河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 黃 舒

引言

近幾年，在聯(lián)發(fā)科公司（MTK）的帶領(lǐng)下，中國手機(jī)行業(yè)更是發(fā)展迅速。中國手機(jī)不斷地蠶食全球6大手機(jī)制造商的市場。隨著手機(jī)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，如何解決人力成本在生產(chǎn)總成本的不斷增高的問題，是當(dāng)前手機(jī)生產(chǎn)廠商首要解決的問題。目前的測試線基本上是手工或是半自動，因此設(shè)計(jì)一個(gè)手機(jī)自動測試線，是提高生產(chǎn)，降低人力成本，推動手機(jī)制造業(yè)的技術(shù)革新的必不可少的一部分。

1.手機(jī)測試線流程簡介

測試線主要的任務(wù)是將SMT貼片好的PCBA進(jìn)行分板、下載軟件、寫SN號、校準(zhǔn)終測、點(diǎn)膠、過爐、QC。測試線的主要設(shè)備是綜合測試儀、精密數(shù)字電源、電腦、數(shù)據(jù)線、夾具。根據(jù)這些任務(wù)，國內(nèi)主流的手機(jī)生產(chǎn)廠商現(xiàn)有的測試線一般可以采用以下生產(chǎn)流程。

如圖1-1所示，分板設(shè)在第二個(gè)步驟，主要原因是手機(jī)主板貼片時(shí)，一般都是采用四塊PCBA組合成一拼板，測試線需要對貼片后的手機(jī)PCBA進(jìn)行操作，因?yàn)槟壳暗臏y試線基本上是手工或是半自動，只能同時(shí)生產(chǎn)一塊PCBA，因此，需要將SMT貼片后的手機(jī)拼板分板為一塊塊PCBA。方便測試線及手機(jī)組裝線的生產(chǎn)。目前所用的分板機(jī)都是半自動的分板機(jī)，先對機(jī)器進(jìn)行程序編輯，然后由員工操作進(jìn)板、按開始開關(guān)、出板。

2.手機(jī)自動測試線的研究與實(shí)現(xiàn)

2.1 自動測試線流程

自動測試線的生產(chǎn)流程必須在現(xiàn)有的生產(chǎn)流程基礎(chǔ)之上進(jìn)行修改。自動測試線的流程確定為以下流程。將分板工位從第一個(gè)工位移動倒數(shù)第二個(gè)工位。

2.2 測試線自動化可行性研究

測試線加工的對象是PCBA，通過統(tǒng)計(jì)和觀察，這些PCBA形狀各異且上面貼滿了高低不平的各種器件。PCBA上無專門用于定位的Mark點(diǎn)。這樣，如果用機(jī)械來操作PCBA，則傳動、定位等都很困難，只能用人手來操作。

通過研究手機(jī)拼板及SMT線后，發(fā)現(xiàn)拼板基本上都是規(guī)則的長方形，而且四周都預(yù)留有板邊，上面有用于定位的Mark點(diǎn)。這樣，可以用傳送帶與板邊接觸來傳動拼板，并且利用Mark點(diǎn)定位，從而實(shí)現(xiàn)拿板、放板、出板動作。

2.3 自動測試線指標(biāo)要求及關(guān)鍵技術(shù)

產(chǎn)能要求：每條測試線的產(chǎn)能要達(dá)到137PCS/H。

圖1-1 手機(jī)測試線一般生產(chǎn)流程

圖2-1 半自動測試線生產(chǎn)流程

人員要求：人員由目前4人/線降到O.5人/線。

平均無故障時(shí)間：5OOOO小時(shí)。

平均故障修復(fù)時(shí)間：小于2小時(shí)。

更換機(jī)型換線時(shí)間：小于1小時(shí)。

體積要求：長＜7米，寬＜1.2米，高＜2米。

圖2-2 自動測試線總體架構(gòu)

圖2-3 接駁臺設(shè)計(jì)圖

關(guān)鍵技術(shù)：

（1）防止四聯(lián)板同時(shí)校準(zhǔn)測試時(shí)相互干擾。

（2）防止四聯(lián)板掃號時(shí)混掃。

（3）測試線進(jìn)板、出板、良板、不良板等邏輯控制。

（4）手機(jī)下載平臺、校準(zhǔn)平臺與全自動測試線的接口對接。

（5）機(jī)械的可靠性、防呆及自動恢復(fù)。

2.4 自動測試線總體架構(gòu)

根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有的狀況，已經(jīng)擁有上板機(jī)（Loader）、自動點(diǎn)膠機(jī)及自動分板機(jī)。因此需要設(shè)計(jì)自動下載機(jī)、自動寫號機(jī)及自動校準(zhǔn)機(jī)，然后將這些設(shè)備集成為一個(gè)系統(tǒng)。自動測試線總體架構(gòu)如圖2-2。

自動測試線前面用接駁臺與自動上板機(jī)相接，經(jīng)過3個(gè)夾具的下載工位，下載工位的每個(gè)夾具都是獨(dú)立的，可同時(shí)工作。下載工位之后是寫號工位，它們之間也是通過接駁臺相連。寫號工位之后是校準(zhǔn)工位，校準(zhǔn)工位之后是點(diǎn)膠工位。

2.5 自動測試線硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)自動測試線的總體架構(gòu)，對每個(gè)單元進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.5.1 接駁臺設(shè)計(jì)

接駁臺主要實(shí)現(xiàn)的功能有：（1）將待生產(chǎn)的板子通過接駁臺流入下一工序；（2）當(dāng)下一工序正在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，將待生產(chǎn)的板子阻攔在接駁臺上，使得板子一塊塊地按順序進(jìn)入下一道工序；（3）當(dāng)下一道工序異常時(shí)，能阻止繼續(xù)傳送板子。

通過接駁臺的功能描述，我們可以采用PLC或單片機(jī)、直流電機(jī)、傳送帶、絲桿及其他機(jī)械結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)這個(gè)接駁臺。PLC或單片機(jī)起到控制作用，控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動或停轉(zhuǎn)，是接駁臺的核心。直流電機(jī)是接駁臺的動力，為傳送帶提供動力。傳送帶則是為板子的傳動提供路徑。絲桿的作用主要是調(diào)節(jié)接駁臺的寬度，使得接駁臺可以傳送不同寬度的產(chǎn)品。接駁臺的設(shè)計(jì)如圖2-3。

2.5.2 下載和寫號夾具設(shè)計(jì)

下載和寫號的夾具設(shè)計(jì)是一模一樣，這樣可以節(jié)省硬件投入，也增加了自動測試線的通用性，減少維護(hù)成本和轉(zhuǎn)拉時(shí)間。

圖2-4 夾具的設(shè)計(jì)圖

圖2-5 校準(zhǔn)夾具

下載和寫號夾具主要實(shí)現(xiàn)的功能有：（1）將上游接駁臺傳送過來的待生產(chǎn)板子接收進(jìn)夾具；（2）將接收進(jìn)來的板子進(jìn)行定位、固定；（3）通過頂針將電源、數(shù)據(jù)線連接到手機(jī)板上，另一端與電源及電腦相連；（4）生產(chǎn)完成后將手機(jī)板傳送到下游接駁臺。

下載和寫號的夾具的功能描述，我們可以采用PLC或單片機(jī)、直流電機(jī)、傳送帶、夾具、氣缸、頂針、定位柱、絲桿及其他機(jī)械結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)這個(gè)夾具。夾具的設(shè)計(jì)圖如圖2-4。

2.5.3 機(jī)械臂設(shè)計(jì)

在下載工位，下載的夾具有三個(gè)，上下分布。而接駁臺傳送帶的高度是固定的，因而需要通過某一種能上下運(yùn)動的機(jī)械來將手機(jī)板傳送到下載各夾具中。并且將完成下載的手機(jī)板子從下載夾具傳送到下一接駁臺。我們可以采用單軸機(jī)械臂來實(shí)現(xiàn)這一功能。

單軸機(jī)械臂主要實(shí)現(xiàn)的功能有：（1）將上游接駁臺傳送過來的待生產(chǎn)板子傳送到空閑的下載夾具；（2）將下載完成后的手機(jī)傳送到下游接駁臺。

2.5.4 校準(zhǔn)夾具設(shè)計(jì)

校準(zhǔn)夾具基本功能同下載、寫號夾具。但是校準(zhǔn)夾具有另一特殊要求，就是要求能夠屏蔽外界的射頻信號，以免影響手機(jī)本身的射頻信號的測試。這就需要對校準(zhǔn)夾具進(jìn)行屏蔽設(shè)計(jì)。

校準(zhǔn)夾具主要實(shí)現(xiàn)的功能有：（1）將上游接駁臺傳送過來的待生產(chǎn)板子接收進(jìn)夾具；（2）將接收進(jìn)來的板子進(jìn)行定位、固定；（3）通過頂針將電源、數(shù)據(jù)線連接到手機(jī)板上，另一端與電源及電腦相連；（4）對夾具外的射頻信號進(jìn)行屏蔽；（5）生產(chǎn)完成后將手機(jī)板傳送到下游接駁臺。

校準(zhǔn)夾具的設(shè)計(jì)圖如圖2-5。

3.全文總結(jié)與展望

在手機(jī)自動測試線設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)全自動測試線的特點(diǎn)，重新調(diào)整了手機(jī)測試線的生產(chǎn)流程。根據(jù)拼板的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了合理的拼板傳動、定位、固定方法。在測試線的生產(chǎn)動作中，設(shè)計(jì)機(jī)械臂來代替人工動作。

手機(jī)自動測試線已投入到商用生產(chǎn)，在使用過程中，發(fā)現(xiàn)還有等解決的問題，主要有：

（1）當(dāng)生產(chǎn)出現(xiàn)壞板時(shí)，沒有對這些板子做標(biāo)志和記錄，使得壞板分板后找不出來。

（2）轉(zhuǎn)拉換線時(shí)間比較長，需要優(yōu)化結(jié)構(gòu)，減少螺絲固定等時(shí)間。

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