Brevet FR2517166A1 — publié le 19830527

La présente invention a trait à un dispositif d'aide au câblage de cartes à circuits imprimés et notamment de cartes munies d'une pluralité de trous disposés généralement en rangées et colonnes à un pas standardisé. Pour effectuer le câblage d'une carte de ce genre, l'opératrice dispose la carte devant elle sur un support et insère ,dans les trous pertinents, les broches des composants à monter sur le circuit ,tels que par exemple des diodes résistances, capacités,/,transistors ou ensembles électroni grand ques plus complexes ayant un nombreplus ou moins/de broches. Une fois que la carte a reçu les composants de cette manière, les broches des composants, convenablement agencées dans les tr correspondants, sont soudées. On conçoit donc que la mise en place des composants sur la carte soit une opération minutieuse délicate et fatigante tout en conduisant à un grand nombre de montages erronés qui ne peuvent généralement être détectés que par des essais au banc, lesquels ne peuvent être effectués qu'après soudage. Afin de faciliter le travail des opératrices assurant le câblage de ces cartes à circuits imprimés, on a déjà imagine' différentes solutions consistant, pour ltes- sentiel, à visualiser les trous qui doivent recevoir les broches d'un composant déterminé et, le cas échéant, à indiquer un sens d'orientation pour les composants polaires. C'est ainsi qu'il existe des appareils projetant sur la face supérieure visible de la carte à circuits imprimés montée sur son support, une série de photographies diapositives Chaque photo est projetée sur la carte pour visualiser/ceIle-ci les composants à mettre en place lors de la phase en cours. La mise en oeuvre d'un tel dispositif est cependant lourde et demande beaucoup de réglages car la projection doit être extrême- ment précise en raison du pas très rapproché des trous de carte En outre, au moment de la pose d'un composant, l'image projetée est interceptée par le composant et les mains de l'opéra- trice. Enfin, une telle solution ne permet pas facilementd'ob- tenir des contrastes optiques suffisants sur un poste de travail entraînant une fatigue visuelle. On a également déjà conçu des appareils qui, au lieu de projeter une photographie,projettent au-dessus de I arte à circuits imprimés un fin rayon lumineux en foncti d'un programme déterminés la source lumineuse pouvant entre animée d'in mouvement pendulaire ou su^~ traire se déplac au-dessus de la carte par translation dans les deux direct du plan. De tels dispositif ne permettent pas de visualit plusieurs composants identiques simultanément.En outre, me les dispositifs précédents, l'illumination se trouve ils rompue par interception du rayon pendant la pose elle-met ce qui peut également constituer une source d'erreur. Afin d'éviter ce genre d'incovénients, on également déjà proposé des appareils permettant une illum tion de chacun des trous à câbler gracie à une fibre optiql correspondante venant se disposer sous le trou, de sorte celui-ci est éclairé par une lumière traversante.De tels appareilsnécessitentcependant des agencements compliqués fibres optiques en fonction des programmes,et conduisent fait à un appareillage lourd et coûteux qui ne peut etre tabilisé que pour des fabrications de très grande série plus, les fibres devant etre amenées très près des orif je des trous de cartes , l'insertion des broches des composa peut etre gênée lorsque les composants ont bes broches assez longues , ce qui peut constituer un gêne supplémentaire. On a également déjà proposé de disposer, a dessous de la carte à circuits imprimés montée sur son su une plaquette mobile dans les deux directions du plan et d'un certain nombre de sources lumineuses permettant de pérer, par illumination traversante des trous, le trou où être positionnée une broche de composant et, d'autre par toujours par illumination traversante, des trous indiqu la polarité de la broche et l'orientation du composant. U tel dispositif présente cependant une complication mécani importante. En outre, il ne permet pas le repérage simult de plusieurs composants identiques dans une phase de m tage ; il augmente en conséquence le nombre de phases ind duelles et, de ce fait, le nombre d'interventions de l'opé pour l'avancement de chaque phase. C'est pour éviter de tels inconvénients qu'on fran a déjà proposé, dans le certificat d'utilité/Z.355.155,un appareil comprenant une matrice plane de diodes photo-émissives disposées au pas des trous d'une carte à circuits imprimés,l'illumination des diodes étant commandée selon un programme. L'opératrice pose sur cette matrice, convenablement inclinée par rapport à elle dans son champs visuel, une carte à circuits imprimés témoin, identique aux cartes qu'elle doit câbler.La carte qui doit être câblée est, pour sa part, posés sur un support disposé à plat devant elle et, pour mettre en place un composant déterminé sur cette carte, l'opératrice se réfère, par comparaison, à la position indiquée sur la carte témoin par l'illumination des trous de celle-ci par les diodes correspondantes sous-jacentes pour repérer,. par analogie, sur la carte qui doit être câblée, les trous correspondants Un tel dispositif présente cependant aussi des inconvénients ets en partie, il peut entraîner des erreurs de montage, l'opératrice pouvant aisément se tromper d'au moins une rangée ou colonne de trous,notamment lorsque les cartes ont une assez grande dimension.En outre, cet appareil, comme les précédents, ne se prête pas à un contrôle final de la mise en place correcte de tous les composants de la carte. L'invention se propose de remédier à ces inconvénients et de fournir un dispositif d'aide au câblage des cartes à circuits imprimés, dont l'utilisation soit simple, facile et qui permette la mise en place de composants en- rédui- sant le plus possible les- causes d'erreurs de positionnement. Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel dispositif qui permette, en fin de câblage et avant soudure, un contrôle visuel du bon positionnement de la totalité des composants à câbler sur la carte. Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel dispositif qui n'entraîne pas un nombre de phases de travail trop important et qui permette, en particulier, la mi en place d'une pluralité de composants, de préférence identique entre eux; pendant une même phase. Un autre objectif encore de l'invention est de fournir un tel dispositif dans lequel on puisse mettre en pla des broches de composants relativement loaguest Un autre objectif encore de l'invention est de fournir un tel dispositif exempt de toutes pièces mobiles. Un autre objectif encore de l'invention est de fournir un tel dispositif qui permette de repérer de façon simple un trou déterminé correspondant à une polarité de broche d'un composant. L'invention a en conséquence pour objet un dispositif d'aide au câblage des cartes à circuits imprimés comprenant un support pour recevoir une carte à circuits imprimés et des moyens pour illuminer un ou plusieurs trous de la carte à circuits imprimés en fonction du déroulement d'un programme, caractérisé en ce qu'il comporte, sous la carte placée sur son support, et parallèlement à celle#ci, une matrice de diodes photo-émissives au pas des trous de la carte et en alignement axial avec ceux-ci, des moyens étant prévus pour illuminer celle (s) des diodes correspondant au (x) trou (s) à illuminer pendant une phase donnée. De préférence, à la fin du câblage, lesdits mo yens illuminent la totalité des diodes correspondant au posi tionnement de trous correspondant aux-composants, par exemple aux trous ayant du recevoir-une broche. ne façon avantageuse, la ou les diodes corres pondant au(#) trou(s) devant recevoir une broche de polarité déter minée d'un composant pendant une phase donnée, se trouvent il luminées de façon intermittente pour provoquer un effet de cli gnotement. La distance séparant les diodes de la-matrice d'avec le plan contenant la face inférieure de la carte à cir entre 1,5 et 4 mm, cuits imprimés est comprise/de préférence/entre 1,8 mm et 2,2 mm. De préférence, une partie au moins de l'intervalle séparant les diodes dudit plan est occupée par une plaque perforée au pas des diodes et des trous de la carte afin que lesperforations rem plissent l'office de guide-lumières pour diriger la lumière provenant des diodes vers lestrous de carte. De préférence, le dispositif comporte encore des moyens de présentation des composants à mettre en place à chaque phase, ces moyens pouvant par exemple comporter des tambours constitués de godets dans lesquels sont placés les composants par type de composants. Le même programme d'in- tructions qui provoque l'illumination des diodes lors d'une phase donnée peut commander ces moyens de distribution, par exemple ce tambour, pour qu'ils présentent à l'opératrice, lors de cette phase, le godet contenant les composants à mettre en place. Différents moyens de visualisation peuvent être prévus en étant actionnés de la même manière,par exemple pour indiquer à l'opératrice le numéro d'ordre de phase ou le nom descomposantsà prendre ou encore leur nombre. Les moyens commandant la séquence des phases, et par conséquent commandant, pour chaque phase, l'illumination des diodes correspondantes, sont avantageusement d'un type usuel déjà connu, le programme contenant les différentes opérations pouvant être matérialisé par exemple sous forme d'une bande perforée, d'une bande magnétique ou bien d'un programme enregistré sur un ordinateur, des moyens de décodage usuels étant utilisés pour transformer les instructions en coordonnées de diodes à illuminer. De façon avantag#euse, le dispositif comporte des commandes manuelles, sous forme de touches ou de claviers alpha-numériques permettant à l'opératrice de commander la mise en oeuvre de la phase déterminée, ainsi que les contrôles, notamment le contrôle final par illumination simultanée de toutes les diodes correspondant à une broche. D'autres avantages et caractéristiques de l'in vention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et se référant au dessin annexé dans lequel la figure 1 représente une vue schématique en perspective d'un dispositif selon l'invention, la figure 2 représente une vue de dessus de la plaquette montée sur le dispositif, la figure 3 représente une vue en section transversale III-III de la figure 2, la figure 4 représente, pour différents composants électroniques, les points lumineux tels qu'ils apparaissent à l'opératrice pendant une phase de fonctionnement, la figure 5 represente ulle vue schématique de moyens de commande du dispositif utilisant une bande perforée la figure 6 représent- u vue schématique de moyens de commande utilisant un support magnétique tel qu'une disquette ou cassette. En se référant à la figure 1, on voit un poste de travail comprenant un dispositif selon l'invention. Le poste se présente sous forme d'une table 1 avec un plan légèrement incliné 2. Sur ce plan2 se trouve disposé, à l'intérieur d'un 5 cadre 3, l'ensemble/constitué par une matrice à diodes luminescentes surmontée d'une plaque perforée . Le cadre 3 est tel que, lorsque l'on met la carte à circuits imprimés sur la plaque perforée , la carte voit ses trous venir en superposition avec les trous de perforation de la plaque et par conséquent en alignement axial des diodes individuelles sousjacentes. Le plan incliné 2 comporte encore un tableau de commande 6 comprenant par exemple un lecteur de bande ou de cassette, des boutons de commande et des indicateurs fournissant par exemple le numéro d'une phase ainsi que le nombre de composants à prélever pour la-phase. On voit par ailleurs un dispositif de distribution comprenant un assemblage de trois tambours superposés 7, chaque tambour comprenant une pluralité de godets 8 susceptibles de venir se présenter,dans la position angulaire représentée sur le dessin,à proximité de la main de l'opéra- trice lors d'une phase. Les godets sont chargés à l'avance dans un ordre déterminé à l'aide des composants correspondant aux différentes phases. En se référant plus particulièrement aux figures 2 et 3, on voit que le dispositif comporte, porté par le cadre 3,une matrice 9 de diodes photo-émissives 10. Ces diodes photo-émissives sont disposées en rangées et en colonnes au pas de 2,54 mm qui correspond au pas des trous d'une carte perforée. Cette matrice 9 peut être formée de toute façon convenable, les diodes étant par exemple logées dans des alvéoles correspondants d'un support en résine sythétique. Les diodes sont reliées individuellement à une alimentation électrique stabilisée par l'intermédiaire d'un circuit d'adressage, d'un type en soi connu, comprenant des moyens pour décoder les coordonnés d'une ou plusieurs diodes individuelles à actionner en fonction des instructions reçues à partir d'une unité centrale. Au-dessus de la matrice 9, se trouve disposée la plaque perforée, de préférence en matière plastique 11, dont les perforations sont situées au même pas de sorte que la partie centrale luminescente de chaque diodes est surmontée d'un orifice de perforation 12. En conséquence, la lumière qui sera émise par une diode 10 déterminée sera guidée dans le passage 12, soit directement, soit par réflexion. Le cas échéant, les surfaces internes des -orifices de perforation 12 peuvent être métallisées à cette fin. La carte à circuits imprimés 13 surmonte la plaque perforée 11 et, du fait que le cadre 3 est prévu en fonction de la dimension de la carte, on comprend que les trous 14 de la carte 13 setrouventalignés avec les trous de perforation 12 et par conséquent avec les diodes 10. De préférence, les diamètres des orifices 10 sont légèrement supérieursauxdiamètresdes trous 14. il en résulte que1 lorsque l'on rend luminescent l'une des diodes 10, sa lumière se propageant par le trou de perforation susjacent, atteindra l'orifice 14 susjacent convenable qui sera ainsi éclairé par le bas et qui apparaîtra comme un point lumineux à l'opératrice. De façon avantageuse, la plaque 11 est réalisée en un matériau opaque ou bien elle est recouverte d'un# revêtement opaque, en dehors des trous de perforation 12 de manière à empêcher toute diffusion de lumière en dehors de trous de perforation. Du fait que la plaque 11 peut être rapprochée à proximité immédiate en contact des diodes 10, on comprend qu'une diode 10 ne sera capable d'envoyer de la lumière que dans un seul trou de perforation 12, à savoir la perforation 12 susjacente de sorte qu'une diode ne sera capable d'illuminer qu'un seul trou 14. Si iton veut utiliser le même dispositif pour des cartes de dimensions plus faibles que le cadre 3, on peut prévoir un cadre mobile intermédiaire dont la dimension périphérique correspond au cadre 3 et qui présente une ouverture permettant la mise en place de la carte à circuits imprimés de dimension inférieure. En se référant à la figure 5, on voit schématiquement les moyens permettant de faire avancer les différentes phases de programme les unes après les autres à partir d'un programme enregistré sur une bande perforée. Le dispositif comporte tout d'abord un lecteur de bande 15 dont les signaux sont adressés à une unité centrale comprenant les registres et mémoires nécessaires 16. L'unité centrale s'adresse à un dispositif de décodage de coordonnées en X et Y 17 qui pilote la matrice à diodes 9. Les moyens manuels de commande 18 permettent de commander la lecture de bandes ainsi que le fonctionnement de l'unité centrale, ce qui permet à l'opératrice de commander chaque phase l'une après l'autre, une phase successive n'étant obtenue que sur intervention positive de l'opératrice.Les moyens de commande 18 sont également adressés à un circuit d'accès avec horloge 19 qui, en fonction des instructions reçues de l'unité centrale, actionne d'une part le distributeur de composants à tambours7 et d'autre part des moyens d'affichage 20 permettant d'afficher pour l'opératrice le code des composants, le nombre des composants ainsi que le numéro de la phase en cours. On a représenté sur la figure 6 une variante de ce dispositif comprenant un lecteur de cassette 21, des moyens de commande similaires aux moyens 18, une unité centrale à micro-processeur 22 , l'unité centrale envoyant ses instructions au dispositif de décodage de coordonnées 17 qui pilote la matrice 9 ainsi qu'aux moyens d'affichage de données 20 et au distributeur de composants ?. Au lieu d'utiliser des programmes individuels pour chaque poste de travail tel que représenté sur la figure 1, on comprend également qu'il serait possible de concevoir un ordinateur central adressant des séries d'instructions pour chaque phase de programme à un grand nombre de postes selon la figure 1. On se réfère maintenant àla figure 4 qui va montrer en détail le fonctionnement du dispositif selon l' in- vent ion. On a montré sur cette figure 4, à gauche, la forme géométrique des composants avec leursbroches et, à droite, une représentation schématique d'une partie d'une carte perforée. Ainsi pour un composant à deux broches axiales tel qu'une résistance 23 qui doit être mise en place dans une phase donnée, la matrice de diodesprovoquera l'illumination des deux trous 14a qui doivent recevoir les deux broches, les autres trous 14 restant éteints. On comprend que,si lors de la même phase plusieurs résistances 23 doivent être mises en place, il s'illuminera, sur la carte, un nombre équivalent de couples de trous 14a. Dans le cas d'un composant à deux broches présentant une polarité, tel qu'une diode 24, on obtiendra l'illumination, dans la carte à circuits imprimés,de deux trous 14b dont l'un, schématisé par une étoile, sera allumé par intermittence pour produire un effet de clignotement et désigner celui des trous qui correspond à la broche de polarité convenable. Dans le cas d'un transistor 25 à trois broches, on obtiendra l'illumination de trois trous 14c dont l'un, correspondant à une polarité de broches, sera illuminé de façon clignotante. Le même principe prévaudra pour des composants discrets polarisés tels que les composants26 ou 27 pour lesquels s'allumeront les trous 14d et 14e avec les clignotements du trou pour- la broche de polarité. Dans le cas par exemple, de circuits intégrés 28 ou 29 ayant des broches par exemple disposées en carré ou en rectangle, on pourra matérialiser sur la carte à circuits'im- primés le pourtour carré ou rectangulaire en indiquant chaque fois le trou de polarité pour l'orientation du circuit intégré. Dans ce cas, le positionnement sera déterminé par le clignotement du trou 14f ou 14. convenable, la forme représentée sur la carte par l'illumination des trous permettant la mise em place. Dans ce cas,il est peu important qutune broche corres- ponde à chacun des trous puisque l'on cherche à visualiser la forme du circuit intégré dans son ensemble. Ainsi dans le sas où celui-ci présenterait des broches en dehors de se périphérie, il ne serait pas nécessaire que les trous correspondants soient illuminés. A chaque phase,l'opératrice voit donc s"alluxi- ner, au besoin avec clignotement, la ou les zones devant recevoir le ou les composants correspondant à cette phase, le disposi- tif de présentation présentant à ce moment un godet contenant ces composants. Simultanément, les moyens d'affichage indiquent à 1'opératrice le nombre de composants à prélever dans le godet. L'opératrice les prélève et les met en place en respectant au besoin la polarité en cas de clignotement d'un trouve polarité puis, lorsque tous les orifices illuminés ont été masqués, elle passera à la phase suivante en actionnant les moyens de commande à main ou à pied à sa disposition. En fin d'assemblage, l'opératrice pourra effet tuer un contrôle général de l'ensemble de la carte a' circuits imprimés en adressant les instructions convenables au dispositif. Dans ce cas, celui-ci illuminera la totalité des trots ou correspondant à des broches /pour le moins à des périmètres de la totalité des composants qui doivent être montes sur la carte. Si un composant est absent, ou s'il est mal disposé, certains trous lumineux apparaîtront à l'opératrice qmi saura dans ce case qu'il existe une erreur. Si au contraire aucun trou n'est illuminé, l'opératrice saura que l'assemblage est correct. Bien entendu, il existe des possibilités the- riques d'interversion telles quI-aucun. trou ne pourrait autre illuminé en fin d'opération lors du contrôle alors qu'une erreur se serait produite. Cependant, les risques dNe telles erreurs sont extrêmement faibles et on pourra de toute façon les détecter lors du passage sur banc. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'aide au câblage de cartes à circuits imprimés comprenant un support (3,11) pour recevoir une carte à circuits imprimés (13) et des moyens pour illuminer un ou plusieurs trous (14) de la carte à circuits impri-, més en fonction du déroulement d'un programme, caractérisé en ce qu'il comporte, sous la carte (13) placée sur son support (3,12) et parallèlement à celle-ci, une matrice (9) de diodes photo-émissives (10) au pas des trous (14) de la carte (13) et en alignement axial avec ceux-ci, des moyens étant prévus pour illuminer celle(s) des diodes (10) correspondant au(x) trou(s) à illuminer pendant une phase donnée du programme. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (16,22) pour illuminer les diodes correspondant au positionnement d'un ou plusieurs composants identiques. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (16,22) pour illuminer la totalité des diodes correspondant au positionnement de t ous les composants. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (16,19) pour illuminer de façon intermittente une diode (10) correspondant à un trou (14) devant recevoir une broche de polarité d'un composant. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la distance séparant les diodes (10) de la matrice (9) d'avec le plan contenant la. face inférieure de la carte à circuits imprimés (13) est comprise entre 1,8 mm et 2,2 mm. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte, entre la face inférieure de la carte à circuits imprimés (13,), et ladite matrice de diodes (9), une plaque (11) perforée au pas des. diodes et des trous de la carte, les perforations (12) remplissant l'office de guide-lumière pour diriger la lumière provenant des diodes (10) vers les trous individuels correspondants (14) de la carte. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le diamètre desdits trous de perforation (12) est supérieur au diamètre des trous (14) de la carte. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de distribution (7,8) présentant, pour chaque phase, les composants -nécessaires. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un lecteur de support d'informations (15,21), une unité centrale de traitement desdites informations (16,22), des moyens de décodage des coordonnées de diodes de matrice (17) et des moyens de commande (18) permettant de provoquer un déroulement phase par phase du programme. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9,- caractérisé en ce qu'il comporte un support (1) muni d'un plan légèrement incliné (2) comprenant un cadre (3) recevant ladite carte à circuits imprimés (13) sur l'ensemble de matrice à diodes (5), des moyens de commande manuelle (6) associés à des moyens d'affichage, ainsi que des moyens de distribution (7) permettant de présenter successivement des godets (8) contenant des composants à assembler lors d'une phase déterminée