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電子工業(yè) | 邂逅傳感器——印刷電路板的探索之旅

德國(guó)西克SICK 德國(guó)西克SICK
請(qǐng)?jiān)试S我做一下自我介紹：我叫印刷電路板。過(guò)去我那帶有孔洞和缺口的不對(duì)稱形狀顯得不同尋常，但如今許多印刷電路板看起來(lái)都和我一樣。
稍后我將在一臺(tái)電子設(shè)備中生活和工作。但在此之前，我身上還要安放許多部件并檢查我是否經(jīng)過(guò)正確而完整地組裝以及是否正常工作。
為此，我踏上穿越電子制造世界的旅程。那里應(yīng)該是令人興奮的地方：掃描、檢測(cè)、監(jiān)控、識(shí)別、計(jì)數(shù)——一切都通過(guò)傳感器*非接觸式進(jìn)行。它們是藍(lán)色或黃色的，來(lái)自 SICK，而且應(yīng)該非常可靠。讓我們看看等待我的是什么。
首先，我的厚度不超過(guò) 1.6 mm 上下，是大多為綠色且一般有六層的電路載體，由絕緣基材和導(dǎo)電銅箔制成。
我與其他七個(gè)單獨(dú)電路板一起位于所謂的拼板上，其尺寸約為280mm x 150mm。我通過(guò)例如單元尺寸在125μm與250μm 之間的Data Matrix碼得到標(biāo)記，該編碼中記錄了序列號(hào)和必要的生產(chǎn)訂單編號(hào)、材料編號(hào)、修改狀態(tài)及制造日期。此外，還有多個(gè)十字形或圓形校準(zhǔn)標(biāo)記及不良標(biāo)記充當(dāng)我的裝飾。
絲網(wǎng)印刷
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我會(huì)和許多同類一起在庫(kù)中逗留，但很快就要踏上給我裝配約60個(gè)部件的旅行。為此，送板機(jī)將我取出并推到運(yùn)輸模塊上，該模塊把我送至我的*個(gè)目的地：絲網(wǎng)印刷設(shè)備，其通過(guò)錫膏圖形將我美化。
我已經(jīng)看到一些藍(lán)色的旅伴，甚至能讀出它們的銘牌：WTB4-3MultiLine和UC4。多任務(wù)光電傳感器WTB4-3 MultiLine正好適合帶有缺口、孔洞和裂隙的我。因?yàn)樵搨鞲衅饔袃蓷l光線，其中至少一條能捕捉到我。所以它能非常地對(duì)我進(jìn)行檢測(cè)并連同我的同類在整個(gè)檢測(cè)期間正確計(jì)數(shù)，并不會(huì)受任意缺口、孔洞的影響。
旅行的第1站：使用多任務(wù)光電傳感器WTB4-3 MultiLine 的印刷電路板檢測(cè)。
也有看起來(lái)不是像我這樣奇怪，而是呈傳統(tǒng)方形且沒有特殊缺口的印刷電路板。對(duì)它們而言，UC4 具有其優(yōu)勢(shì)。這款小型超聲波傳感器不僅與設(shè)備適配——其還具有非常高的分辨率，用以可靠識(shí)別常見的印刷電路板。它也很智能，因?yàn)槠洳捎蔑w行時(shí)間測(cè)量原理，可防止背景中的物體或反光機(jī)器零件的移動(dòng)造成干擾。
也有以其他方式采集我和我的同類的位置數(shù)據(jù)的傳輸模塊或輸送帶。例如我知道 DFS60 等旋轉(zhuǎn)式增量型編碼器和用于沿 x/y 方向定位龍門架的 TTK 系列線性電機(jī)反饋系統(tǒng)。
旋轉(zhuǎn)式增量型編碼器DFS60傳達(dá)輸送帶的位置。
大概每個(gè)設(shè)計(jì)者對(duì)如何捕捉我們都有其自己的想法——而且會(huì)很高興，他在SICK 遇見了組合中的一切。
偶爾當(dāng)需要運(yùn)輸不同大小的印刷電路板時(shí)，輸送系統(tǒng)的軌道寬度甚至可以調(diào)節(jié)。在這種情況下，IQ10 系列感應(yīng)式接近傳感器在輸送帶寬度的設(shè)置上提供*服務(wù)，因?yàn)樘囟ǖ?SICK 集成電路確保高度和高重復(fù)精度的開關(guān)行為。
啊，這后面是馬上進(jìn)行錫膏印刷的機(jī)器。讓我們看看那里有哪些傳感器等著我。
定位
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我剛通過(guò)傳送帶到達(dá)的絲網(wǎng)印刷機(jī)看起來(lái)是這樣。液態(tài)或膏狀的電子功能材料（大概是這個(gè)叫法）在這里被施加到我的表面上。但我也聽說(shuō)過(guò)，我的同類被噴墨工藝印刷。為了以必要精度進(jìn)行錫膏印刷，我必須先得到可靠檢測(cè)。這樣機(jī)器才知道在哪里施加壓力。
這項(xiàng)工作由Inspector系列的兩個(gè)視覺傳感器負(fù)責(zé)。它們查看我的校準(zhǔn)標(biāo)記，在開始印刷前通過(guò)信號(hào)確保能夠正確對(duì)準(zhǔn)印刷模版。在此期間我周圍會(huì)非常明亮，因?yàn)橐曈X傳感器的頂燈集中照亮我的表面。

現(xiàn)在錫膏印刷進(jìn)行得很快，看起來(lái)不錯(cuò)，但為了確保正確涂覆功能材料，我再讓IVC-3D看一眼。可編程攝像機(jī) IVC-3D非常，能識(shí)別錫膏印刷中的任何不足和缺陷。啊，剛才綠光亮起，一切正常，我可以按計(jì)劃繼續(xù)我的旅行。在路線圖上現(xiàn)在駛?cè)牖疖嚳傉?，即印刷電路板裝配站。
通過(guò)攝像機(jī)/讀碼器檢查車票
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下一站：“印刷電路板裝配”——就是這里。現(xiàn)在，當(dāng)我被正確印刷后，終于可以裝配電子部件了。
我也很好奇之前的旅行路線（即自始至終被收集的關(guān)于我的流程數(shù)據(jù)）是否已通過(guò) MES 系統(tǒng)傳遞給自動(dòng)布局機(jī)。因?yàn)闄C(jī)器必須知道是否一切正常以及現(xiàn)在需要放上哪些 SMD 部件。
稍后還會(huì)有很多人特別關(guān)心我們的旅行路線，因?yàn)槲覀冇∷㈦娐钒鍖⒃谄湓O(shè)備或機(jī)器內(nèi)工作。在這種情況下，我一再聽聞可追溯性和Traceability等概念。
現(xiàn)在我也知道，為什么一開始就直接在我的表面上附帶一個(gè)小標(biāo)記。我早就想過(guò)需要以某種方式讀取這個(gè) Data Matrix 碼。但在編碼模塊微小、我的表面特性挑剔以及（我認(rèn)為）對(duì)比度較弱的情況下，需要怎么做呢？我已經(jīng)看到我的問(wèn)題的答案。
有 Lector620 在上面的藍(lán)色傳感器是一臺(tái)基于圖像的讀碼器。該讀碼器憑借其智能解碼算法提供非常強(qiáng)大的讀取性能。不管怎樣都能快速可靠地讀取我的編碼和他人的編碼，因此我們?cè)谧詣?dòng)布局機(jī)中無(wú)須不必要地等待乃至結(jié)束旅行。
這款緊湊型傳感器即使在空間狹小時(shí)也能安裝，而且由于使用激光瞄準(zhǔn)器可以直觀地設(shè)置設(shè)備，傳感器非常方便操作和集成，還zui大限度地減少了培訓(xùn)和安裝工作量。若對(duì)比度很不理想，Lector620 可使用外部照明。自動(dòng)設(shè)定zui大限度地減少了安裝工作量——同時(shí)，多樣化的板載接口使讀碼器在電子制造業(yè)內(nèi)的所有常見網(wǎng)絡(luò)中都能倍感輕松。

在自動(dòng)布局機(jī)中將對(duì)我進(jìn)行識(shí)別和檢測(cè)。因?yàn)檫@里非常狹窄，所以機(jī)器設(shè)計(jì)者對(duì)我的旅行有一些特別想法：他們將光纖傳感器 WLL180T 與光導(dǎo)纖維體LL3搭配使用來(lái)檢測(cè)我。光學(xué)頭僅需要少量空間——而且傳感器也不會(huì)被艱難的環(huán)境條件（如裝配頭反光）影響。光纖傳感器還會(huì)調(diào)整其發(fā)射功率以適應(yīng)（根據(jù)拼板尺寸不斷變化的）傳送帶寬度。另外，通過(guò)巧妙集成到傳輸模塊的側(cè)壁內(nèi)和采取主從配置，大量布線得到節(jié)省。

識(shí)別：誰(shuí)去了哪里？
當(dāng)我不時(shí)越過(guò)我的印刷電路板邊緣向外望時(shí)，我一次次看到人們?cè)诠S內(nèi)跑來(lái)跑去或是在不同機(jī)器上工作。當(dāng)他們由于疏忽或?yàn)榱伺懦收隙鴮⑹稚烊霗C(jī)器中時(shí)，到底是誰(shuí)在保護(hù)他們免受危險(xiǎn)？啊，是防護(hù)門和透明罩——以及屢次出現(xiàn)的黃色開關(guān)。因?yàn)樗鼈儊?lái)自 SICK，所以它們不都是藍(lán)色的嗎？這些是安全傳感器——所以它們是黃色的。
現(xiàn)在我也能讀出那上面是什么了：i14 Lock。它是機(jī)電安全開關(guān)，也稱安全鎖定裝置，用于聯(lián)鎖翻蓋，以便無(wú)人能不受控制地將其打開。如果更仔細(xì)地觀察，i14 Lock幾乎無(wú)處不在，甚至在與不同裝配站互聯(lián)的傳輸裝置上。
盡管如此，但我?guī)缀蹩床坏讲季€——原因也許是開關(guān)以某種方式彼此連接。“猜對(duì)了”，在我前面的電路板對(duì)我喊道，“SICK 安全控制器 Flexi Soft 可通過(guò)集成模塊 Flexi Loop 將zui多 32 個(gè)這種安全開關(guān)或其他安全傳感器非常安全地級(jí)聯(lián)——zui高可達(dá) DIN EN ISO13849-1 中的性能等級(jí) PL e。”安全的級(jí)聯(lián)當(dāng)然能省去大量電纜。但還能更好：因?yàn)?Flexi Loop分路單獨(dú)監(jiān)控每個(gè)傳感器，所以有效避免了在傳統(tǒng)串聯(lián)中可能出現(xiàn)的“被掩蓋的”順序錯(cuò)誤的危險(xiǎn)。該解決方案也很智能，因?yàn)?FlexiLoop 在運(yùn)行過(guò)程中提供廣泛的診斷信息。這使貼裝機(jī)保持運(yùn)轉(zhuǎn)，在傳輸模塊中也沒人中途掉隊(duì)。
設(shè)備安裝
我的旅行到此結(jié)束
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我在旅行中發(fā)生了很大變化：從沒有裝備的電路載體（當(dāng)時(shí)我的厚度和平整度在啟程前就被位移測(cè)量傳感器 OD Mini檢測(cè)出來(lái)）變成裝備的印刷電路板。zui后一次檢查我是否裝備齊全的 IVC3D 系列可編程攝像機(jī)至少報(bào)告這一點(diǎn)。現(xiàn)在我準(zhǔn)備好集成到電子設(shè)備中。完成這項(xiàng)工作的裝配機(jī)也配有 SICK 傳感器。安全光幕 miniTwin 在手動(dòng)操作的半自動(dòng)裝置上實(shí)現(xiàn)方便操作且無(wú)障礙的監(jiān)控解決方案——甚至呈 L 形或 U 形。例如在面對(duì)靈活的保護(hù)區(qū)域幾何形狀或特殊的安裝要求時(shí)，常常也使用安全攝像系統(tǒng) V300。
都在上面了？讓3D攝像機(jī)告訴你。
嵌入到電子設(shè)備后，我穿越電子制造中傳感器世界的旅行到此結(jié)束。經(jīng)過(guò)適當(dāng)包裝，即可交到zui終客戶手中。
西克(SICK)成立于1946年，歷經(jīng)多年的發(fā)展與積累，已成為影響力的智能傳感器解決方案供應(yīng)商，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，包括包裝、食品飲料、機(jī)床、汽車、物流、交通、鋼鐵、機(jī)場(chǎng)、電子和紡織等行業(yè)。西克中國(guó)目前已在廣州、上海、北京、青島和香港等地設(shè)有分支機(jī)構(gòu)，并形成了*各主要區(qū)域的機(jī)構(gòu)體系和業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。