專利名稱：閉環(huán)卷盤設置驗證和跟蹤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在制造工藝中操作元件的自動化設備和系統(tǒng)，尤其涉及一種用于自動檢測此類元件到達和離開如供給器上的一位置、例如元件卷盤的閉環(huán)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當前，各種置放設備供應商都提供用于其元件置放設備的驗證系統(tǒng)。這些系統(tǒng)用于驗證對將要制造的特定產(chǎn)品，在正確的供給器位置提供正確的零件號。這些驗證系統(tǒng)中的大多數(shù)不是完全閉環(huán)，并且要求某些程度上的操作人員的干預，這可能成為潛在錯誤的來源。例如，這些系統(tǒng)通常要求操作人員在持有所選元件的容器，例如卷盤(reel)和匣(tray)，與其將安裝的供給器之間作出關(guān)聯(lián)。一旦將供給器安裝到機器上，則對供給器位置或供給器槽進行讀取或檢測，并且通過將供給器槽與供給器相鏈接并且間接連接至容器及其元件來執(zhí)行所述驗證過程。
在于2001年11月1日以Cogiscan Inc.的名義公布的PCT公開案WO 01/82009中揭示了一種生產(chǎn)線驗證系統(tǒng)，其提供可對正確的元件被用于置放機上正確位置進行驗證的能力，而且還提供一種用于對在裝配線上的每個機器上使用正確的工具、化學制劑和程序的進行驗證的方法。此系統(tǒng)以開環(huán)構(gòu)造運行。PCT公開案WO Q1/82009對應于在2003年6月5日以Monette等人的名義公布的美國專利申請案US2003/0102367，該申請案以引用的方式并入本文。
在于2004年8月19日仍以Cogiscan Inc.的名義公布的PCT公開案WO 04/70484中揭示了一種供給器驗證系統(tǒng)，其可自動提供一種用于識別供給器到達和離開供給器槽或元件置放機上的位置的供給器檢測系統(tǒng)。在該揭示的系統(tǒng)中，操作人員需要在元件卷盤與其將安裝的供給器之間作出關(guān)聯(lián)，以便實施所述驗證系統(tǒng)。
因此，需要一種閉環(huán)檢測、識別和驗證系統(tǒng)以便解決上述系統(tǒng)的前述及其它缺陷。換句話說，需要一種閉環(huán)系統(tǒng)來減少元件和/或元件容器識別和驗證過程中的操作人員的干預，由此減少與其相關(guān)的潛在錯誤。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，其用于檢測元件在制造工藝中某一位置處的存在與否。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于在制造工藝中的各種位置監(jiān)視元件的閉環(huán)方法。
本發(fā)明的又一目的是提供一種用于制造工藝中元件的閉環(huán)操作的裝置。
因此，根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于監(jiān)視容器在制造工藝中各位置的存在的閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，所述容器用于承載該制造工藝中所使用的元件并且用于向該制造工藝提供元件，所述系統(tǒng)包括位于每個容器上的至少一個可檢測元件以及至少一個適于在每個位置檢測所述可檢測元件的讀取器，所述讀取器自動檢測容器在所述位置處的存在。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種用于在制造工藝中的各種位置監(jiān)視元件的閉環(huán)方法，所述元件由專用容器承載，該方法包含以下步驟a)為每個容器提供至少一個可讀標簽，并且提供至少一個適合于自每個所述各種位置檢測和讀取所述標簽的讀取器；b)向每個標簽分配一容器身份，使得給定容器與由其承載的元件的識別特征相關(guān)聯(lián)；c)使用所述至少一個讀取器檢測所述容器在各種位置處的存在；以及d)根據(jù)所述身份識別所述各種位置中每一處的元件以便對其進行監(jiān)視。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種用于制造工藝中元件的閉環(huán)操作的裝置，通過相應的元件容器為所述工藝提供所述各種元件，每個容器包括相應的標簽，所述裝置包含一處理站、至少兩個元件輸入位置以及一監(jiān)視站，每個所述輸入位置包括至少一個與所述監(jiān)視站通信的讀取器，每個所述讀取器適合于對所述標簽進行檢測，由此自動檢測給定元件容器在給定位置處的存在，并且將所述存在傳遞至所述監(jiān)視站。


已經(jīng)一般地描述了本說明，現(xiàn)在參考實施例和附圖來具體描述本發(fā)明。在附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個說明性實施例的裝配有許多監(jiān)視和控制系統(tǒng)的制造工廠的方塊圖。
圖2為根據(jù)圖1所示說明性實施例的控制和監(jiān)視系統(tǒng)的方塊圖。
圖3為根據(jù)圖1所示說明性實施例展示如何傳遞和處理所收集的信息的方塊圖。
圖4為根據(jù)圖1所示說明性實施例的例示性PCB制造站的示意圖，所述PCB制造臺實施一閉環(huán)元件位置檢測和識別系統(tǒng)。
圖5為根據(jù)圖1所示說明性實施例的安裝于供給器上的元件卷盤的示意性透視圖。
圖6為根據(jù)圖1所示說明性實施例的安裝在供給器組中的相應的供給器上的一組元件卷盤的示意性透視圖。
圖7為根據(jù)圖1所示說明性實施例的包含RFlD標簽的元件卷盤之部分的示意圖。
圖8A和8B提供本發(fā)明的一個替代說明性實施例，其中圖8A為卷盤-供給架的正視圖，該卷盤-供給架中未承載所述卷盤，而是在其下部位置展示其卷盤支持器；圖8B為圖8A所示卷盤架的一個卷盤支持器的側(cè)視圖，其上具有一個卷盤并且顯示在其上部(虛線)和下部(實線)位置。
圖9為一方塊圖，其根據(jù)圖1所示的說明性實施例展示了元件置放機的各種元件以及其中的檢測和識別數(shù)據(jù)的傳遞。
具體實施例方式
本發(fā)明為前述PCT公開案WO 01/82009中所公開的生產(chǎn)線驗證系統(tǒng)和前述PCT公開案WO 04/70484中所揭示的供給器檢測系統(tǒng)的延伸，因為本發(fā)明提供了一種用于元件跟蹤和驗證過程的閉環(huán)方案。此方案包括一些對其價值有貢獻的獨特的特征，并且這些特征為本發(fā)明的一部分。
本發(fā)明所揭示的系統(tǒng)使用自動化裝置來識別物體到達和離開供給區(qū)內(nèi)的供給器。這些物體可包括，例如，但非局限于容器，例如元件卷盤、匣或支架，其用于將所選元件保存在其中或其上并且為向這些元件提供到供給區(qū)內(nèi)的供給器的通路。此供給區(qū)可含有多個位置和選擇性耦接至其上的多個供給器，利用本發(fā)明，可自動識別哪個位置正由供給器使用以及由可檢測的容器保存且與其相關(guān)聯(lián)的什么元件正由每個供給器所饋送。
此外，本文所揭示的系統(tǒng)可使用類似的自動化裝置來識別物體到達和離開材料加工工具和/或處理化學制劑的任何儲存或處理區(qū)。
更具體地說，典型的元件置放機器包括一個或多個供給區(qū)。取決于機器供應商，每個供給區(qū)可持有處于各自位置處的許多供給器和/或供給器組(feeder banks)。每個供給器通常將保存一個或多個元件帶卷(tape & reel)，一個或幾個元件匣，或用于將元件保存在其中或其上的任何其它類型的容器。盡管對所述系統(tǒng)的下列描述是針對于一種具有含以帶卷形式封裝的元件的供給器的元件置放機，但是易于了解，所述系統(tǒng)還能夠處理以匣、架等包裝的元件。
為了向該系統(tǒng)提供自動化檢測和識別裝置，本文所示的說明性實施例展示了射頻識別(RFID)技術(shù)的應用。RFID技術(shù)的確極為有趣并且可有效用于此系統(tǒng)，因為例如在容器置換和變化期間，其可提供有效的方式來消除容器識別和自動元件驗證過程中的操作人員干預。
不同于條形碼標簽和其它此類識別系統(tǒng)，RFID技術(shù)可自動實施而無需操作人員干涉并且可提供各種數(shù)據(jù)讀取、寫入和變更特征和選項。一般而言，RFID系統(tǒng)包含兩個元件發(fā)送應答器，其位于將要識別的物體上；以及詢問器或讀取器，取決于所用的設計和技術(shù)，其可為讀取裝置或?qū)懭?讀取裝置(此處應注意，根據(jù)一般用途，數(shù)據(jù)捕獲裝置總是被稱為讀取器，不論其為只讀裝置或讀取/寫入裝置)。
發(fā)送應答器代表RFID系統(tǒng)的實際數(shù)據(jù)-承載裝置，其通常由一耦合元件(例如天線)和一電子微芯片構(gòu)成，在此類通常無需遠程RF通信的系統(tǒng)中，發(fā)送應答器通常是無源的(無需直接的電壓供給/電池)，換句話說，只有當處于讀取器的詢問區(qū)內(nèi)時，發(fā)送應答器才會被激活。讀取器借助耦合單元通過傳輸?shù)剿霭l(fā)送應答器的實際的時序脈沖和數(shù)據(jù)將激活發(fā)送應答器所需的功率供應至所述發(fā)送應答器。在所揭示的系統(tǒng)中，也可考慮有源發(fā)送應答器。
該發(fā)送應答器還包括用于所述電子裝置和相關(guān)耦合元件的保護性包裝。應理解，所述發(fā)送應答器可被整合入一機械結(jié)構(gòu)以便于將其附著至將要識別的物體上。取決于各個應用的最實用和最節(jié)約的方案，所述附著方法可以是臨時的或永久的。
取決于所使用的設計和技術(shù)，所述詢問器或讀取器可為讀取裝置或為讀取/寫入裝置。讀取器通常包含射頻模塊(發(fā)送器和接收器)、控制單元以及用于與發(fā)送應答器無線通信的耦合元件(例如天線)。可為每個發(fā)送應答器提供讀取器，或者可使用單一讀取器卡來多路傳輸來自連接至其上的多個讀取器天線的通信并且與多個發(fā)送應答器進行通信。通過使用多路復用卡，多個發(fā)送應答器可與單一讀取器卡交互作用，從而減少給定系統(tǒng)中所需的硬件元件的數(shù)量。最后，讀取器和/或讀取器卡可配備有附加的通信接口(例如并行端口或串行端口)以實現(xiàn)將數(shù)據(jù)傳遞至其它系統(tǒng)和聯(lián)網(wǎng)的站(例如，個人電腦、機器人控制系統(tǒng)、本地數(shù)據(jù)庫或全局數(shù)據(jù)庫、本地監(jiān)視站或遠程監(jiān)視站，等等)。
如前述，RFlD技術(shù)可提供實施物體識別和驗證過程的有效手段。如熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解，其它此類技術(shù)也可在所揭示的系統(tǒng)中實現(xiàn)類似的結(jié)果，而不會背離本揭示內(nèi)容的總體范圍和精神。
現(xiàn)參照圖1，其中根據(jù)本發(fā)明的一個說明性實施例描述了一種用于元件檢測、識別和驗證的閉環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通常使用數(shù)字10來表示。
在圖1中，說明一個包含許多的級或站S1、S2、S3、S4、S5和S6的制造工廠。在此說明性實施例中，每個級S1、S2、S3、S4、S5和S6涉及例如原材料和/或元件(例如零件和/或產(chǎn)品組件，如PCB元件)等輸入材料的接收、處理操作(例如PCB制造)和輸出材料(例如裝配好的PCB)的發(fā)出。監(jiān)視和控制數(shù)據(jù)系統(tǒng)12被展示為集成入各個級S1、S2、S3、S4、S5和S6以便識別將要在其上進行處理的元件和輸入材料。如前述，可通過含各種識別信息的RFID標簽對所述元件和輸入材料進行標記。這些標簽可被裝到容器上，所述容器在處理操作期間保存所述元件并且可以通過供給器和/或供給器組將其提供至所述站。
可通過共用中央控制器14和相關(guān)的數(shù)據(jù)庫16將一些系統(tǒng)12鏈接在一起，而其它站，例如S6，可充當獨立站并且可任選地通過專用本地網(wǎng)或全局網(wǎng)與其它站進行數(shù)據(jù)通信。此允許鏈接的系統(tǒng)12共用在級S1、S2、S3、S4、S5處本地收集的數(shù)據(jù)以及在級S6處通過專用網(wǎng)路收集的數(shù)據(jù)。然而，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，此類通信無需通過網(wǎng)絡自動傳遞，因為數(shù)據(jù)修改可被印記在RFID標簽上并且當容器在工序中的各級間轉(zhuǎn)移時可被傳遞到隨后的各級。
參照圖2，每個系統(tǒng)12可有利地與多種外圍設備接口連接以便收集與多種應用相關(guān)的大量數(shù)據(jù)。讀取器可讀取標簽上所含的信息并且將所述信息傳遞至所述控制器和專用軟件?；蛘?，讀取器可讀取標簽上寫入的標簽序列號以及為其預備的中央或本地數(shù)據(jù)庫中與其相關(guān)的交叉參考信息。通過使用后一種方法，所述標簽上只需儲存更少的數(shù)據(jù)并且只需將更少的數(shù)據(jù)傳遞至所述讀取器。隨后，可將上述軟件用于監(jiān)視和控制下列適用的項目1)排出路由安排；2)將在各級消耗的材料或元件和/或原材料的編目管理；3)特定針對于將在各級由設備進行處理的多種輸入材料或元件之一的處理設備配置；4)所述元件至少之一的品質(zhì)；以及5)上述元件的至少之一在環(huán)境中的暴露，該元件由于暴露于此環(huán)境而具有可變的品質(zhì)。
仍參照圖2，系統(tǒng)12可與測試裝置接口連接以便自動執(zhí)行適合的任務，測試裝置如X射線測試裝置、溫度傳感器、濕度傳感器、路由選擇裝置和設備配置裝置。品質(zhì)監(jiān)視可涉及對給定環(huán)境下的溫度和濕度以及元件在此環(huán)境中的暴露時間的監(jiān)視?？赏ㄟ^傳感器自動完成數(shù)據(jù)收集，或者可通過將收集的數(shù)據(jù)手動輸入系統(tǒng)12而手動完成。
舉例而言，所述品質(zhì)監(jiān)視可用于濕敏感裝置、易腐產(chǎn)品以及用于組裝電子元件的各種膠，其中所述易腐產(chǎn)品為如肉類或如乳酪等其它食品，這些食品需要在預定時期內(nèi)暴露于特定的環(huán)境。例如，所述膠通常保存在冷凍裝置內(nèi)且具有預定的預期壽命。在自冷凍裝置移出后的某一時期內(nèi)，所述膠不能被使用，并且只能在該時期之后的有限時期被使用。通過結(jié)合本文所揭示自動化元件檢測、識別和驗證系統(tǒng)來監(jiān)視這些諸參數(shù)，可增強工序監(jiān)視和工序最佳化，并且可通過最少的操作人員干預來執(zhí)行。此外，可通過品質(zhì)評估數(shù)據(jù)對各種元件容器上的RFID標簽進行周期性更新，或者在對其元件進行處理時執(zhí)行實時更新，或者同樣地，可使數(shù)據(jù)與給定容器或元件組的序列號相關(guān)聯(lián)并且在本地或全局數(shù)據(jù)庫中對其進行更新以便將來參考。
此外，附加的RFlD標簽可被合并入系統(tǒng)10以便增強自動化。例如，為了在級S提供加工工具的自動設置配置，可以RFID標簽對設備進行標記，使得控制器和相關(guān)軟件能夠根據(jù)自元件容器上的標簽獲得的數(shù)據(jù)適當?shù)嘏渲迷撛O備，其中所述標簽用于標識將要處理的元件和作用于該元件的設備或加工工具。
現(xiàn)參照圖3，中央控制器14還可包括數(shù)據(jù)集成器18、監(jiān)視和控制處理器20以及顯示裝置22，其中提供所述數(shù)據(jù)集成器18以使能夠以有效且實用的方式來收集通過系統(tǒng)12收集的數(shù)據(jù)。提供所述顯示裝置22以使操作人員能夠容易地獲得由系統(tǒng)12收集的數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的給定信息。
此外，多個控制器和數(shù)據(jù)庫可被合并入一全局監(jiān)視網(wǎng)絡系統(tǒng)，所述系統(tǒng)可提供對所述工藝中各個步驟的全面訪問并且對全局跟蹤和監(jiān)視數(shù)據(jù)庫的訪問。舉例而言，此全局系統(tǒng)可用于進行效率和生產(chǎn)率測量并且實施各種庫存跟蹤和監(jiān)視方案。
在圖4所示的例示性實施例中，系統(tǒng)10用于在元件置放站S處進行元件和材料驗證，換句話說，將元件置放機30用于印刷電路板(PCB)的制造。如前述且如熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員所易于了解，可使用其它類型的元件置放機來實施系統(tǒng)10，或者完全實施在需要物體識別、跟蹤和驗證的其它類型應用中。
在圖4中，元件置放機30用于從通過一組安裝于其中的元件卷盤32提供給所述置放機30的一系列元件來制造PCB。如圖所示，元件置放機30包含供給區(qū)34和處理站36，其中處理站36包括可任選的工序監(jiān)視外圍設備，例如LCD屏38等。站S處還可包括一可任選的本地系統(tǒng)監(jiān)視站40以便監(jiān)視總體制造工序、訪問各種資料和工序數(shù)據(jù)庫、訪問其它聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)視和處理站，等等。
參照圖5和6，通常將元件卷盤32安裝到各自的供給器42，如圖所示，其本身組合入不同的供給器組44。供給器組44被耦接至一所選置放機30的供給區(qū)34，從而可向其供應卷盤32上的元件以進行PBC的逐級制造。
現(xiàn)參照圖6，卷盤32可被安裝到供給器42上的相應的卷盤主軸46上。因此，可通過供給器42和/或供給器組44將布置在纏繞在卷盤32上的元件帶上的元件供應給置放機30。當來自給定卷盤32的所有元件被用完時，可替代地使用新的卷盤32。熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員將易于理解，本系統(tǒng)10中還可考慮其它卷盤安裝和傳送方法。而且，可使用其它類型的元件容器，例如元件匣、架和固定器。
為了實施閉環(huán)檢測、識別和驗證過程，如圖所示，系統(tǒng)10中的每個卷盤32安裝一個RFID標簽48并且以該RFID標簽標識。如前述，這些RF1D標簽或發(fā)送應答器48通常是無源的，且包括電子芯片，用于儲存各種元件數(shù)據(jù)(零件號、批號、供應商、數(shù)量等)，或元件序列號，用于交叉參考儲存在本地或全局數(shù)據(jù)庫內(nèi)的元件信息；以及電子耦合裝置(例如天線)，用于與一讀取器無線通信。可通過手動鍵盤輸入或通過讀取卷盤32上條形碼格式的信息來完成標簽48上的數(shù)據(jù)輸入。由元件制造商或在PCB制造和制造廠接收時載入標簽48的信息可以是靜態(tài)的且在制造過程中保持不變，或者在制造過程中可通過與其交互作用的讀取器對其進行自動變更和更新。
為了在給定工序中對卷盤32進行監(jiān)控，可安裝一組天線以便與安裝在卷盤上的標簽48接口連接并且向系統(tǒng)10提供識別和驗證數(shù)據(jù)，其中每個天線與所選置放機30內(nèi)的各自位置或供給器槽相關(guān)聯(lián)。舉例而言，當將卷盤32安裝到置放機30上的一個特定供給器42時，或者當持有至少一個卷盤32的供給器42或供給器組44被安裝到一特定供給器槽時，與其相關(guān)的天線將檢測卷盤32的存在，并且將其的存在以及儲存在其標簽48中的數(shù)據(jù)傳遞至系統(tǒng)10。類似的，當將卷盤32、供給器42或供給器組44從給定位置移開時，天線將停止檢測標簽48的存在，由此指示卷盤32自特定位置移開。
由于每個天線與一個給定的供給器槽相關(guān)聯(lián)，因此由置放機30執(zhí)行的監(jiān)視軟件將能夠驗證正確的卷盤32是否被用于置放機30內(nèi)的正確位置。所述軟件還能夠卷盤標識來建立溯源性數(shù)據(jù)庫，其可為局部的，或者可通過本地網(wǎng)或全球網(wǎng)在每個處理站和監(jiān)視站之間共享。此外，在任何給定卷盤32自置放機30移開時，通過從置放機獲得每個供給器位置的元件消耗，或者獲得已組裝的PCB的數(shù)量和每個位置所需的元件數(shù)量，該軟件將能夠更新所述給定卷盤32上的元件數(shù)量。如此，可獲得對制造給定產(chǎn)品使用來自哪個容器的哪個元件進行跟蹤和記錄。
為了在置放機如30中實施所述系統(tǒng)10，如圖4所示，可將RFID標簽48圍繞孔50放置在每個卷盤32上，所述孔50用于將卷盤32安裝在供給器42的主軸46上。此外，可以主軸天線取代每個供給器42的主軸46以便與RFID標簽48進行短程通信。易于理解，可考慮其它標簽/讀取器定位和配置而不脫離本揭示內(nèi)容的范圍和精神。
為了在卷盤標簽48與置放機30和系統(tǒng)10之間進行通信，一旦將供給器42耦接至其上，則可將一組選擇的天線，例如形成供給器組44的供給器42的天線，電連接至置放機30中的一個多路復用RF讀取器卡。為了實現(xiàn)此電連接，可在天線和讀取器卡之間手動接線，或者可使用一些機械裝置來使所述連接自動化。舉例而言，可使用彈簧加載式插腳或pogo插腳將供給器42或供給器組44的天線的連接器鏈接至置放機中讀取器卡的相應連接器上?；蛘?，可使用耦接至供給器42或供給器組44以及置放機30的自對準連接器來完成讀取器電路。在另一替代實施例中，可在每個位置使用一RF讀取器，例如在置放機30上的每個供給器位置處或每個供給器42本身之上，由此消除對多路復用天線的需要。而且，可將多路復用讀取器卡與每個供給器組44組合以便加強與其上供給器42的每個天線的通信并且通過單個供給器組連接器將所述通信延伸到置放機30。熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可考慮許多其它天線、RF讀取器和讀取器卡配置及排列而不會脫離本公開的范圍。
例如，在圖6和7的說明性實施例中，天線導線52可跨越供給器42的供給器臂54的長度，并且可通過專用連接器55將其連接在供給器臂54的末端。當供給器42或供給器組44被集成入置放機30時，置放機30內(nèi)的一組對應連接器可與其自對準并且與置放機30內(nèi)的各自RF讀取器或多路復用RF讀取器卡通信以實施所述識別和驗證過程。
在其它實例中，可將讀取器耦接至每個供給器42并且通過本地電池或電源進行供電?？赏ㄟ^每個讀取器的天線檢測安裝在各自供給器42上的卷盤32的標簽48中所儲存的數(shù)據(jù)，并且可使用無線通信技術(shù)與系統(tǒng)10通信，例如藍牙、無線以太網(wǎng)、無線RS-232或其它此類常規(guī)或?qū)Ｓ袇f(xié)議。以此方式，系統(tǒng)10在任何時刻均可獲得給定讀取器42上的卷盤32的位置。隨后，可使用各種檢測和/或識別裝置檢測供給器42的位置以便使其上的卷盤32的位置與特定供給或儲存區(qū)相關(guān)聯(lián)。此供給器檢測裝置可包括單獨的供給器標簽和系統(tǒng)讀取器，或者各種將供給器42鎖定在給定位置的可檢測鎖定機構(gòu)。對于不同組的供給器42和/或供給器組44，也可將天線多路復用和組合技術(shù)應用于此實例。
在圖8A和8B所示的替代說明性實施例中，將置放機30與西門子取放供給卷盤100組合使用(下文論述的原理同樣適用于取放供給匣和其它此類系統(tǒng)的使用)。在此系統(tǒng)中，卷盤100被放置在供給器架(feeder rack)102上，卷盤100的支持器104在任何時刻均可被連接以便用新的卷盤置換任何給定卷盤100，而支持器104保存在供給器支架102內(nèi)。
在此實施例中，RF1D標簽仍可被裝配在卷盤100的主軸孔周圍并且通過各個支持器104的主軸108提供相應天線。如圖所示，使用天線導線將天線連接到支持器連接器106，從而當支持器104處于運轉(zhuǎn)下部位置(圖8B中的實線)時，支持器連接器106和相應支架或置放機連接器110和讀取器之間發(fā)生接觸以便在其間進行數(shù)據(jù)傳送。當支持器104處于上部位置(圖8B中的虛線)使得卷盤100可互換到支架102的外部時，連接器106和110之間的連接斷開且通信丟失，由此指示自所述工序移開所選卷盤100。當支持器104被再次放下且讀取器電路被再次激活時，可再次實施對新卷盤100(若提供)的識別和驗證。
熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，可將其它此類配置用于所述系統(tǒng)，即，可使用不同的元件置放機和卷盤供給機構(gòu)，而不會脫離本公開內(nèi)容的總體范圍和精神。換句話說，可改變和變更導線、連接器、讀取器卡和可能的多路復用器的原來的位置以及其間的各種有線和無線連接方案以便適應各種裝置和系統(tǒng)構(gòu)造和規(guī)格。例如，在所述供給器上可考慮各種天線、連接器和/或讀取器位置和安裝，且在所述卷盤上可考慮各種相應的發(fā)送應答器定位。還可考慮各種連接器和/或數(shù)據(jù)通信方案和機制以便將供給器連接到置放機?？墒褂酶鞣N適合的手段將硬件嵌入或固定/耦接至各種站部件中。
現(xiàn)參照圖9，系統(tǒng)10可實現(xiàn)對卷盤32的連續(xù)(或周期性)自動化識別和監(jiān)視以及對其上元件的驗證。如前述，在第一步驟中，卷盤32可被裝有一RFID標簽48，其中包含元件和工藝信息或用于交叉參考過程的元件序列號和本地或全局數(shù)據(jù)庫中的元件信息。卷盤32隨后可被裝配到各自的供給器42上，其每一個包含一用于與標簽48通信的天線46。接著，可任選地將供給器42組合入供給器組44并且連接至元件置放機30。
一旦將供給器42連接至置放機30，固有地與置放機30內(nèi)的一個特定供給位置相關(guān)聯(lián)的各個供給器天線則對安裝于其上的卷盤32進行基于位置的檢測和識別。因此，儲存在卷盤標簽48上的數(shù)據(jù)可被傳遞至置放機30以用于驗證過程的實施，其中將直接由置放機30或由與其通信的監(jiān)視站執(zhí)行所述驗證過程。
舉例而言，由置放機30或監(jiān)視站執(zhí)行的軟件算法使得系統(tǒng)10能夠驗證所有的供給器位置均安置有提供適當元件的供給器42。換句話說，相對于特定產(chǎn)品制法的要求，將通過其零件號和批號識別的元件卷盤32定位在元件置放機30中的適當供給器位置。在產(chǎn)品轉(zhuǎn)變操作期間或在需要更換空卷盤32時的正常生產(chǎn)期間，可完成此驗證。給定工具或材料與給定位置之間的此關(guān)聯(lián)還可用于許多其它應用，例如庫存、物理位置等。
此外，供給器天線還可用于在整個工序中對直接位于與其相關(guān)的卷盤標簽48上的元件卷盤信息進行更新(與更新可存取的參考數(shù)據(jù)庫中的信息相反)。舉例而言，當從卷盤32使用元件時，元件的數(shù)量將減少。若卷盤變空之前就被移開，則在移開時可對所選卷盤32的數(shù)量值進行更新以便將來使用。如果卷盤32被臨時存儲時，此值也是有用的，在此情況下，此值將被用于庫存數(shù)據(jù)庫并且可能與一配備有類似卷盤檢測和識別系統(tǒng)的專用儲存位置相關(guān)聯(lián)。
此外，若卷盤32上的元件對其環(huán)境較為敏感，即易于受到由置放機30或系統(tǒng)10所監(jiān)視的因素(包括但非局限于溫度、濕度以及其它此類因素)的影響，則可對卷盤32上元件壽命、品質(zhì)參數(shù)進行實時(或周期性)更新以便驗證卷盤32在隨后應用中的進一步使用。
并且，在添加或移開供給器42或整個供給器組44時，可激活對卷盤標簽48的讀取和寫入操作。當給定供給器天線與置放機30中相應連接器之間的連接丟失時，系統(tǒng)10可執(zhí)行更新識別和驗證程序，如同從單一供給器42中移出單一卷盤32的情況一樣。
因此，本發(fā)明提供一種完全閉環(huán)位置監(jiān)視系統(tǒng)，且若需要，本發(fā)明還提供驗證手段，其不需要操作人員的干預(無需手動掃描或數(shù)據(jù)輸入)。本發(fā)明的系統(tǒng)非局限于特定的機器或裝置供應商，因此可易于適合不同工業(yè)中的不同類型的工藝。本發(fā)明還提供材料和加工工具的實時位置，同時提供執(zhí)行自動控制的能力。
盡管已示出和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是可以設想，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)設計對本發(fā)明的各種修改。
權(quán)利要求
1.一種閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，其用于監(jiān)視容器在制造工藝中諸位置處的存在，所述容器用于承載該制造工藝中所使用的元件并且用于向該制造工藝提供所述元件，所述系統(tǒng)包括位于每個容器上的至少一個可檢測元件以及至少一個適合于檢測每個位置處的所述可檢測元件的讀取器，所述讀取器自動檢測容器在所述位置處的存在。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，其中每個容器分配有一與由其承載的元件相關(guān)的容器身份，所述系統(tǒng)還包括一識別裝置，從而可由所述給定的讀取器來識別在給定位置處通過給定讀取器檢測到的給定容器，由此使所述身份與該系統(tǒng)中的所述給定位置相關(guān)聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，其中所述身份用于實施一驗證過程，所述驗證過程判定所識別的容器是否在一位置處不正確地提供元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)使用RF技術(shù)，所述讀取器包括至少一個天線且所述可檢測元件包括至少一個RF標簽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，其中為每個位置提供至少一個所述天線，由此對于一給定位置，相應的天線可檢測所在位置處相應標簽的存在，因此，判定所述給定位置處是否存在一容器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，其中所述RF標簽包括一電路，其用于儲存相應容器的身份并且將所述身份傳遞至與其交互作用的讀取器的天線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，其中為每個讀取器提供一專用數(shù)據(jù)傳送電路，所述電路將通過耦接至其上的給定天線讀取的數(shù)據(jù)傳送到所述系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，其中為成組的鄰近天線提供一多路復用數(shù)據(jù)傳送電路，所述電路將通過耦接至其上的給定組的相應天線讀取的位置特定的數(shù)據(jù)傳送至所述系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，其中所述身份用于實施一驗證過程，所述驗證過程判定所識別的容器是否在一位置處不正確地提供元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，其中所述位置包括元件供給器，用于自安裝于其上的相應的容器提取用于處理的元件；供給器特定的天線，其安裝于一給定供給器上，用于自動檢測安裝于所述供給器上的給定容器的存在。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，其中每個所述供給器上安裝一讀取器，所述讀取器通過無線通信鏈路與所述系統(tǒng)通信。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，其中每個所述供給器上安裝一讀取器，所述讀取器通過有線通信鏈路與該系統(tǒng)通信。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，其中所述容器包括元件卷盤，且所述供給器包括一用于將所述元件卷盤安裝于其上的主軸。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，其中所述可檢測元件被安裝在所述卷盤內(nèi)的主軸孔周圍，且所述供給器特定的天線包括于所述供給器的所述主軸內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，其中每個所述元件供給器與一特定工序位置相關(guān)聯(lián)，所述給定容器自動與所述給定供給器在該系統(tǒng)內(nèi)的所述特定位置相關(guān)聯(lián)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包含一元件置放機，所述元件置放機包括特定元件輸入位置，所述元件供給器被耦接至所述特定輸入位置，由此在所述特定輸入位置中的特別一個處安裝在所述給定供給器上的所述給定容器自動與所述特定輸入位置中的所述特別一個相關(guān)聯(lián)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，其中所述供給器被可拆裝地耦接至所述輸入位置；只有當耦接至所述特定輸入位置時，所述給定供給器才將對所述給定容器的檢測傳遞至該系統(tǒng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，其中使用供給器組、供給器架和取放供給架中的至少一個將所述供給器可拆裝地耦接至所述輸入位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，其中所述容器包含元件卷盤、元件匣、元件架和元件支持器中的至少一個。
20.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，其中所述位置包含下列區(qū)域中的至少一個位于元件處理機中的元件供給區(qū)；元件儲存區(qū)；以及元件調(diào)整區(qū)。
21.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求18所述的閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，其中所述身份用于實施跟蹤過程，所述跟蹤過程為每個所識別的容器編制一個跟蹤記錄。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，其中每個所述跟蹤記錄包括下列各項中的至少一個當前容器位置、至少一個先前容器位置、所述容器所承載的元件數(shù)量、所述容器所承載的元件品質(zhì)、所述容器所承載的元件的預定壽命；以及包含自所識別的容器提取的元件的輸出產(chǎn)品清單。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的閉環(huán)容器檢測系統(tǒng)，其中所述跟蹤記錄用于更新系統(tǒng)元件的庫存。
24.一種用于在制造工藝中監(jiān)視位于各種位置的元件的閉環(huán)方法，所述元件由專用容器承載，所述方把包含以下步驟a)為每個容器提供至少一個可讀標簽，并且提供至少一個適合于自每個所述位置檢測和讀取所述標簽的讀取器；b)向每個所述標簽分配容器身份，使得給定容器與由其承載的元件的識別特征相關(guān)聯(lián)；c)使用所述至少一個讀取器檢測所述容器在所述各種位置處的存在；以及d)根據(jù)所述身份來識別所述各種位置中每一處的元件以便對其進行監(jiān)視。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的閉環(huán)方法，其中所述方法使用RF技術(shù)，所述至少一個讀取器包含至少一個天線且所述標簽包含一RF標簽。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的閉環(huán)方法，其中為每個位置提供至少一個所述天線，由此對于一給定位置，各自的天線可檢測其位置處各自標簽的存在，因此，判定所述給定位置處是否存在一容器。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的閉環(huán)方法，其中所述RF標簽包含一電路，其用于儲存所述身份并且將所述身份傳遞至與其交互作用的讀取器的天線。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的閉環(huán)方法，其中為每個讀取器提供一專用數(shù)據(jù)傳送電路，所述電路將通過耦接至其上的給定天線讀取的數(shù)據(jù)傳送至一與所述數(shù)據(jù)傳送電路通信的數(shù)據(jù)監(jiān)視站。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的閉環(huán)方法，其中為成組的鄰近天線提供多路復用數(shù)據(jù)傳送電路，所述電路將通過耦接至其上的給定組的各自天線讀取的位置特定的數(shù)據(jù)傳送至與所述數(shù)據(jù)傳送電路通信的數(shù)據(jù)監(jiān)視站。
30.根據(jù)權(quán)利要求24至29中任一項所述的閉環(huán)方法，其中所述位置包括元件供給器，用于自安裝于其上的各自容器提取用于處理的元件；與給定供給器相關(guān)聯(lián)的讀取器，用于自動檢測安裝于其上的給定容器的存在。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的閉環(huán)方法，其中所述容器包含元件卷盤，且所述供給器包含一用于將所述元件卷盤安裝于其上的主軸；且其中所述標簽被安裝在所述卷盤中的主軸孔周圍，且一供給器特定的天線被包括于所述供給器的所述主軸中。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的閉環(huán)方法，其中所述元件供給器中的每一者與一特定工序位置相關(guān)聯(lián)，在該系統(tǒng)中所述給定容器在步驟d)中自動與所述供給器的所述特定位置相關(guān)聯(lián)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的閉環(huán)方法，其中所述特定工序位置包括處于元件置放機中供給區(qū)內(nèi)的位置；只有當安裝于其中時，所述供給器才可在步驟c)中將對安裝于其上的所述容器的檢測傳遞至所述元件置放機。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的閉環(huán)方法，其中使用供給器組、供給器架和取放供給架中的至少一個將所述供給器選擇性地安裝在所述供給區(qū)內(nèi)。
35.根據(jù)權(quán)利要求24所述的閉環(huán)方法，其中所述容器包含元件卷盤、元件匣、元件支架和元件支持器中的至少一個。
36.根據(jù)權(quán)利要求24所述的閉環(huán)方法，所述方法還包含以下元件驗證步驟e)判定所識別的容器是否正在一位置處不正確地提供元件。
37.根據(jù)權(quán)利要求24所述的閉環(huán)方法，其中所述位置包括下列區(qū)域中的至少一個位于元件處理機中的元件供給區(qū)；元件儲存區(qū)；以及元件調(diào)整區(qū)。
38.根據(jù)權(quán)利要求24或權(quán)利要求37所述的閉環(huán)方法，所述方法還包含以下跟蹤步驟e)為每個所述檢測到的容器以及由其承載的相應元件編制一跟蹤記錄，所述跟蹤記錄包含下列各項中的至少一個當前容器位置、先前容器位置、所述檢測到的容器所承載的元件數(shù)量、所述檢測到的容器所承載的元件品質(zhì)；所述檢測到的容器所承載的元件的預定壽命以及包括自所述檢測到的容器提取的元件的輸出產(chǎn)品清單。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的閉環(huán)方法，該方法還包含以下步驟f)使用所述跟蹤記錄來編制和更新總的元件庫存。
40.根據(jù)權(quán)利要求24所述的閉環(huán)方法，其中當給定標簽的至少一個所述特征發(fā)生變化時，通過與所述給定標簽通信的給定讀取器更新所述給定標簽的所述識別特征。
41.一種用于制造工藝中元件的閉環(huán)操縱的裝置，通過各自的元件容器為所述工藝提供所述各種元件，每個容器包含各自的標簽，所述裝置包含一處理站、至少兩個元件輸入位置以及一監(jiān)視站，每個所述輸入位置包含至少一個與所述監(jiān)視站通信的讀取器，每個所述讀取器適合于對所述標簽進行檢測，由此自動檢測給定元件容器在給定位置處的存在，并且將所述存在傳遞至所述監(jiān)視站。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的裝置，其中向每個標簽分配一容器身份，使得給定容器與由其承載的元件的識別特征相關(guān)聯(lián)，給定讀取器檢測所述給定容器的所述存在，且將所述給定容器的所述存在和所述身份兩者自動傳遞至所述監(jiān)視站。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝置，其中所述傳遞的身份被所述監(jiān)視站使用以便在其中實施一驗證協(xié)議，所述驗證協(xié)議判定所識別的容器是否正在一位置處不正確地提供元件。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的裝置，其中所述讀取器包括至少一個RF天線，且所述可檢測元件包括至少一個RF標簽。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的裝置，其中為每個所述位置提供至少一個所述天線，由此對于一給定位置，各自的天線可檢測其位置處各自標簽的存在，因此，判定所述給定位置處是否存在一容器。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的裝置，其中所述RF標簽包括一電路，其用于儲存所述給定容器的所述身份并且將所述身份傳遞至與其交互作用的讀取器的天線。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的裝置，其中為每個所述讀取器提供一專用數(shù)據(jù)傳送電路，所述電路將通過耦接至其上的給定天線讀取的數(shù)據(jù)傳送至所述監(jiān)視站。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的裝置，其中為成組的鄰近天線提供多路復用數(shù)據(jù)傳送電路，所述電路將通過耦接至其上的給定組的相應天線讀取的位置特定的數(shù)據(jù)傳送至所述監(jiān)視站。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的裝置，其中所述身份被用于由所述監(jiān)視站實施的驗證協(xié)議中，所述驗證協(xié)議判定所識別的容器是否在一位置處不正確地提供元件。
50.根據(jù)權(quán)利要求43至49中任一項所述的裝置，其中所述輸入位置包括元件供給器，用于將元件自安裝于其上的相應容器傳送至所述處理站；供給器特定的天線，其安裝于一給定供給器上，用于自動檢測安裝于所述供給器上的給定容器的存在。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的裝置，其中所述容器包含元件卷盤，并且所述供給器包含一用于將所述元件卷盤安裝于其上的主軸。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的裝置，其中所述標簽被安裝在所述卷盤中的主軸孔周圍，并且所述天線被包括于所述供給器的所述主軸內(nèi)。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的裝置，其中每個所述元件供給器與所述輸入位置中的特定一個相關(guān)聯(lián)，所述給定容器也自動與其相關(guān)聯(lián)。
54.根據(jù)權(quán)利要求41所述的裝置，其中所述容器包含元件卷盤、元件匣、元件支架和元件支持器中的至少一個。
55.根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝置，其中所述裝置為制造工廠中協(xié)作處理站網(wǎng)絡的一部分，該裝置包含網(wǎng)絡通信裝置，其用于將關(guān)于所述身份的數(shù)據(jù)傳遞至所述協(xié)作處理站。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的裝置，其中所述身份被由與該裝置通信的跟蹤臺建構(gòu)的跟蹤協(xié)議使用，所述跟蹤協(xié)議為每個所識別的容器編制一個跟蹤記錄。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的裝置，其中每個所述跟蹤記錄包括下列各項中的至少一個當前容器位置；至少一先前容器位置；所述容器所承載的元件數(shù)量；所述容器所承載的元件品質(zhì)；所述容器所承載的元件的預定壽命；以及包括自所識別的容器提取的元件的輸出產(chǎn)品清單。
58.根據(jù)權(quán)利要求56所述的裝置，其中所述跟蹤記錄用于更新元件存貨。
59.根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝置，其中當給定標簽的至少一個所述特征發(fā)生變化時，通過與所述給定標簽通信的給定讀取器更新所述給定標簽的所述識別特征。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種閉環(huán)容器設置驗證和跟蹤系統(tǒng)，其用于自動檢測元件容器在某一位置處的存在與否，所述容器包括元件卷盤、元件承載匣或架、或其它此類用于承載和提供元件以進行元件處理和/或操縱的容器。所述系統(tǒng)還用于自動識別檢測到的容器并且基于與其可識別地相關(guān)的元件參數(shù)驗證其在相應檢測位置處的使用。所述系統(tǒng)進一步用于從一個檢測位置到另一個檢測位置跟蹤和監(jiān)視這些容器并且視需要可任選地更新與其相關(guān)的元件參數(shù)。為了實施該系統(tǒng)，每個容器應包括至少一個可檢測元件，并且每個檢測位置應包含至少一個讀取器，所述讀取器適合對可檢測元件進行檢測，進而確定在所監(jiān)視的檢測位置處是否存在容器。典型地，所述閉環(huán)系統(tǒng)使用RFID技術(shù)，例如，檢測器包括至少一個天線，且可檢測元件包括至少一個RF標簽。檢測器天線可被多路復用或者可被獨立地操作以便在可檢測元件與所述系統(tǒng)之間傳遞檢測、識別和/或驗證數(shù)據(jù)。
文檔編號G01V15/00GK1947076SQ200580012050
公開日2007年4月11日 申請日期2005年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月8日
發(fā)明者安德烈·科里維奧, 弗朗索瓦·莫內(nèi)特, 文森特·杜波依斯 申請人:蔻杰斯堪公司