Das Semi

Pick-and-Place-Maschinen (PnP) sind sehr nützlich für Hersteller oder Einzelpersonen, die viele identische Leiterplatten bestücken müssen. Dies gilt insbesondere dann, wenn mit winzigen SMD-Bauteilen (Surface Mount Device) gearbeitet wird, die sich nur schwer von Hand auf der Platine platzieren lassen. Eine richtig konfigurierte PnP-Maschine kann Leiterplatten mit Dutzenden Komponenten pro Minute bestücken, was ein großer Effizienzvorteil sein kann. Das Problem besteht darin, dass die Konfiguration eines PnP-Geräts oft eine sehr schwierige Aufgabe ist. Das halbautomatische CDPnP macht die Einrichtung sehr einfach, sodass jeder von der automatisierten PCB-Bestückung profitieren kann.

Die PnP-Steuerung kann erheblich variieren. Bei einigen Maschinen muss der Benutzer jede Bewegung manuell konfigurieren und der Maschine genau zeigen, wo sie eine Komponente aufnehmen und wohin sie sich bewegen muss, um diese Komponente abzulegen. Der Benutzer muss diese Bewegungen für jede Komponente auf der Platine definieren. Andere fortschrittlichere PnP-Maschinen sind vollautomatisch, das heißt, sie können Komponenten finden und entsprechend den Designdateien ohne manuelle Einrichtung auf einer Leiterplatte ablegen. Solche Maschinen sind sehr teuer und werden typischerweise von Herstellern von Leiterplatten mit hohen Stückzahlen eingesetzt. Sie erfordern außerdem umfangreiche Erstkonfigurationen, damit sie wie vorgesehen funktionieren. CDPnP ist eine halbautomatische Maschine, die einen Mittelweg zwischen diesen beiden Extremen darstellt und sich daher perfekt für die Produktion in kleinem Maßstab eignet.

Um CDPnP zu verwenden, muss der Benutzer lediglich eine KiCAD-Positionsdatei importieren, seine unbestückten Leiterplatten auf das Bett legen, ein paar Komponenten auf das Bett fallen lassen, ein paar Referenzpunkte auf jeder Leiterplatte markieren und auf „Los“ klicken. Dies funktioniert, weil CDPnP stark auf Computer Vision zurückgreift, um Komponenten und deren Position zu erkennen. Da es über die KiCAD-Positionsdatei und markierte Leiterplatten verfügt, weiß es genau, wo diese Komponenten platziert und wie sie ausgerichtet werden müssen. Wie eine herkömmliche PnP-Maschine verwendet sie einen Vakuum-Endeffektor zum Greifen von Bauteilen. Dieser Endeffektor, zu dem auch die Kamera gehört, kann sich in den Achsen X, Y, Z und R (Rotation) bewegen.

CDPnP wurde für die direkte Steuerung durch einen PC über RS-485-CDBUS-Motortreiber entwickelt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit eines dedizierten Mikrocontrollers, der als Vermittler fungiert. Die Z-Achse verfügt über einen Dehnungsmessstreifen, sodass die Maschine erkennen kann, wann der Endeffektor gegen ein Bauteil drückt und wann dieses Bauteil auf einer Leiterplatte aufliegt. Die Kamera verbindet sich auch über CDBUS.

Dies ist ein Open-Source-Projekt und die zum Erstellen eines CDPnP erforderlichen Dateien befinden sich auf GitHub.