本发明涉及一种微小组件柔性化自动组装设备及其组装方法，属于微型元器件检测和组装的自动化流水线生产技术。
背景技术：
1、微型芯片在各领域的应用越来越广泛，需求量迅速增大，由于微型芯片组装涉及多个微型元器件，需要将各个元器件按照设计的分布位置安装成组件后送入熔融炉内进行熔焊，使得芯片各个元器件之间稳固结合。
2、在将元器件进行组装前，需要对各元器件进行外观检测，最初始的元器件外观检测手段是由人工完成，通过人工目视判断元器件的外观质量。微型元器件的外观检测不仅需精确识别元器件的型号与规格，还需细致检查其镀层是否均匀完整，表面是否存在划痕、裂纹、污渍等任何微小缺陷。由于微型芯片的元器件体积微小，结构复杂，人工检测存在以下问题：
3、1.人眼难以准确识别微米级缺陷，易导致漏检或误判；
4、2.面对大规模生产，人工检测速度难以满足需求；
5、3.检测结果可能受检测人员经验、状态等因素影响，缺乏一致性
6、4.长时间集中注意力进行精细作业易导致疲劳，影响检测质量。
7、另外，后续对微型芯片多个元器件进行人工组装的过程，由于微型芯片的各个元器件的外形尺寸大多为厘米级甚至是毫米级，组装需高倍显微镜辅助，针对不同的元器件形状和材质切换使用多种手工夹具进行精细操作，精准定位放置，确保组装稳定，整个过程复杂，这种手工组装也存在以下问题：
8、1.微型元器件的极小尺寸要求极高的组装精度，且组装过程复杂，涉及多种元器件的顺序与精细操作，增加了操作难度和出错率；
9、2.手工组装速度受限，难以满足现代制造业对高效生产的需求，尤其是在大规模生产环境下，人工组装的效率问题尤为突出；
10、3.操作人员虽需具备高度专业的技能和丰富的经验，在实际操作中，对夹取力度的控制极有可能对脆弱的微型元器件造成损坏。
技术实现思路
1、本发明解决的技术问题是：针对现有人工组装小尺寸元器件存在的生产效率低下的问题，提供一种微小组件柔性化自动组装设备及其组装方法。
2、本发明采用如下技术方案实现：
3、本发明首先公开了一种微小组件柔性化自动组装设备，包括：
4、供料单元，分类提供组件组装的元器件，包括并排布置的多个柔性振动盘，每个所述柔性振动盘提供同一类型元器件并通过振动将所有元器件分离平铺；
5、协作机械臂单元，包括将供料单元提供的元器件移动至aoi检测单元的协作机械臂；
6、aoi检测单元，包括多组拍摄元器件不同侧面的检测相机，所有检测相机的共同拍摄区域即协作机械臂移动元器件进行aoi检测的目标位置；
7、传送单元，分类接收完成aoi检测的元器件，包括输送aoi检测合格元器件的传送皮带以及收集aoi检测不合格元器件的抛料盒；
8、组装单元，包括将传送皮带上的元器件移动至治具上下料单元的空间三坐标移动系统；
9、治具上下料单元，包括对元器件组装定位的治具进行上料和下料输送的治具皮带、将治具从治具皮带抬升分离的治具抬升机构以及对治具进行夹紧定位的治具夹紧机构，所述组装单元的空间三坐标移动系统将传送皮带上的元器件移动至夹紧定位的治具上进行组装。
10、在本发明的微小组件柔性化自动组装设备中，进一步的，所述柔性振动盘设有对盘内元器件进行拍摄的供料定位相机，所述协作机械臂根据供料定位相机获取分离平铺后元器件的型号、姿态以及位置信息定位抓取元器件。
11、在本发明的微小组件柔性化自动组装设备中，进一步的，所述aoi检测单元包括五组固定的检测相机，五组所述检测相机分别从元器件六视图中的五个视图方向对元器件进行拍摄检测，所述协作机械臂从第六个视图方向将元器件移动至aoi检测的目标位置。
12、在本发明的微小组件柔性化自动组装设备中，进一步的，所述协作机械臂单元包括两组协作机械臂，两组协作机械臂通过对元器件翻转抓取，对元器件第六个视图方向进行拍摄检测。
13、在本发明的微小组件柔性化自动组装设备中，进一步的，所述组装单元还包括对传送皮带上的元器件进行拍摄的组装定位相机，所述空间三坐标移动系统根据组装定位相机获取元器件在传送皮带上的型号、姿态以及位置信息定位抓取元器件。
14、在本发明的微小组件柔性化自动组装设备中，进一步的，所述传送单元包括至少两条平行的传送皮带，所述传送皮带为透明皮带，在放置元器件的上层皮带下方设有背光源。
15、在本发明的微小组件柔性化自动组装设备中，进一步的，所述传送单元还包括固定朝上拍摄被抓取元器件姿态的组装下相机，且所述空间三坐标移动系统的抓取移动末端设置成旋转头，所述旋转头根据组装下相机拍摄的被抓取元器件实时姿态转动调整对应元器件在治具上组装的安装姿态。
16、在本发明的微小组件柔性化自动组装设备中，进一步的，所述协作机械臂和空间三坐标移动系统的抓取移动末端均采用快换夹具头，设备还包括分别用于协作机械臂和空间三坐标移动系统更换不同夹具头的夹具库单元。
17、在本发明的微小组件柔性化自动组装设备中，进一步的，所述治具上下料单元的治具皮带为两组平行布置的传输皮带，所述治具两端搭放在两组传输皮带上输送，所述治具抬升机构采用布置在两组传输皮带之间的直线升降驱动器，所述治具夹紧机构包括通过将治具夹紧的夹紧块，所述夹紧块的夹紧空间位于直线升降驱动器的上方，且所述夹紧块布置在平面移动对位板上，所述治具夹紧机构上方设有对夹紧后的治具进行定位拍摄的治具定位相机，所述平面移动对位板根据治具定位相机获取的治具实时位置校正治具相对于元器件的组装位置。
18、本发明还公开了使用上述设备进行微小组件的柔性化自动组装方法，具体包括如下步骤：
19、步骤一、元器件供上料，将组件组装所需的元器件分类放置在供料单元的柔性振动盘中，所述柔性振动盘通过振动将盘内同一类型元器件分离平铺；
20、步骤二、治具上料，将用于元器件组装定位的治具置于治具上下料单元的治具皮带上，通过治具抬升机构将治具皮带上的治具抬升至治具夹紧机构夹紧，并校正治具相对元器件的组装位置；
21、步骤三、元器件aoi检测，协作机械臂单元的协作机械臂根据柔性振动盘中待抓取的元器件型号从夹具库单元选取对应的夹具头，再根据元器件的型号、姿态以及位置信息从柔性振动盘内抓取元器件移动至aoi检测单元的aoi检测目标位置，通过协作机械臂之间的翻转抓取对元器件所有侧面进行拍摄检测，协作机械臂单元将aoi检测合格的元器件移动至传送单元的传送皮带上，aoi检测不合格元器件移动至传送单元的抛料盒分类放置；
22、步骤四、元器件对位组装，组装单元的空间三坐标移动系统根据传送皮带上待组装的元器件型号从夹具库单元选取对应的夹具头，再根据元器件型号、姿态以及位置信息从传送皮带上抓取元器件，校正元器件在治具上组装的安装姿态后移动放入组装位置的治具上；
23、步骤五、治具下料输出，重复步骤四完成治具上所有元器件的组装后，治具夹紧机构松开组装位置上的治具，通过治具抬升机构将完成所有元器件组装的治具下降至治具皮带上，通过治具皮带输出完成所有元器件组装的治具进行后续加工。
24、本发明采用上述技术方案具有如下有益效果：
25、(1)本发明的柔性化自动组装设备针对组件组装的微小元器件，通过供料单元进行分类上料，实现了后续aoi检测以及传送单元、组装单元对元器件的精准配送，采用治具上下料单元对元器件组装定位的治具进行自动定位匹配，无论是元器件的抓取检测、安装还是治具的定位均能自动实现，提高了组件组装的自动化装配效率。
26、(2)本发明的柔性化自动组装设备采用先进的协作机械臂单元辅助aoi检测单元，集成两组协作机械臂与五个高精度检测相机，实现元器件的全方位视觉检测。通过两组协作机械臂精准的翻转抓取，结合协作机械臂的灵活运作，能够覆盖元器件全部六个侧面的外观检测，且检测过程中，协作机械臂可动态调整检测位姿，实现元器件的360度全面检测，显著提升组件组装的元器件质量检测效率与准确性。
27、(3)本发明对微小组件的柔性自动化组装过程，无论是治具的上下料，还是元器件的自动匹配，均通图像采集技术对元器件和治具进行数据采集，通过图像处理技术实现元器件的表面质量检测、元器件以及治具的位置和姿态调整定位，减少了人工检测和定位的视觉误差。
28、(4)本发明所有抓取元器件的执行部件均采用快换头机构，支持快速更换多样夹具头，并配备夹具库单元存储多种类型夹具，包含但不限于气动夹具头、机械夹具头、仿形夹具头等，结合柔性振动盘供料与高精度的视觉定位技术，双重优化供料与夹取机制，针对品类繁多、形状各异、尺寸微小的各类元器件，实现精准、无损抓取，显著提升设备对复杂元件的兼容性与操作效率，整体强化了设备的灵活性与适用性。
29、总上所述，本发明的微小组件柔性化自动组装设备及其组装方法提供了一种针对微型元器件的柔性化自动组装方案，集供料、精密检测、智能转运与高效组装于一体，可以适应多样化生产需求，组件组装全程无人工介入，依托高精度机械臂与自动光学检测(aoi)，确保组装质量卓越，提高了微小组件自动化组装的生产效率，提升了生产精度与效率，在芯片组装等微小组件组装生产领域具有广阔应用前景。
30、以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
1.微小组件柔性化自动组装设备，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的微小组件柔性化自动组装设备，其特征在于：所述柔性振动盘设有对盘内元器件进行拍摄的供料定位相机，所述协作机械臂根据供料定位相机获取分离平铺后元器件的型号、姿态以及位置信息定位抓取元器件。
3.根据权利要求1所述的微小组件柔性化自动组装设备，其特征在于：所述aoi检测单元包括五组固定的检测相机，五组所述检测相机分别从元器件六视图中的五个视图方向对元器件进行拍摄检测，所述协作机械臂从第六个视图方向将元器件移动至aoi检测的目标位置。
4.根据权利要求3所述的微小组件柔性化自动组装设备，其特征在于：所述协作机械臂单元包括两组协作机械臂，两组协作机械臂通过对元器件翻转抓取，对元器件第六个视图方向进行拍摄检测。
5.根据权利要求1所述的微小组件柔性化自动组装设备，其特征在于：所述组装单元还包括对传送皮带上的元器件进行拍摄的组装定位相机，所述空间三坐标移动系统根据组装定位相机获取元器件在传送皮带上的型号、姿态以及位置信息定位抓取元器件。
6.根据权利要求5所述的微小组件柔性化自动组装设备，其特征在于：所述传送单元包括至少两条平行的传送皮带，所述传送皮带为透明皮带，在放置元器件的上层皮带下方设有背光源。
7.根据权利要求6所述的微小组件柔性化自动组装设备，其特征在于：所述传送单元还包括固定朝上拍摄被抓取元器件姿态的组装下相机，且所述空间三坐标移动系统的抓取移动末端设置成旋转头，所述旋转头根据组装下相机拍摄的被抓取元器件实时姿态转动调整对应元器件在治具上组装的安装姿态。
8.根据权利要求1所述的微小组件柔性化自动组装设备，其特征在于：所述协作机械臂和空间三坐标移动系统的抓取移动末端均采用快换夹具头，设备还包括分别用于协作机械臂和空间三坐标移动系统更换不同夹具头的夹具库单元。
9.根据权利要求1所述的微小组件柔性化自动组装设备，其特征在于：所述治具上下料单元的治具皮带为两组平行布置的传输皮带，所述治具两端搭放在两组传输皮带上输送，所述治具抬升机构采用布置在两组传输皮带之间的直线升降驱动器，所述治具夹紧机构包括通过将治具夹紧的夹紧块，所述夹紧块的夹紧空间位于直线升降驱动器的上方，且所述夹紧块布置在平面移动对位板上，所述治具夹紧机构上方设有对夹紧后的治具进行定位拍摄的治具定位相机，所述平面移动对位板根据治具定位相机获取的治具实时位置校正治具相对于元器件的组装位置。
10.微小组件柔性化自动组装方法，其特征在于：采用权利要求1-9中任一项所述的设备，具体包括如下步骤：
