ربات و اتوماسیون در تولید الکترونیک
امروزه، ربات‌های خودکار با ظرفیت بسیار بالا در تولیدات صنایع الکترونیکی استفاده می‌شوند و قابلیت کاربرد در تقریباً هر مرحله‌ای از چرخه تولید کلی را دارند. حوزه‌های کاربرد معمول شامل تولید مؤلفه‌ها، انتقال و قرار دادن، تجمیع مؤلفه‌های کوچک بر روی PCBها، اعمال چسب، بازرسی، آزمایش، بسته‌بندی و … هستند.
چرا باید تولیدات الکترونیک را اتوماتیک کنیم؟
تولیدات الکترونیک به مرور زمان پیچیده‌تر می‌شود، چرا که اندازه مؤلفه‌ها و مدارها ادامه می‌یابد. تراکم بالای مؤلفه‌ها، فاصله‌های کوچک، لایه‌های چندگانه، و قطعات کوچک و حساس که نیاز به قرارگیری دقیق دارند، تنها چند مشکل از مشکلاتی هستند که تولیدکنندگان در ساخت محصولات با آنها روبرو می‌شوند.
چنین مشکلاتی احتمالاً چالش‌هایی را ایجاد خواهند کرد که ممکن است فرآیند تجمیع و آزمایش محصولات را کند کنند. همچنین، حساسیت مدارها نیازمند مراقبت ویژه است، اما حتی با این وجود، احتمال وجود خطاها، اتلاف و عدم کارآمدی وجود دارد. با افزایش رقابت و افزایش تقاضا برای ویژگی‌ها و محصولات جدید، تولیدکنندگان باید به دنبال راهکارهای نوآورانه و کارآمد باشند.
بطور کلی، اتوماسیون فرآیندها و کیفیت محصولات را بهبود می‌بخشد و هزینه‌های عملیاتی و تولید را کاهش می‌دهد. هنگامی که به خوبی پیاده‌سازی می‌شود، این منجر به کاهش هزینه‌های تولید می‌شود و تولیدکنندگان می‌توانند این مزیت را به مشتریان خود انتقال دهند.
اتوماسیون رباتیک به تقریباً تمام مراحل چرخه تولیدات الکترونیکی اعمال می‌شود. از جمله حوزه‌های اصلی می‌توان به کنترل و جابه‌جایی مواد و مؤلفه‌ها، خطوط تجمیع، حکاکی، بازرسی، آزمایش و … اشاره کرد. از آنجایی که بیشتر این آزمایش‌ها تکراری هستند، ربات‌ها می‌توانند هزینه‌های نیروی کار را به طور قابل توجهی کاهش دهند، با کاهش تعداد کارمندان، افزایش زمان تولید و کاهش خطاها و اتلاف.
رسیدگی به قطعات حساس
با استفاده از حسگرها و دیگر فناوری‌ها، ربات‌ها می‌توانند مؤلفه‌ها را برداشته و در مکان دقیق قرار دهند، زیرمجموعه‌ها، اتصال‌دهندگان، صفحات نمایش و سایر قطعات حساس را ایجاد کنند. وظایف دیگر اتوماتیک شامل رسیدگی به PCBها و جمع‌آوری و پوشش دقیق آنها، اعمال مهره‌ها، افزودن چسب‌ها، علاوه بر بازرسی و آزمایش بر روی برد‌ها و سیستم‌های کامل می‌شوند.
تجمیع برد‌های الکترونیک
در حین فعالیت‌های انتخاب و قرار دادن، ربات‌ها به دوربین‌های با وضوح بالا برای دیدن و تأیید ویژگی‌های فیزیکی مؤلفه‌ها اعتماد می‌کنند. سپس از حسگرهای فشار بر روی بازوهای ربات استفاده می‌کنند تا اطمینان حاصل کنند که تنها فشار لازم را در هنگام دستکاری و جا به جا کردن قطعات بر روی PCB اعمال می‌کنند. با دید و بازوهای انعطاف‌پذیر، ربات‌ها می‌توانند بیشتر کارهای فیزیکی را، مانند انسان‌ها، به صورت موثرتر و سریع‌تر انجام دهند.
بررسی و آزمایشات اتوماتیک
پیچیدگی رو به افزایش مدارها تقاضا برای بررسی و آزمایشات اتوماتیک را افزایش داده است. معمولاً، آزمایش مدارهای امروزی که تجمیع بالای مؤلفه‌ها و فضاهای کوچک را در کنار ICهای بزرگ با پین‌ها و ارتباطات غیرقابل رویت نیاز دارند، تقریباً با چشم غیرمسلح غیرممکن است. برای پاسخ به این چالش‌ها، تولیدکنندگان به آزمایشات اتوماتیک روی آورده‌اند.
روش‌های معمول شامل استفاده از بررسی‌های بصری اتوماتیک (AOI)، بررسی‌های اتوماتیک اشعه ایکس (AXI) و غیره هستند. ربات‌ها با دوربین‌های نصب شده بر بازو می‌توانند مونتاژ‌های الکترونیکی را بصری بررسی کنند تا از ترتیب صحیح مؤلفه‌ها و ویژگی‌های فیزیکی دیگر اطمینان حاصل شود.
علاوه بر بررسی‌های بصری، آزمایشات برقی اتوماتیک نیز وجود دارند، مانند پروب پروازی رباتیک برای تأیید اتصالات و تأیید اینکه مدارها به عنوان انتظار کار می‌کنند. علاوه بر این، بازوهای رباتیک اتوماتیک با دوربین‌های مادون قرمز متصل می‌توانند برد قدرتی را برای نقاط داغ و مشکلات حرارتی دیگر بررسی کنند.
یکی از مزایای اصلی استفاده از اتوماسیون، قابلیت تجهیزات آزمایش رباتیک برای دسترسی به فضاهای تنگ در حالی که عوامل انسانی را حذف می‌کند است. این امکان خطرات خرابی تصادفی قطعات، شوک‌های الکتریکی یا سوختن را کاهش می‌دهد. همچنین، برای آزمایش‌های تکراری، به خصوص برای تأیید اینکه یک مشکل رفع یا تعمیر شده است، دقیق‌تر است.
بسته‌بندی اتوماتیک
بسته‌بندی اتوماتیک سبب بهبود یکنواختی، سرعت، کارایی و بهره‌وری فضا شده است. همچنین، این باعث کاهش خطرات آسیب‌های احتمالی می‌شود، مانند شکستگی‌هایی که ممکن است ناشی از برخورد یا خطای انسانی باشد. همچنین، خطرات آسیب به قطعات و مونتاژ‌های حساس ناشی از میدان‌های الکترواستاتیک پراکنده کاهش می‌یابد.
به عنوان یک نتیجه، اتوماسیون در تولیدات الکترونیکی نه تنها به بهبود کارایی و دقت فرآیندها کمک می‌کند، بلکه ایمنی و محافظت از مواد حساس نیز تضمین می‌شود. این ابزارهای رباتیک هوشمند، با ترکیب دید بصری، حسگرها و بازوهای انعطاف‌پذیر، توانایی اجرای فعالیت‌های مختلف در مراحل مختلف تولید را دارند و به تولیدکنندگان این امکان را می‌دهند که با چالش‌های پیچیدگی و نیازهای رو به افزایش در صنعت الکترونیک مواجه شوند.
مزایای ربات‌های اتوماتیک در صنعت الکترونیک
تولید اتوماتیک مجموعه‌ای گسترده از مزایای هزینه‌ای، کیفیتی، انعطاف‌پذیری و ایمنی را ارائه می‌دهد. بر خلاف انسان‌ها، آنها می‌توانند به صورت پیوسته همان وظیفه را انجام دهند بدون اینکه خسته شوند، نیاز به استراحت داشته باشند یا اشتباه کنند. همچنین، اتوماسیون به ارتقاء زمان کارکرد کمک می‌کند و از این راه بهبود بهره‌وری افزوده می‌شود.
ربات‌ها همیشه در روشی ثابت در انجام وظایف خود هستند و این به آنها این توانایی را می‌دهد که مونتاژ‌های الکترونیکی را تولید کنند که همانند هم هستند و با کیفیت بالا. علاوه بر این، اتوماسیون تولید را افزایش می‌دهد در حالی که عیوب تولید، اتلاف مواد و بازگشت، کاهش می‌یابند.
بیشتر بازوهای رباتیک انعطاف‌پذیر، سبک و آسان در استقرار و سازگار با نیازهای مختلف کاربردی هستند. بنابراین، تولیدکنندگان نیازی به تغییر دادن چیدمان خطوط تولید ندارند، که زمان و فضا را صرفه‌جویی می‌کند.
علاوه بر بهبود تولید و دقت، ربات‌های اتوماتیک خطرات ایمنی را به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌دهند. این مخصوصاً زمانی صدق می‌کند که وظایفی انجام می‌دهند که در غیر اینصورت نیاز به نزدیک شدن کارمندان به ماشین‌آلات یا محیط‌های خطرناک دارند.
روندهای اتوماسیون و ربات‌ها
تقاضا برای اتوماسیون و ربات‌ها در تولیدات الکترونیک افزایش یافته است. در حال حاضر، حدود 22% از کل حمل و نقل ربات‌ها به این صنعت اختصاص دارد – تنها دومین حجم پس از صنعت اتومبیل (33%) که به مدت طولانی مصرف‌کننده اصلی بوده است. با این روند، صنعت الکترونیک احتمالاً جایگزین صنعت اتومبیل خواهد شد و به بزرگترین بازار برای ربات‌های صنعتی و همکار تبدیل خواهد شد.
همانطور که قیمت‌ها ادامه می‌یابد، شرکت‌های کوچک و متوسط در حال اتوماسیون فرآیندهای خود هستند. دسترسی به مهارت‌های فنی مناسب و ارزان برای پیاده‌سازی، ادغام، عملکرد و نگهداشتن و نگهداری سیستم‌های اتوماسیون و رباتیک نیز انگیزه‌دهنده است.
دیگر عواملی که به اتخاذ این فناوری‌ها کمک می‌کنند عبارتند از:
- انعطاف‌پذیری و سهولت ادغام با سیستم‌های موجود
اکنون، انعطاف‌پذیری، برنامه‌نویسی آسان و قابلیت سازگاری با طراحی‌ها یا نیازهای جدید محصول، تولیدکنندگان الکترونیک را قادر می‌سازد که بیشتر وظایف دستی را اتوماتیک کنند. ربات‌ها و راهکارهای اتوماسیون هوشمند نیاز به جایگزینی هنگام تغییر طراحی محصول را ندارند – تنها نیاز به بازبرنامه‌نویسی و تعویض تعداد کمی از قطعات مانند بازوها دارند.
ربات‌های امروزی انعطاف‌پذیرتر هستند و به تولیدکنندگان این امکان را می‌دهند که آنها را برای انجام یک دسته گسترده از وظایف مختلف استفاده کنند، جریان‌های کاری را بهینه‌سازی کنند و ظرفیت را بدون وابستگی به مدل‌های گران قیمت اتوماسیون ثابت افزایش دهند. ربات های شرکت پایوربوتیکس منعطف بوده و همگام با نیاز صنایع الکترونیک برنامه نویسی می شود.
- توانایی انجام وظایف پیچیده
استفاده از هوش مصنوعی و حسگرها به ربات‌ها و دستگاه‌های اتوماتیک این امکان را می‌دهد که یاد بگیرند و تطابق پیدا کنند تا وظایف مختلف را انجام دهند و با تغییرات در تنوع وظایف سر و کار دارند. آنها همچنین می‌توانند به تغییرات محیطی تطبیق یابند. ربات داده‌هایی تولید می‌کند که می‌تواند به اپراتورها کمک کند تا بهینه‌سازی و بهبود حداکثر بهره‌وری، کارایی و بهینه‌سازی را انجام دهند. ربات‌های اتوماتیک مدرن قادرند که وظایف دقیق و پیچیده را با دقت انجام دهند.
در حالی که برخی از ربات‌ها تنها قادر به انجام یک وظیفه خاص در یک زمان هستند، برخی دیگر می‌توانند چندین وظیفه را به صورت همزمان انجام دهند، به گونه‌ای که تعدادی از وظایف مختلف را انجام داده و در نتیجه سرعت را افزایش دهند و نیاز به فضا را کاهش دهند.
افزودن اینترنت اشیاء (IoT) به کارخانه‌ها و فضاهای اتوماتیک امکان نظارت بر سیستم‌ها، شرایط و نیازهای نگهداری را فراهم می‌کند. این امکان را به تولیدکنندگان می‌دهد که همچنین سیستم‌ها، شرایط و نیازهای نگهداری را نظارت کنند و از این طریق فرصت‌های بهینه‌سازی را شناسایی کنند تا عملکردهای خود را بهبود بخشند.
- ربات‌های همکار با انسان
ربات‌ها از حسگرها استفاده می‌کنند تا تصادفات ممکن را تشخیص داده و با کاهش سرعت یا تغییر مسیر از آنها جلوگیری کنند. این امکان را فراهم می‌کند که تولیدکنندگان از ربات‌ها برای انجام برخی از وظایف در خطوط تولید دستی استفاده کنند که برای شرکت‌های کوچک که نمی‌توانند یا نمی‌خواهند سیستم‌های کاملاً یکپارچه را مستقر کنند، مفید است.