动贴装头在X轴和Y轴方向往复运动，使贴装头快速、准确、平稳地到达指定位置。
目前贴片机上有几种不同形式的x-y运动机构，由滚珠丝杠和直线导轨驱动的伺服电机驱动。同步齿形带和直线导轨驱动的伺服电机驱动方式；线性电机驱动模式。
这些驱动方式在结构上相似，都需要直线导轨进行导向，但在传动方式上有区别。
下面主要介绍滚珠丝杠和直线导轨驱动的伺服电机驱动方式。
图8显示了贴片机的基本x-y运动机构。X轴伺服电机通过使用安装在横梁上的滚珠丝杠和线性导轨驱动安装头在X轴方向上移动，Y轴伺服电机通过使用安装在框架上的滚珠丝杠和线性导轨驱动整个横梁在Y轴方向上移动。这两种运动的组合形成了x-y运动机构，驱动贴装头在x-y平面内高速运动。
在Y轴方向，为了驱动一定长度的横梁，需要将横梁两端安装在固定的直线导轨上，两导轨之间有一定的跨度，而电机和驱动滚珠丝杠不能安装在两导轨中间，只能安装在靠近一侧的导轨内侧。这样，当贴装头的重量和横梁的跨度达到较大值时，远离电机一端的导轨附近的贴装头的运动会在Y轴滚珠丝杠和横梁的连接处产生难以平衡的角摆动力矩，Y轴的加减速和定位性能都会受到很大影响。为了缓解这一缺点，现在许多贴片机在Y轴上采用双电机驱动模式，如图9所示。
采用双电机驱动方式，两台电机同步协调驱动横梁移动，提高了定位稳定性，减少了定位时间，从而提高了Y轴的速度和精度。
为了在单个贴片机上实现更高的贴装速度，目前的高速贴片机都采用了双梁/双贴装头的技术，如图10和图11所示。
图10是雅马哈开发的框架模型。X梁系统沿Y方向移动，两个安装头安装在X梁的两侧。每个贴装头可以从X梁两侧的拾取站拾取元件并进行贴装。并且PCB可以在x和y平面上移动。
图11是雅马哈图10的改进型号，采用双X梁双安装头结构。这种结构的贴片机在进板机构两侧有两个X梁和双贴装头系统，两侧有取料工位和贴装区，两个系统都可以完成各自的取料和贴装。
贴片机要求高速度和高精度。65，438+0个贴装周期(即贴片机完成65，438+0次取料贴片动作)，包括贴装主轴吸取元器件的时间、移动到静止镜头的时间、用静止镜头拍照的时间、移动到贴装位置的时间、校正元器件偏移的时间、在主轴上贴装元器件的时间，所有这些时间之和应该达到65，438+0 ~ 2s。当贴片机每个贴装头上的吸嘴数量较少(少于3个)时，x-y运动机构驱动贴装头移动的时间长短就成为影响贴装速度的关键因素。为了满足高速贴装的要求，X、Y方向的移动速度应在1.25m/s以上，加减速大(1g ~ 2g)，加速和制动的时间尽量短。这样，贴片机就不可能像数控机床那样把运动部件做得非常坚固笨重，而是要像汽车、飞机那样尽可能降低高速运动部件的质量和惯性，以达到足够的运动定位精度和尽可能高的加减速性能，并在两者中取其精华，达到最佳的惯性匹配。
国内外贴片机性能研究
国外贴片机开发技术一直走在前列，如松下、日本雅马哈、富士、韩国三星、德国西门子、美国环球、荷兰飞利浦等。已经开发出非常成熟的产品系列[3]。
D.美国佐治亚理工学院的A.Bodner，M. Damrau利用VirtualNC仿真工具，以电子贴装设备Siemens80S20为原型，建立了相应的数字样机模型，如图12所示。从贴装系统、送板机构和送料系统三个核心部件出发，详细研究了整机的性能，分析了影响贴装速度的因素以及如何获得最短的贴装周期时间。
基于多体仿真的思想，何润大学的Feldmann和Christoph集成了多体动力学仿真软件、有限元分析软件和控制仿真工具，建立了一个综合的多体仿真分析平台，如图13所示。以两门SiLacef 4贴片机为原型，建立了贴片机的多体仿真数字样机模型，研究了贴片机的运动物体特性、柔性、振动特性和热变形。其中重点介绍了柔性体上建立线性约束的方法，并利用ADAMS/ENGINE模块中的“TimingMechanism”建立了电机驱动齿形带的仿真模型。
英国诺丁汉大学的MasriAyob博士从改进取片贴装操作、增强运动控制、选择吸嘴、装配送料机等方面研究了多头顺序贴片机的优化问题。
贴片机曾是我国“七五”、“八五”、“九五”、“十五”电子设备重点发展项目之一。20多年来，我国一些科研院所、高校和工厂开发了SMT生产线的各种设备(包括丝网印刷、贴装和焊接设备)。
从65438到0978引进国内第一条彩电生产线开始，电子二所就开始了贴片机的研发工作。此后，电子56所、电子4506厂、航天二所、广州机床研究所等科研院所分别进行了研发，取得了大量科研成果。这些研究成果虽然没有产业化，但为后来者积累了宝贵的经验。
国内已开发或生产贴片机的企业有:羊城科技、熊猫电子、风华高科、上海现代、上海微电子、深圳日东等。羊城科技从贴片机低端市场出发，自主研发面向中小型电子企业、科研院所等单位的SMT2505贴片机，并与Xi安交大、中南大学合作。在自主研发产品的基础上，利用数字样机对贴片机的性能进行了研究，取得了一定的成果。但与国外车型相比，仍有一定差距，且由于资金问题，产品尚未进入量产阶段。其他研究企业也开发了贴片机，完成了自己的研究课题和样机，取得了一定的成果。由于技术含量高、研发周期长、投资大，大多数中小企业还停留在样机阶段，无法将其产品应用到生产线上。
国内高校对贴片机的研究工作一直没有停止过。例如西安电子科技大学的闫和蒋建国利用改进的混合遗传算法对贴片机的装配过程进行了优化。梁安交通大学的李磊和杜春华研究了贴片机的视觉检测算法。西南交通大学的John young研究了SMT贴片机的定位运动控制。龙徐明总结了贴片机的视觉系统。山东大学刘进波研究了基于视觉的楔块贴片机运动控制系统。上海交通大学机械与动力工程学院的莫、程治国、蒲晓峰研究了贴片机的控制系统，CIM研究所的曾、金烨研究了贴片机的贴装优化，微电子设备所的俞新瑞、、研究了贴片机系统的图像处理技术，自动化所的田福厚、研究了贴片机的送料器分配优化及其遗传算法。华中科技大学的、石等人从视觉、图像等方面对贴片机进行了相关研究。华南理工大学与风华高科合作，从视觉检测、图像处理、运动控制系统、效率优化等方面开展相关研究。
6结论
根据贴装元件的不同和贴装的通用程度，贴片机可分为专用型和通用型，专用型包括芯片专用型和IC专用型，前者主要追求高速，后者主要追求高精度；通用型可用于贴片或IC，广泛应用于中等产量的连续生产和贴装生产线。通用贴片机的高适应性牺牲了精度和速度的折中设计。其贴装速度比高速贴片机慢，贴装精度比精密贴片机低。高速贴片机的发展已经到了一定的极限。目前贴片机厂商主要开发通用型号，以满足更多的贴装工艺要求。由于后封装和SMT工艺已经开始相互融合，这就对贴片机的精度提出了更高的要求。
同时要求高速度和高精度是贴片机发展的主要困难。解决高速度和高精度之间的矛盾需要多学科的完美结合，需要设计、仿真、工艺、装配和检测的有机结合，才能开发出高水平的贴片机。但是贴片机的制造依赖于基础工业的发展，这也极大的阻碍了高速高精度贴片机的发展。