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PROYECTO FINAL ELECTRÓNICA UTN-FRBA 2015
ABSTRACT DEL PROYECTO
PICK AND PLACE PARA SMD
BATTAGLIA MARTIN, [email protected]
DURANTE DIEGO, [email protected]
TORRES MARTIN, [email protected]
Curso: R6053 Verrastro Sebastián, Sanchez Pablo, Sokolowicz Martín, Vidal
Mariano
INTRODUCCIÓN
El proyecto consiste en construir una máquina capaz de colocar componentes SMD de
diferentes tipos sobre una placa de circuito impreso. La aplicación a la que estará enfocada
es a la facilitación en la fabricación de placas electrónicas prototipo.
El proyecto buscará cumplir primariamente con especificaciones de precisión y
versatilidad, dejando de lado en principio el factor velocidad.
Otro objetivo importante del proyecto es acercar a los integrantes del grupo (y luego a
los usuarios de la máquina) al conocimiento de los procesos de armado de PCBs
profesionales. Es por eso que se intentará que la máquina tenga detalles similares a los de
las máquinas profesionales en cuanto a su uso y programación.
PROPUESTA
Descripción básica de la máquina
La máquina estará compuesta por una superficie para soporte del PCB, sobre la cual se
moverá un sistema de ejes X-Y. Sobre este eje se colocará el cabezal principal que constará
de 2 partes:
- Cabeza de pick and place: Se trata de una boquilla con vacío que se encargará de
tomar componentes y soltarlos.
- Cámara de video: Encargada del reconocimiento de fiduciales del PCB, y
también se usa como ayuda visual al momento de programar la máquina por el
operador.
Debido a que está prevista la instalación dentro de un laboratorio a designar por el
departamento (inclusive podría ser un equipo relativamente fácil de mover a otro sector), se
dispondrá de todo el equipo soporte necesario dentro de la estructura de la máquina
(Sistema de vacío, fuente, etc).
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ESPECIFICACIONES
Precisión de colocación de componentes
Acorde a IPC A-610E Clase 2 (fig. 8-11).
Componentes que puede manejar
Chip Resistors: 0805, 1206, y mayores
Chip Capacitors: 0805, 1206 y mayores
Small Outline Transistors: SOT23, SOT323
Small Outline ICs: SOIC8, SOIC12, SOIC16, SOIC20,
SOIC24
Leaded Quad FP: LQFP32, LQFP48, LQFP64, LQFP144,
LQFP208 (Pitch 0,5), QFN.
Otros Componentes: Con pitch mínimo 0,5mm
Visión, con cámara fija bajo la mesa. Algoritmos a definir.
Método de centrado y alineación de
componentes
Método de lectura de fiduciales
Vacío:
Soporte PCB:
Tamaño máximo de PCB a procesar:
Ubicación de componentes:
Altura máxima de los componentes que puede
colocar:
Forma de programación
Detalles de mesa XY
Visión, con cámara solidaria a cabezal. Algoritmo a utilizar
basado en comparación contra imagen patrón.
Basado en bomba de vacío de bajo costo
Mesa fija de madera con recubrimiento metálico para evitar
la carga estática sobre el PCB.
215 x 300 mm
Espacio para colocar tramos de cintas de SMD sobre la
mesa, que irán pegadas con cinta adhesiva. El espacio
designado tiene un ancho de 12cm, con el fin de poder
colocar hasta 15 componentes diferentes en cinta de 8mm.
Si se usaran cintas cortas, se podrían colocar aún más
componentes diferentes.
8mm
Se deberá configurar una serie de datos generales del PCB,
que podrán ser aprendidos mediante el uso de la cámara en
tiempo real.
Se podrá importar una tabla en formato CSV con la
información de placement de los componentes, y otra tabla
con la información de pick de cada componente.
Adicionalmente existirá una librería que la máquina
consultará para obtener los parámetros de manipulación de
cada componente.
La máquina calculará las trayectorias automáticamente y
tendrá la posibilidad de armar piezas panelizadas.
Los ejes XY estarán gobernados por motores paso a paso,
con transmisión a correa dentada, y correrán sobre rieles de
bolas recirculantes. Las piezas de fijación estarán fabricadas
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Detalles del cabezal:
Detalle de boquilla de pick and place
Verificación del componente levantado
Control de ESD
con una impresora 3D. Los cables en movimiento estarán
guiados dentro de caños corrugados plásticos. Los finales
de carrera serán de tipo mecánico.
El cabezal de colocación manejará los ejes Z y Theta,
encargados de posicionar el componente en altura y en
ángulo. Los motores también serán paso a paso, la
transmisión del eje Z será a varilla roscada común, las guias
de bolas recirculantes. En el caso del eje Theta la
transmisión será a correa. Las piezas necesarias serán
fabricadas con impresora 3D, madera, y algunas torneadas.
Usaremos 2 tipos de boquillas:
Por un lado agujas de acero, similares a las utilizadas en
medicina para aplicar inyecciones, solo que de punta plana.
También se usará una boquilla con punta de goma, para
levantar eficazmente componentes más grandes y pesados.
El cambio de boquilla será manual.
La inspección visual de los componentes permitirá detectar
el fenómeno de “tombstone”, para eventualmente rechazar
el componente en un recipiente destinado a tal fin.
Además se medirá la presión de vacio generada en la
boquilla, con el fin de detectar si el componente se cayó
antes de llegar a destino, e informar al usuario.
Se tendrán en cuenta las prácticas necesarias para que la
máquina no produzca estática. Sin embargo, no se garantiza
que haya algún punto donde pueda generarse un campo
eléctrico peligroso para los componentes. En cualquier
caso, se hará la medición de carga estática en distintas
partes de la máquina, y se intentará solucionarlo.
Palabras Claves: [PROTOTIPO, SMD, PICK AND PLACE, LABORATORIO]
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