电子工业 | 邂逅传感器——印刷电路板的探索之旅

德国西克SICK 德国西克SICK
请允许我做一下自我介绍：我叫印刷电路板。过去我那带有孔洞和缺口的不对称形状显得不同寻常，但如今许多印刷电路板看起来都和我一样。
稍后我将在一台电子设备中生活和工作。但在此之前，我身上还要安放许多部件并检查我是否经过正确而完整地组装以及是否正常工作。
为此，我踏上穿越电子制造世界的旅程。那里应该是令人兴奋的地方：扫描、检测、监控、识别、计数——一切都通过传感器*非接触式进行。它们是蓝色或黄色的，来自 SICK，而且应该非常可靠。让我们看看等待我的是什么。
首先，我的厚度不超过 1.6 mm 上下，是大多为绿色且一般有六层的电路载体，由绝缘基材和导电铜箔制成。
我与其他七个单独电路板一起位于所谓的拼板上，其尺寸约为280mm x 150mm。我通过例如单元尺寸在125μm与250μm 之间的Data Matrix码得到标记，该编码中记录了序列号和必要的生产订单编号、材料编号、修改状态及制造日期。此外，还有多个十字形或圆形校准标记及不良标记充当我的装饰。
丝网印刷
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我会和许多同类一起在库中逗留，但很快就要踏上给我装配约60个部件的旅行。为此，送板机将我取出并推到运输模块上，该模块把我送至我的*个目的地：丝网印刷设备，其通过锡膏图形将我美化。
我已经看到一些蓝色的旅伴，甚至能读出它们的铭牌：WTB4-3MultiLine和UC4。多任务光电传感器WTB4-3 MultiLine正好适合带有缺口、孔洞和裂隙的我。因为该传感器有两条光线，其中至少一条能捕捉到我。所以它能非常地对我进行检测并连同我的同类在整个检测期间正确计数，并不会受任意缺口、孔洞的影响。
旅行的第1站：使用多任务光电传感器WTB4-3 MultiLine 的印刷电路板检测。
也有看起来不是像我这样奇怪，而是呈传统方形且没有特殊缺口的印刷电路板。对它们而言，UC4 具有其优势。这款小型超声波传感器不仅与设备适配——其还具有非常高的分辨率，用以可靠识别常见的印刷电路板。它也很智能，因为其采用飞行时间测量原理，可防止背景中的物体或反光机器零件的移动造成干扰。
也有以其他方式采集我和我的同类的位置数据的传输模块或输送带。例如我知道 DFS60 等旋转式增量型编码器和用于沿 x/y 方向定位龙门架的 TTK 系列线性电机反馈系统。
旋转式增量型编码器DFS60传达输送带的位置。
大概每个设计者对如何捕捉我们都有其自己的想法——而且会很高兴，他在SICK 遇见了组合中的一切。
偶尔当需要运输不同大小的印刷电路板时，输送系统的轨道宽度甚至可以调节。在这种情况下，IQ10 系列感应式接近传感器在输送带宽度的设置上提供*服务，因为特定的 SICK 集成电路确保高度和高重复精度的开关行为。
啊，这后面是马上进行锡膏印刷的机器。让我们看看那里有哪些传感器等着我。
定位
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我刚通过传送带到达的丝网印刷机看起来是这样。液态或膏状的电子功能材料（大概是这个叫法）在这里被施加到我的表面上。但我也听说过，我的同类被喷墨工艺印刷。为了以必要精度进行锡膏印刷，我必须先得到可靠检测。这样机器才知道在哪里施加压力。
这项工作由Inspector系列的两个视觉传感器负责。它们查看我的校准标记，在开始印刷前通过信号确保能够正确对准印刷模版。在此期间我周围会非常明亮，因为视觉传感器的顶灯集中照亮我的表面。

现在锡膏印刷进行得很快，看起来不错，但为了确保正确涂覆功能材料，我再让IVC-3D看一眼。可编程摄像机 IVC-3D非常，能识别锡膏印刷中的任何不足和缺陷。啊，刚才绿光亮起，一切正常，我可以按计划继续我的旅行。在路线图上现在驶入火车总站，即印刷电路板装配站。
通过摄像机/读码器检查车票
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下一站：“印刷电路板装配”——就是这里。现在，当我被正确印刷后，终于可以装配电子部件了。
我也很好奇之前的旅行路线（即自始至终被收集的关于我的流程数据）是否已通过 MES 系统传递给自动布局机。因为机器必须知道是否一切正常以及现在需要放上哪些 SMD 部件。
稍后还会有很多人特别关心我们的旅行路线，因为我们印刷电路板将在其设备或机器内工作。在这种情况下，我一再听闻可追溯性和Traceability等概念。
现在我也知道，为什么一开始就直接在我的表面上附带一个小标记。我早就想过需要以某种方式读取这个 Data Matrix 码。但在编码模块微小、我的表面特性挑剔以及（我认为）对比度较弱的情况下，需要怎么做呢？我已经看到我的问题的答案。
有 Lector620 在上面的蓝色传感器是一台基于图像的读码器。该读码器凭借其智能解码算法提供非常强大的读取性能。不管怎样都能快速可靠地读取我的编码和他人的编码，因此我们在自动布局机中无须不必要地等待乃至结束旅行。
这款紧凑型传感器即使在空间狭小时也能安装，而且由于使用激光瞄准器可以直观地设置设备，传感器非常方便操作和集成，还zui大限度地减少了培训和安装工作量。若对比度很不理想，Lector620 可使用外部照明。自动设定zui大限度地减少了安装工作量——同时，多样化的板载接口使读码器在电子制造业内的所有常见网络中都能倍感轻松。

在自动布局机中将对我进行识别和检测。因为这里非常狭窄，所以机器设计者对我的旅行有一些特别想法：他们将光纤传感器 WLL180T 与光导纤维体LL3搭配使用来检测我。光学头仅需要少量空间——而且传感器也不会被艰难的环境条件（如装配头反光）影响。光纤传感器还会调整其发射功率以适应（根据拼板尺寸不断变化的）传送带宽度。另外，通过巧妙集成到传输模块的侧壁内和采取主从配置，大量布线得到节省。

识别：谁去了哪里？
当我不时越过我的印刷电路板边缘向外望时，我一次次看到人们在工厂内跑来跑去或是在不同机器上工作。当他们由于疏忽或为了排除故障而将手伸入机器中时，到底是谁在保护他们免受危险？啊，是防护门和透明罩——以及屡次出现的黄色开关。因为它们来自 SICK，所以它们不都是蓝色的吗？这些是安全传感器——所以它们是黄色的。
现在我也能读出那上面是什么了：i14 Lock。它是机电安全开关，也称安全锁定装置，用于联锁翻盖，以便无人能不受控制地将其打开。如果更仔细地观察，i14 Lock几乎无处不在，甚至在与不同装配站互联的传输装置上。
尽管如此，但我几乎看不到布线——原因也许是开关以某种方式彼此连接。“猜对了”，在我前面的电路板对我喊道，“SICK 安全控制器 Flexi Soft 可通过集成模块 Flexi Loop 将zui多 32 个这种安全开关或其他安全传感器非常安全地级联——zui高可达 DIN EN ISO13849-1 中的性能等级 PL e。”安全的级联当然能省去大量电缆。但还能更好：因为 Flexi Loop分路单独监控每个传感器，所以有效避免了在传统串联中可能出现的“被掩盖的”顺序错误的危险。该解决方案也很智能，因为 FlexiLoop 在运行过程中提供广泛的诊断信息。这使贴装机保持运转，在传输模块中也没人中途掉队。
设备安装
我的旅行到此结束
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我在旅行中发生了很大变化：从没有装备的电路载体（当时我的厚度和平整度在启程前就被位移测量传感器 OD Mini检测出来）变成装备的印刷电路板。zui后一次检查我是否装备齐全的 IVC3D 系列可编程摄像机至少报告这一点。现在我准备好集成到电子设备中。完成这项工作的装配机也配有 SICK 传感器。安全光幕 miniTwin 在手动操作的半自动装置上实现方便操作且无障碍的监控解决方案——甚至呈 L 形或 U 形。例如在面对灵活的保护区域几何形状或特殊的安装要求时，常常也使用安全摄像系统 V300。
都在上面了？让3D摄像机告诉你。
嵌入到电子设备后，我穿越电子制造中传感器世界的旅行到此结束。经过适当包装，即可交到zui终客户手中。
西克(SICK)成立于1946年，历经多年的发展与积累，已成为影响力的智能传感器解决方案供应商，产品广泛应用于各行各业，包括包装、食品饮料、机床、汽车、物流、交通、钢铁、机场、电子和纺织等行业。西克中国目前已在广州、上海、北京、青岛和香港等地设有分支机构，并形成了*各主要区域的机构体系和业务网络。