陈志敏
佛山市多谱光电科技有限公司 528200
摘要：随着成本低，散热好，发光均匀柔和，炫光小的COB LED封装逐渐回温，针对现阶段COB光组件规模化生产时产品一致性差、良率低、自动化程度低等现状，本文将从自动上下料和图像识别系统的自动化设备，COB自动检测分选机来促进国产COB生产设备朝着更加自动化。本文具体分析一种自动化设备在COB生产中的应用。
关键词：制造；电气自动化设备；应用
1系统概述
设备主要机构包括：图像上料系统、转盘结构、下料结构、运动控制系统、测试系统五部分组成。整个COB光组件的测试和分选都是自动进行，生产效率高，可避免一些人为因素的影响，检测精度高，可代替人工，降低劳动强度，降低人工成本。
2图像上料系统
图像上料系统包图像检测和上料控制机构。
2.1图像检测
随着数字图像的飞速发展，图像识别系统已经迅速的运用到各行业的自动化设备中。本设备图像检测包括CCD图像传感器和图像分析软件。CCD图像传感器固定在X轴移动装置上方并与Y轴移动平台相对可以识别器件的任何摆放位置，从而成减少了人工的劳作强度，提高生产效率。基于COB在测试分选的上一个工艺完成后放在托盘中，可以直接从上一工艺放到测试机上料平台中，由图像检测系统识别杂乱无章的器件，拍摄后经图像分析软件将定位数据传送到上料控制系统中，实现高速精准定位。
2.2上料机构
其中上料机构结构包括X轴直线移动机械结构、Y轴直线移动机械结构、Z轴直线移动机械结构、R轴旋转运动机械结构、上料运动控制。其中Y轴结构上设有支承盛放COB光组件的托盘的Y轴移动平台；Z轴结构设于X轴结构上；R轴结构设于Z轴移动结构上并可随Z轴一起作升降直线运动；Z轴取料采用真空吸嘴对COB器件进行吸料，能对器件无损伤吸附。运动控制系统主要由PC机、运动控制卡以及与其对应相应的驱动器等部件组成的控制系统。控制系统核心——运动控制卡接收到由图像系统传过来的位置数据自身进行信息处理，规划成伺服驱动器能够接受的指令类型，再发送给伺服驱动器，伺服驱动器接收到指令后，对其进行信息处理和放大，输出给执行装置。上料系统能实现高精度的控制要求，XY精度能达到0.1mm，旋转精度能达到0.5度，完全满足大尺寸的COB上料的要求。
3转盘结构
转盘结构包括多工位分度盘、对齐模块、测试模块。有多个个工位，并可以根据客户实际须求增加一两个工位。其中上料，对齐，测试，下料，为必要的工位，还可以选配微电流检测工位。由于COB器件的基板材料有陶瓷等硬度比较高的材料，对齐块和转盘吸嘴必须取用高硬度的材料，以避免在短时间内就磨损。
3.1 多工位分度盘
多工位分度盘是连接上料，测试，下料的机构。分度盘分度由进口伺服电机控制，可根据工位数来进行任意分度。使得待处理件能够在分度回转工作台的旋转下，实现多个工位间的转换，将多个工艺集成一体化。分度盘上设有掉料检测光纤，能及时检测掉料并报警。
3.2 对齐模块
由于器件上料到多工位分度盘，不是绝对无偏差的，所以在上料后一工位加上对齐模块就必不可少了，可避免测试探针对不正器件的电极。对齐块和转盘吸嘴必须取用高硬度的材料，以避免在短时间内就磨损。为了兼容不同尺寸的器件，对齐块设计成可以方便更换。更换时只须拧掉几个螺丝就行。
3.3 测试模块
测试模块是对器件进行测试的机械结构，采用十字手动微调滑块平台，方便工人调整测试探针位置。并有短行程压下气缸使探针与器件电极位置进行接触，具有速度快，稳定性好的特点。针对不同的器件采用不同的测试座，方便更换。
4 下料结构
下料结构由取放料机械手和分选平台组成。
4.1 取放料机械手
取放料机械手能将器件从分度盘中经180度平放在分选平台中。和上料一样同样取用真空吸嘴来对器件吸取。它具有速度高、结构较为简单，方便维护、成本较低的优点。
4.2 分选平台
分选平台有移动托板和推料步进。托板接上取放料机械手的从分度盘取过来的器件，并根据测试系统的分选设置条件移动到所属的档位，然后推料步进将器件推送到所属料槽中。
5运动控制系统
运动控制系统同PLC运动逻辑控制和触摸屏人机界面。它具有参数设置方便，报警系统全面，人机界面友好等特点。
5.1 PLC控制
PLC控制根据上料和转盘、下料的独立的特点，分别取用不同的PLC来控制，两个工位之间的衔接采用PLC的IO来实现，这样便减少了一些不必要的模块，大大地减少了电气元件的成本。PLC是整个运动控制的核心，它具有数据采集、信号处理、输出控制、和PC进行IO通讯的功能。
5.2 触摸屏人机界面
触摸屏采用全彩液晶触摸屏，和PLC进行通讯，以便设置和监控PLC参数，出错报警并自动指示位置。它负责整个控制系统的现场数据集中在触摸屏上显示，方便观察，自动记录。
6测试系统
测试系统可在线检测COB光组件的波长、压降、光强、色度坐标等参数，结合控制系统，可实现自动分类。
6.1工业计算机
工业计算机完成整个测试系统的数据采集及处理、界面显示功能，并实现测试仪器与机台运动控制的通信连接。有两个 RS232 的串口、一个 I/O 控制模块，与 PLC、程控电源进行通信。
6.2光谱仪
光谱仪是光参数采集的传感器，采用美国海洋光学公司提供的 USB2000+光纤光谱仪，搭配高反射率积分球，实现对光、色参数的快速高精度采集处理。
6.3 程控电源
程控电源为被测产品提供高精度的电压、电流输入，并可以测试产品的实际输出电压和电流值。
6.4 测试软件
测试软件有产品分选设置和参数校正功能。通过和分析光谱仪和电源通讯获得测试数据，并对其进行分析，最终将符合客户设置的条件参数的器件通过IO来通知执行机构具体分到哪个档位。
7结语
总而言之，电气自动化设备在诸多领域都有着实际的应用，并在作用的发挥上愈来愈重要，这一技术的应用为社会的经济发展，以及行业的进步起到了重要推动作用。通过不断地改进电气技术来提高COB生产制造的自动化程度，加快产业的升级。由此产生一定的经济和社会效益。为 COB 光组件大规模制造及市场推广创造设备基础， 加快 COB 光组件在大功率 LED 产业中的普及应用，带动相关产业的经济发展。
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论文作者:陈志敏
论文发表刊物:《探索科学》2016年5期
论文发表时间:2016/9/5
标签：分度论文; 测试论文; 器件论文; 结构论文; 图像论文; 工位论文; 控制系统论文; 《探索科学》2016年5期论文;