連接器的概述

連接器是我們電子工程技術(shù)人員經(jīng)常接觸的一種部件。它的作用非常單純：在電路板內(nèi)被阻斷除或孤立不通的電路之間，架起溝通的橋梁，從而使電流流通，使電路實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能。連接器是電子設(shè)備中不可缺少的部件，順著電流流通的通路觀察，你總會(huì)發(fā)現(xiàn)有一個(gè)或多個(gè)連接器。連接器形式和結(jié)構(gòu)式千變?nèi)f化的，隨著應(yīng)用對(duì)象、頻率、功率、應(yīng)用環(huán)境等不同，有各種不同形式的連接器。例如：球場(chǎng)上點(diǎn)燈用的連接器和硬盤驅(qū)動(dòng)器的連接器，以及點(diǎn)燃火箭的連接器是大不相同的。但是無(wú)論什么樣的連接器，都要保證電流順暢聯(lián)系和可靠地流通。它是指，連接器連接不僅當(dāng)前，在光電技術(shù)的飛速發(fā)展的今天，光學(xué)系統(tǒng)、光信號(hào)傳輸載體，玻璃和塑料代替常用的電路中的導(dǎo)線，但光信號(hào)通路也用連接器，其作用和電路連接器相似。圖2-3和圖2-4是連接器生產(chǎn)制造過(guò)程的流程圖。

連接器的發(fā)展應(yīng)向小型化(由于很多產(chǎn)品須面對(duì)更小和輕便的發(fā)展,針對(duì)間距和外觀大小,高度都有一定的要求,這對(duì)產(chǎn)品的要求就會(huì)更加精密,如線對(duì)板的最良好選擇小間距0.6mm和0.8mm)、高密度、高速傳輸、高頻方向發(fā)展。小型化是指連接器中心間距更小，高密度是實(shí)現(xiàn)大芯數(shù)化。高密度PCB（印制電路板）連接器有效接觸件總數(shù)達(dá)600芯，專用器件最多可達(dá)5000芯。高速傳輸是指現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)要求信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)標(biāo)速率達(dá)兆赫頻段，脈沖時(shí)間達(dá)到亞毫秒，因此要求有高速傳輸連接器。高頻化是為適應(yīng)毫米波技術(shù)發(fā)展，射頻同軸連接器均已進(jìn)入毫米波工作頻段。

A1259 GHD連接器http://www.jst-connector.cn/products_content-4953440.html

連接器必須在信道上與設(shè)備電氣兼容。例如，阻抗失配可能導(dǎo)致嚴(yán)重的信號(hào)完整性損失。

信號(hào)完整性損失可能使整個(gè)設(shè)備失效，這對(duì)于公司來(lái)說(shuō)，意味著此產(chǎn)品要重新設(shè)計(jì)、超長(zhǎng)的延遲、更高的成本甚至失去了上市時(shí)機(jī)。為避免這些問(wèn)題，必須在嚴(yán)格的公差范圍內(nèi)很好地設(shè)計(jì)和制造連接器。尤其是在時(shí)鐘頻率更高的情況中，串?dāng)_的可能性將會(huì)增加，而且線路板和外殼的距離受到更多的限制。因此，連接器對(duì)于高可靠性、高性能、多功能的設(shè)備絕對(duì)是非常關(guān)鍵的器件。

圖2-3流程圖

圖2-4連接器產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過(guò)程流程圖

2.1機(jī)械壽命

連接器的機(jī)械壽命是指插拔壽命，通常規(guī)定為500～1000次。在達(dá)到此規(guī)定的機(jī)械壽命時(shí)，連接器的接觸電阻，絕緣電阻和耐壓等指標(biāo)不應(yīng)超過(guò)規(guī)定的值。嚴(yán)格的說(shuō)，現(xiàn)在的機(jī)械壽命是一種模糊的概念。機(jī)械壽命應(yīng)該與時(shí)間有一定的關(guān)系，10年用完500次與1年用完500次，顯然其情況是不一樣的。只不過(guò)目前還沒(méi)有一種更經(jīng)濟(jì)，更科學(xué)的方法來(lái)衡量。

(1)接觸對(duì)數(shù)目和針孔性

首選可根據(jù)電路的需要來(lái)選擇接觸對(duì)的數(shù)目，同時(shí)要考慮連接器的體積和總分離力的大小。接觸對(duì)數(shù)目多，當(dāng)然其體積就大，總分離力相對(duì)也大。在某些可靠性要求高、而體積又允許的情況下，可采用兩對(duì)接觸對(duì)并聯(lián)的方法來(lái)提高連接的可靠性。連接器的插頭、插座中，插針（陽(yáng)接觸件）和插孔（陰接觸件）一般都能互換裝配。實(shí)際使用時(shí)，可根據(jù)插頭和插座兩端的帶電情況來(lái)選擇。如插座需常帶電，可選擇裝插孔的插座，因?yàn)檠b插孔的插座，其帶電接觸件埋在絕緣體中，人體不易觸摸到帶電接觸件，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較安全。

(2)振動(dòng)、沖壓、碰撞

主要考慮連接器在規(guī)定頻率和加速度條件下振動(dòng)、沖擊、碰撞時(shí)的接觸對(duì)的電連續(xù)性。接觸對(duì)在此動(dòng)態(tài)應(yīng)力情況下會(huì)發(fā)生瞬時(shí)斷路的現(xiàn)象。規(guī)定的瞬斷時(shí)間一般有1μs、10μs、100μs、1ms和10ms。要注意的是如何判斷接觸對(duì)發(fā)生瞬斷故障，現(xiàn)在一般認(rèn)為，當(dāng)閉合接觸對(duì)（觸點(diǎn)）兩端電壓降超過(guò)電源電動(dòng)勢(shì)的50%時(shí)，可判定閉合接觸對(duì)（觸點(diǎn)）發(fā)生故障。也就是說(shuō)判斷是否發(fā)生瞬斷有兩個(gè)條件：持續(xù)時(shí)間和電壓降，兩者缺一不可。

2.2連接方式

連接器一般由插頭和插座組成，其中插頭也稱自由端連接器，插座也稱固定連接器。通過(guò)插頭、插座的插合和分離來(lái)實(shí)現(xiàn)電路的連接和斷開(kāi)，因此就產(chǎn)生了插頭和插座的各種連接方式。對(duì)圓形連接器來(lái)說(shuō)，主要有螺紋式連接，卡口式連接和彈子式 連接三種方式。其中螺紋式連接最常見(jiàn)，它具有加工工藝簡(jiǎn)單、制造成本低、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，但連接速度較慢不適宜于需頻繁插拔和快速接連的場(chǎng)合?？谑竭B接由于其三條卡口槽的導(dǎo)程較長(zhǎng)，因此連接的速度較快，但它制造較復(fù)雜，成本也就較高。彈子式連接是三種連接方式中連接速度最快的一種，它不需進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，只需進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)就能實(shí)現(xiàn)連接、分離和鎖緊的功能。由于它屬于直推拉式連接方式，所以僅適用于總分離力不大的連接器。一般在小型連接器中較常見(jiàn)。

2.3安裝方式和外形

連接器的安裝有前安裝和后安裝，安裝固定方式有鉚釘、螺釘、卡圈或連接器本身卡銷快速鎖定等。也有一種插頭和插座是自由端連接器，即所謂中繼連接器。連接器的外形千變?nèi)f化，用戶主要是從直形、彎形、電線或電纜的外徑及與外殼的固定要求、體積、重量、是否需連接金屬軟管等方面加以選擇，對(duì)在面板上使用的連接器還要從美觀、造型、顏色等方面加以選擇。

2.4環(huán)境參數(shù)

環(huán)境參數(shù)主要有環(huán)境溫度、濕度、溫度急變、大氣壓力和腐蝕環(huán)境等。連接器在使用和保管、運(yùn)輸過(guò)程中所處的環(huán)境對(duì)其性能有顯著的影響，所以必須根據(jù)實(shí)際的環(huán)境條件選用相應(yīng)的連接器。

(1)環(huán)境溫度

連接器的金屬材料和絕緣材料決定著連接器的工作環(huán)境溫度。高溫會(huì)破壞絕緣材料，引起絕緣電阻和耐壓性能降低；對(duì)金屬而言高溫可使接觸對(duì)失去彈性，加速氧化和發(fā)生鍍層變質(zhì)。通常的環(huán)境溫度為-55~100℃特殊場(chǎng)合下可能要求更高。

(2)濕度

相對(duì)濕度大于80%，是引起電擊穿的主要原因。潮濕環(huán)境引起水蒸氣在絕緣體表面的吸收和擴(kuò)散，容易使絕緣電阻降低到 MΩ級(jí)以下，長(zhǎng)期處在高濕環(huán)境下，會(huì)引起物理變形，分解、逸出生成物，產(chǎn)生呼吸效應(yīng)及電解、腐蝕和裂紋。特別是在設(shè)備外部的連接器，常常要考慮潮濕、水滲和污染的環(huán)境條件，這種情況下應(yīng)選用密封連接器。對(duì)于水密、塵密型連接器一般采用GB4208的外殼防護(hù)等級(jí)來(lái)表示。

(3)溫度急變

濕度急變?cè)囼?yàn)是模擬使用連接器設(shè)備在寒冷的環(huán)境轉(zhuǎn)入溫暖環(huán)境的實(shí)際使用情況，或者模擬空間飛行器、探測(cè)器環(huán)境溫度急劇變化的情況。溫度急變可能使絕緣材料裂紋或起層。

(4)大氣壓力

在空氣稀薄的高空，塑料放出氣體污染接觸對(duì)，并使電暈產(chǎn)生的趨勢(shì)增加，耐壓性能下降，使電路產(chǎn)生短路故障。在高空達(dá)到某一定值時(shí)，塑料性能變差。因此在高空使用非密封連接器時(shí)，必須降額使用。

(5)腐蝕環(huán)境

根據(jù)連接器的不同使用腐蝕環(huán)境，選用相應(yīng)金屬、塑料、鍍層結(jié)構(gòu)的連接器，像在鹽霧環(huán)境下使用的連接器，如果沒(méi)有防腐的金屬表面，會(huì)使性能迅速惡化。在含有相當(dāng)濃度的SO2環(huán)境中，不宜使用鍍銀接觸對(duì)的連接器。在潮熱地區(qū)，霉菌也是重要問(wèn)題。

2.5端接方式

端接方式是指連接器的接觸對(duì)與電線或電纜的連接方式。合理選擇端接方式和正確使用端接技術(shù)，也是使用和選擇連接器的一個(gè)重要方面。

(1)焊接

焊接最常見(jiàn)的是錫焊。焊錫連接最重要的是焊錫料與被焊接表面之間應(yīng)形成金屬的連續(xù)性。因此對(duì)連接器來(lái)說(shuō)，重要的是可焊性。連接器焊接端最常見(jiàn)的鍍層是銀、金和錫合金。簧片式接觸對(duì)常見(jiàn)的焊接端有焊片式、沖眼焊片式和缺口焊片式。針孔式接觸對(duì)常見(jiàn)焊接端有鉆孔圓弧缺口式。

(2)壓接

壓接是為使金屬在規(guī)定的限度內(nèi)壓縮和位移并將導(dǎo)線連接到接觸對(duì)上的一種技術(shù)。好的壓接連接能產(chǎn)生金屬互熔流動(dòng)，使導(dǎo)線和接觸對(duì)材料對(duì)稱變形。這種連接類似于冷焊連接，能得到較好的機(jī)械強(qiáng)度和電連續(xù)性，它能承受更惡劣的環(huán)境條件。目前普遍認(rèn)為采用正確的壓接連接比焊錫好，特別是在大電流場(chǎng)合必須使用壓接。壓接時(shí)須采用專用壓接鉗或自動(dòng)、半自動(dòng)壓接機(jī)。要注意的是壓接連接是永久性連接，只能使用一次。

(3)繞接

繞接是將導(dǎo)線直接纏繞在帶棱角的接觸件繞接柱上。繞接時(shí)，導(dǎo)線在張力受到控制的情況下進(jìn)行纏繞，壓入并固定在接觸件繞接柱的棱角處，以形成氣密性接觸。繞接導(dǎo)線有幾個(gè)要求：導(dǎo)線直徑的標(biāo)稱值應(yīng)在0.25mm~1.0mm范圍內(nèi)；導(dǎo)線直徑不大于0.5mm時(shí)，導(dǎo)體材料的延伸率不小于15%；導(dǎo)線直徑大于0.5mm時(shí)，導(dǎo)體材料的延伸率不小于20%。繞接的工具包括繞槍和固定式繞接機(jī)。

(4)刺破接連

刺破連接又稱絕緣位移連接，是由美國(guó)在60年代發(fā)明的一種新穎端技術(shù)，具有可靠性高、成本低、使用方便等特點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于各種印制板連接器中。它適用于帶狀電纜的連接。連接時(shí)不需要?jiǎng)內(nèi)ル娎|的絕緣層，依靠連接器的“U”字形接觸簧片的尖端刺入絕緣層中，使電纜的導(dǎo)體滑進(jìn)接觸簧片的槽中并被夾持住，從而使電纜導(dǎo)體和連接器簧片之間形成緊密的電氣連接性。它僅需簡(jiǎn)單的工具，但必須選用規(guī)定線規(guī)的電纜。

(5)螺釘連接

螺釘連接是采用螺釘式接線端子的連接方式，要注意允許連接導(dǎo)線的最大和最小截面和不同規(guī)格螺釘允許的最大擰緊力矩。

2.6基本性能

連接器的基本性能可分為三大類：即機(jī)械性能、電氣性能和環(huán)境性能。另一個(gè)重要的機(jī)械性能是連接器的機(jī)械壽命。機(jī)械壽命實(shí)際上是一種耐久性指標(biāo)。它是以一次嚙合、分離為一個(gè)循環(huán)，以在規(guī)定的嚙合、分離循環(huán)后連接器能否正常完成其連接功能（如接觸電阻值）作為評(píng)判依據(jù)。

2.6.1機(jī)械性能

就連接功能而言，插拔力是重要地機(jī)械性能。插拔力分為插入力和拔出力（拔出力亦稱分離力），兩者的要求是不同的。在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中有最大插入力和最小分離力規(guī)定，這表明，從使用角度來(lái)看，插入力要?。◤亩械筒迦肓IF和無(wú)插入力ZIF的結(jié)構(gòu)），而分離力若太小，則會(huì)影響接觸的可靠性。連接器的插拔力和機(jī)械壽命與接觸件結(jié)構(gòu)（正壓力大小）、接觸部位鍍層質(zhì)量（滑動(dòng)摩擦系數(shù)）以及接觸件排列尺寸精度（對(duì)準(zhǔn)度）有關(guān)。

2.6.2電氣性能

連接器的主要電氣性能包括接觸電阻、絕緣電阻和抗電強(qiáng)度。

1、接觸電阻高質(zhì)量的電連接器應(yīng)當(dāng)具有低而穩(wěn)定的接觸電阻。連接器的接觸電阻從幾毫歐到數(shù)十毫歐不等。

2、絕緣電阻是衡量電連接器接觸件之間和接觸件與外殼之間絕緣性能的指標(biāo)，其數(shù)量級(jí)為數(shù)百兆歐至數(shù)千兆歐不等。

3、抗電強(qiáng)度是表示連接器接觸件之間或接觸件與外殼之間耐受額定試驗(yàn)電壓的能力。

4、其它電氣性能。

電磁干擾泄漏衰減是評(píng)價(jià)連接器的電磁干擾屏蔽效果,一般在100MHz~10GHz頻率范圍內(nèi)測(cè)試。

對(duì)射頻同軸連接器而言，還有特性阻抗、插入損耗、反射系數(shù)、電壓駐波比等電氣指標(biāo)。由于數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，為了連接和傳輸高速數(shù)字脈沖信號(hào)，出現(xiàn)了一類新型的連接器即高速信號(hào)連接器，相應(yīng)地，在電氣性能方面，除特性阻抗外，還出現(xiàn)了一些新的電氣指標(biāo)，如串?dāng)_、傳輸延遲、時(shí)滯等。

2.6.3環(huán)境性能

常見(jiàn)的環(huán)境性能包括耐溫、耐濕、耐鹽霧、振動(dòng)和沖擊等。

1、耐溫 目前連接器的最高工作溫度為200℃（少數(shù)高溫特種連接器除外），最低溫度為-65℃。由于連接器工作時(shí)，電流在接觸點(diǎn)處產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致溫升，因此一般認(rèn)為工作溫度應(yīng)等于環(huán)境溫度與接點(diǎn)溫升之和。在某些規(guī)范中，明確規(guī)定了連接器在額定工作電流下容許的最高溫升。

2、耐濕 潮氣的侵入會(huì)影響連接器絕緣性能，并銹蝕金屬零件。恒定濕熱試驗(yàn)條件為相對(duì)濕度90%~95%（依據(jù)產(chǎn)品規(guī)范，可達(dá)98%）、溫度+40±20℃，試驗(yàn)時(shí)間按產(chǎn)品規(guī)定，最少為96小時(shí)。交變濕熱試驗(yàn)則更嚴(yán)苛。

3、耐鹽霧 連接器在含有潮氣和鹽分的環(huán)境中工作時(shí)，其金屬結(jié)構(gòu)件、接觸件表面處理層有可能產(chǎn)生電化腐蝕，影響連接器的物理和電氣性能。為了評(píng)價(jià)電連接器耐受這種環(huán)境的能力，規(guī)定了鹽霧試驗(yàn)。它是將連接器懸掛在溫度受控的試驗(yàn)箱內(nèi)，用規(guī)定濃度的氯化鈉溶液，用壓縮空氣噴出，形成鹽霧大氣，其暴露時(shí)間由產(chǎn)品規(guī)范規(guī)定，至少為48小時(shí)。

4、振動(dòng)和沖擊 耐振動(dòng)和沖擊是電連接器的重要性能，在特殊的應(yīng)用環(huán)境中如航空和航天、鐵路和公路運(yùn)輸中尤為重要，它是檢驗(yàn)電連接器機(jī)械結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性和電接觸可靠性的重要指標(biāo)。在有關(guān)的試驗(yàn)方法中都有明確的規(guī)定。沖擊試驗(yàn)中應(yīng)規(guī)定峰值加速度、持續(xù)時(shí)間和沖擊脈沖波形，以及電氣連續(xù)性中斷的時(shí)間。

5、其它環(huán)境性能根據(jù)使用要求，電連接器的其它環(huán)境性能還有密封性（空氣泄漏、液體壓力）、液體浸漬（對(duì)特定液體的耐惡習(xí)化能力）、低氣壓等。

3 連接器的結(jié)構(gòu)

連接器的結(jié)構(gòu)主要包括座體、底座、座體使用的塑料、接觸部分（端子和插針）、連接器用的金屬、鍍層、鍵和定位、電路標(biāo)識(shí)以及線規(guī)。

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3.1座體（Housing）

Housing是整個(gè)連接器的主體構(gòu)件，其他的零件往它身上組裝。它大致決定連接器的外觀尺寸，需確認(rèn)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度能承受最終使用者正常使用的破壞力或是客戶明定的測(cè)試規(guī)格（例如：要求施加各方向的力于外接電纜，不能看到破壞；或是安裝螺絲時(shí)，施加適當(dāng)?shù)呐ちΣ荒茉斐善茐模?/p>

端子除了靠housing做空間上的定位，還須靠housing對(duì)它的固持力量來(lái)產(chǎn)生端子力學(xué)行為上的邊界條件，進(jìn)而在公母座配接時(shí)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)恼蛄Γ瑫r(shí)避免退pin的情形發(fā)生。因此端子與housing的干涉段尺寸與形狀拿捏必須非常小心。適當(dāng)?shù)亩俗拥勾绦螤钜约案缮媪?，才能得到適當(dāng)?shù)亩俗颖３至?，又不至于因干涉過(guò)大造成housing變形或破裂。

在電氣功能方面，Housing肩負(fù)各導(dǎo)體零件之間的絕緣功能，以一般工程塑膠阻抗值而言，只要射出成型做得到的厚度，后續(xù)加工過(guò)程又沒(méi)有造成結(jié)構(gòu)破壞，則塑膠產(chǎn)生的絕緣阻抗與耐電壓效果都可符合規(guī)格要求。只有在吸濕性非常強(qiáng)的材料或是端子壓入造成塑膠隔欄破裂的情況下，可能發(fā)生塑膠部分的絕緣阻抗或耐電壓不合格的情形，否則該擔(dān)心的多半是裸露在塑膠之外的導(dǎo)體零件之間的絕緣效果，因?yàn)榭諝獾慕^緣效果遠(yuǎn)不及工程塑膠的好。

Housing具有如下作用：

支撐接觸部分（插針、簧片等），使之牢固；

防塵、防污和防潮，保護(hù)接觸部分和導(dǎo)體；

使電路彼此絕緣。

圖3-1畫(huà)出的連接器是直插式連接器。直插式連接器的特點(diǎn)是導(dǎo)線從連接器的一半部分接入，從另一半接出。連接器的這兩部分分別稱為插頭和插座。

3.2底座（header）

安裝在印制電路板上的連接器，其所用的座體稱為底座（header），又稱基座（base）或片座（wafer）。底座和座體的主要差別在于底座總是與電路引腳安裝在一起，而座體只是空殼。底座有兩種形式：有罩的和無(wú)罩的。護(hù)罩是指連接器的插針和插座，在交合部分周圍用座體或護(hù)裙作成的保護(hù)罩。底座還有摩擦鎖緊型的，它是部分有罩的底座，但是具有鎖緊裝置，它使底座與座體的結(jié)合更可靠（見(jiàn)圖3-2）。

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底座有許多形狀，最常用的是兩種形狀：直針和直角。底座的列數(shù)也可以不同，可以是單列插針的，也可以是多列插針的（見(jiàn)圖3-3）。

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3.3底座使用的塑料

以Molex為例：其座體使用的塑料是熱塑性塑料，可以多次熔化和固化。Molex還收集塑料加工過(guò)程的剩余塑料，經(jīng)粉碎再次利用。表3-1介紹了用于高溫環(huán)境的專用塑料。這種塑料具有優(yōu)異的耐高溫特性。用于表面貼焊安裝的連接器需要這種塑料。還有一種表面插焊安裝的連接器。兩者的差別在于SMC把插針插入過(guò)孔后在焊接在PCB板上，而SMT（表面黏著式封裝機(jī)）利用焊腳貼焊在PCB板固定位置上，再經(jīng)回焊爐熔化錫后焊PCB表面上。由于需要焊接，塑料必須能耐高溫。也就是說(shuō)，表面安裝用的連接器座體，必須能夠承受高溫（通常要能承受260℃上下）。

表3-1介紹座體具體應(yīng)用的塑料：

表3-1 Molex座體使用的塑料

3.4接觸部分-端子和插針

連接器中的接觸部分把要相連接的兩部分導(dǎo)體（或?qū)Ь€）結(jié)合在一起。結(jié)合后，電路就被接通，電流流過(guò)連接器。接觸部分有兩種主要類型：端子和插針。實(shí)物的具體形狀則變化多端。

連接器功能主要就是靠端子將電訊從一個(gè)電路系統(tǒng)傳到另一個(gè)電路系統(tǒng)，因此公母座連接器配接之后，須確保公母端子有對(duì)號(hào)入座并產(chǎn)生良好的電氣導(dǎo)通。除了靠公母座的housing等零件使公母端子落在正確的互配位置，尚須確保公母端子之間的接觸正向力足夠大，單靠零星的細(xì)微點(diǎn)接觸，其阻抗值可能大到幾個(gè)歐姆，造成太大的電位降，使電訊接收端無(wú)法處理。

端子以壓入方式與housing組合著，常在端子壓到定位后，治具向后退開(kāi)時(shí)又發(fā)生端子向后退出一些的情形，因此最好不要設(shè)計(jì)成端子靠肩與housing后表面切齊，以免無(wú)法壓到位。通?？考绮糠质嵌俗勇懵对趆ousing之外最寬的地方，也就是相鄰pin間隔著空氣距離最短的地方，要注意此處的耐電壓能力。目前為止聽(tīng)過(guò)客戶能容許的PCB孔緣間距最小為0.15mm，因此如果端子在配接框口中的節(jié)距太小，則尾部應(yīng)該錯(cuò)開(kāi)成多排以增加PCB孔間距，如圖3-5。

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圖3-5連接器的端子和插針

端子（或插針）具有兩個(gè)端部：前端和后端。前端總是結(jié)合端，它同另一端子交合形成接觸。后端總是起端接作用，或是接連導(dǎo)線（導(dǎo)體），如圖3-6所示。

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圖3-6連接器的端子

3.5連接器用的金屬

表3-2摘要列出了連接器接觸部分采用的金屬，以及它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)。注意接觸部分所用的基體金屬中都有銅合金，藉以保證良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、機(jī)械性能和可工藝性。

表3-2接觸部分采用金屬的性質(zhì)

3.6鍍層

把連接器的接觸部分電鍍，是為了改善導(dǎo)電性、抗腐蝕和抗磨損性，提高可焊行。具有良好的機(jī)械性能（如可成形性，彈性）的金屬，常常不具備優(yōu)良的導(dǎo)電性、抗腐蝕和抗磨損性以及可焊接性。

表3-3連接器鍍層所用材料的性質(zhì)

3.7鍵和定位

連接器往往是多插針和座孔的，因此必須保證插腳對(duì)號(hào)入座，如果操作人員疏忽，應(yīng)不能插進(jìn)去，以防插錯(cuò)或插反，造成電路事故。這個(gè)問(wèn)題通過(guò)所謂的定位裝置或鍵可以解決。下面是具體介紹塑膠座體保證唯一地對(duì)號(hào)插接的例子（如圖3-7）。

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圖3-7連接器的鍵和定位

3.8電路標(biāo)識(shí)

因?yàn)檫B接器總是有許多的電路引腳，必須有辦法使用戶能夠正確認(rèn)出電路的引腳號(hào)碼。圖3-8介紹了兩種常用的電路引腳號(hào)碼識(shí)別方法。

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圖3-8連接器的電路標(biāo)識(shí)

左側(cè)的座體用一個(gè)三角形指明電路引腳計(jì)號(hào)起點(diǎn)，此方法非常通用。右側(cè)的座體用標(biāo)注電路引腳具體編號(hào)“1”指明計(jì)號(hào)起點(diǎn)。

4 連接器產(chǎn)品開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的基本程序

4.1開(kāi)發(fā)評(píng)估階段

主要是根據(jù)客戶對(duì)電子連接器產(chǎn)品機(jī)械性能﹑電氣性能及環(huán)境性能等各方面的要求，綜合考率業(yè)界規(guī)格及競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手分析，對(duì)于產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)技術(shù)可行性﹑制造可行性﹑檢驗(yàn)可行性及預(yù)期的投資效益比進(jìn)行綜合評(píng)估，待產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)決策者審核通過(guò)后，再進(jìn)入設(shè)計(jì)規(guī)劃階段。

4.2設(shè)計(jì)規(guī)劃階段

各模治具開(kāi)發(fā)相關(guān)單位會(huì)同產(chǎn)品設(shè)計(jì)單位著手將各零件（技術(shù)）段，確定所欲開(kāi)發(fā)之模治具規(guī)格。成立開(kāi)發(fā)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，并擬定開(kāi)發(fā)日程。

4.3設(shè)計(jì)作業(yè)及審查階段

產(chǎn)品設(shè)計(jì)及相關(guān)開(kāi)發(fā)單位依職責(zé)分工并針對(duì)產(chǎn)品規(guī)格書(shū)之要求，進(jìn)行細(xì)部設(shè)計(jì)作業(yè)，再將產(chǎn)品及模治具之藍(lán)圖經(jīng)設(shè)計(jì)審查作業(yè)后，送交相關(guān)單位主管審核，而后申請(qǐng)產(chǎn)品專利保護(hù)，同時(shí)需要送交客戶承認(rèn)。經(jīng)客戶(或不需)承認(rèn)后，產(chǎn)品設(shè)計(jì)單位即依產(chǎn)品規(guī)格書(shū)內(nèi)容進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)之工作，并提供包括材料﹑制程條件及模治具開(kāi)發(fā)需求等文件給各相關(guān)開(kāi)發(fā)單位，各開(kāi)發(fā)承制單位需檢附相應(yīng)的“設(shè)計(jì)制作企劃書(shū)”呈權(quán)責(zé)主管核定“模治具工作執(zhí)行單”，并進(jìn)行樣品試制等之準(zhǔn)備工作。

4.4驗(yàn)證階段

沖壓零件﹑電鍍零件﹑成型零件﹑組裝設(shè)備及模治具完成試模后，分別就其尺寸﹑功能等作檢驗(yàn)，并由產(chǎn)品設(shè)計(jì)單位對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。而后試裝 50~100pcs樣品以供驗(yàn)證組裝及檢驗(yàn)用夾治具之評(píng)估分析，并于試裝品評(píng)估確認(rèn)完成后進(jìn)行工程試產(chǎn)作業(yè)(500~1000pcs)以驗(yàn)證組裝及檢驗(yàn)治具設(shè)備之生產(chǎn)性，對(duì)工程試產(chǎn)完成品進(jìn)行確認(rèn)并送檢測(cè)單位作功能測(cè)試。品保會(huì)同產(chǎn)品設(shè)計(jì)單位于工程試產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行初步之產(chǎn)品品質(zhì)確認(rèn)及程試產(chǎn)檢討會(huì)，并依產(chǎn)品測(cè)試報(bào)告文件，確認(rèn)其品質(zhì)是否能符合原先制訂的產(chǎn)品規(guī)格書(shū)及工程圖面的要求內(nèi)容，并據(jù)此發(fā)出產(chǎn)品評(píng)估報(bào)告。制造工程單位則主導(dǎo)小量試產(chǎn)（原則數(shù)量為 1000~3000pcs），以驗(yàn)證此產(chǎn)品自零件迄組裝之生產(chǎn)性。品保單位將小量試產(chǎn)且經(jīng)品質(zhì)確認(rèn)后的產(chǎn)品交市場(chǎng)單位送交客戶承認(rèn)。

4.5量產(chǎn)放行階段

樣品經(jīng)客戶承認(rèn)后，由產(chǎn)品設(shè)計(jì)單位主導(dǎo)，整理產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中的設(shè)計(jì)﹑驗(yàn)證﹑試產(chǎn)等各方面的資料，經(jīng)產(chǎn)品發(fā)展團(tuán)隊(duì)與制造團(tuán)隊(duì)各單位審查無(wú)異議后完成移轉(zhuǎn)。該階段工作完成后，標(biāo)志著產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工作結(jié)束，進(jìn)入大量生產(chǎn)。

5 電子連接器制造過(guò)程

電子連接器種類繁多，但制造過(guò)程是基本一致的，一般可分為下面四個(gè)階段：沖壓、電鍍、注塑和組裝。

5.1沖壓

電子連接器的制造過(guò)程一般從沖壓插針開(kāi)始。通過(guò)大型高速?zèng)_壓機(jī)，電子連接器（插針）由薄金屬帶沖壓而成。大卷的金屬帶一端送入沖壓機(jī)前端，另一端穿過(guò)沖壓機(jī)液壓工作臺(tái)纏入卷帶輪，由卷帶輪拉出金屬帶并卷好沖壓出成品。

沖壓是金屬端子的制造區(qū)，作為連接器的主要構(gòu)成部分，金屬端子的形狀、尺寸影響著后續(xù)的工藝及成品的質(zhì)量。因此，在沖壓過(guò)程中必須對(duì)金屬端子的關(guān)鍵尺寸進(jìn)行嚴(yán)格的在線檢測(cè)，以保證金屬端子的品質(zhì)，減少不良品的數(shù)量。并且對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的問(wèn)題，進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。這一流程的主要檢測(cè)項(xiàng)目為端子間距以及位置度。在沖壓的視覺(jué)檢測(cè)過(guò)程中基本采用背光照明，可以獲得清晰的圖像，其難點(diǎn)在于沖壓料帶高速進(jìn)給情況下的穩(wěn)定性。由于沖壓速度很快，可達(dá)到1000沖/分鐘，且受到收料速度突變以及端子上的污物、灰塵的干擾，往往會(huì)造成誤檢的發(fā)生。合理的工夾具的設(shè)計(jì)和輔助吹氣裝置可以有效解決這一問(wèn)題。

因?yàn)闆_壓生產(chǎn)的速度極快，為避免整卷金屬帶報(bào)廢及時(shí)地檢測(cè)出沖壓質(zhì)量缺陷變得十分重要。隨機(jī)的質(zhì)量缺陷，如金屬碎屑（在沖壓過(guò)程中產(chǎn)生并粘附于金屬帶上），也必須被檢測(cè)出來(lái)。如果被一直帶到組裝線上，這些金屬碎屑將有可能導(dǎo)致設(shè)備卡塞或不合格的組裝成品，甚至有更為槽糕的被顧客投訴。為盡早可能地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的缺陷，沖壓工序完成的瞬間就應(yīng)該立刻進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。

PPT視覺(jué)系統(tǒng)能夠以各種方式集成安裝到現(xiàn)有的生產(chǎn)線上。如果生產(chǎn)線上有現(xiàn)成的PLC(可編程控制器)，它能像控制其它傳感器或機(jī)械裝置一樣控制PPT視覺(jué)系統(tǒng)的運(yùn)行。這些外部的PLC也并非必需的-PPT視覺(jué)系統(tǒng)自身就完全有與各種外部設(shè)備（觸發(fā)傳感器、廢品剔除機(jī)械等）交流的能力。某些PPT的客戶使得他們的視覺(jué)系統(tǒng)能夠在一旦檢測(cè)出問(wèn)題時(shí)停止沖壓機(jī)運(yùn)行，以便操作人員排除故障。類似的其它方案，如控制噴涂槍給檢測(cè)出缺陷的產(chǎn)品打上記號(hào)等也能夠通過(guò)PPT視覺(jué)系統(tǒng)輕易實(shí)現(xiàn)。

背光是一種針對(duì)檢測(cè)沖壓過(guò)程中典型質(zhì)量缺陷的極其有效的照明手段。背光可通過(guò)在待檢目標(biāo)的后方布置一束散射光束來(lái)實(shí)現(xiàn)，它能使待檢目標(biāo)與其明亮背景之間產(chǎn)生強(qiáng)烈對(duì)比而獲得清晰的具有剪影效果的檢測(cè)圖像（如圖6-1）。這樣的理想圖像通常用來(lái)檢測(cè)目標(biāo)的尺寸特征，如長(zhǎng)或?qū)?，也用?lái)檢測(cè)目標(biāo)物輪廓（形狀檢測(cè)）。

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圖5-1檢測(cè)圖像

沖壓成形的插針?biāo)统鰶_壓機(jī)后就能夠立即被檢測(cè)，再隨金屬帶卷到卷帶輪上。整套系統(tǒng)包括：一副可調(diào)的開(kāi)口滑槽機(jī)構(gòu)，用以引導(dǎo)載有插針的金屬帶通過(guò)攝像頭下方；一臺(tái)PPT-DS2攝像機(jī)，安裝在該金屬帶上方；一盞頻閃燈和一塊漫反射樹(shù)脂玻璃，安裝在該金屬帶下方；一套光敏探測(cè)器，用以向視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)提供待檢工件到位的觸發(fā)信號(hào)；一臺(tái)PPT視覺(jué)處理系統(tǒng)。圖5-2顯示了系統(tǒng)的基本構(gòu)造情況。

Take-up reel-卷帶輪，Camera-攝像機(jī)，sensorp-傳感器，

Carrier strip with contacts-沖壓插針金屬帶，

Stamping press-沖壓機(jī)

Guide block and strobe light-導(dǎo)引塊和頻閃燈

圖5-2典型的沖壓件質(zhì)量視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)備布局

當(dāng)沖壓成形的插針隨金屬帶送出沖壓機(jī)后，它們經(jīng)由導(dǎo)引塊穿過(guò)視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)并通過(guò)漫反射樹(shù)脂玻璃前方。對(duì)于每個(gè)插針的到來(lái)，光敏探測(cè)器都會(huì)向檢測(cè)系統(tǒng)提供一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，接通頻閃燈，拍攝圖像，開(kāi)始執(zhí)行檢測(cè)。采用頻閃燈的目的是避免金屬帶每次都要在攝像頭前停下來(lái)。在現(xiàn)有沖壓生產(chǎn)線的集成上述視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)只需對(duì)沖壓工段做少許改動(dòng)。

5.2電鍍

連接器插針沖壓完成后即應(yīng)送去電鍍工段。所謂電鍍，即經(jīng)過(guò)沖壓成型后的金屬端子需要在金屬表面鍍上錫、鉛、金等不同的鍍層。與沖壓階段相似的一類問(wèn)題，如插針的扭曲、碎裂或變形，也同樣會(huì)在沖壓好的插針?biāo)腿腚婂冊(cè)O(shè)備的過(guò)程中出現(xiàn)。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，是指通過(guò)外部直流電鍍作用，溶液中的電解反應(yīng)，使導(dǎo)電體的金屬沉積在金屬或合金層表面。金屬涂層的陰極的分布，是決定涂層質(zhì)量是一個(gè)重要的因素在電鍍生產(chǎn)中，人們總是希望在鍍件表面獲得均勻涂層。連接器由于功能部件的彈性端子表面，涂層表面能量分布，可以最大限度地發(fā)揮出色的功能。但無(wú)論是電鍍液，總是有一個(gè)涂層厚度不均現(xiàn)象。在電鍍過(guò)程中，電流通過(guò)鍍液，在陰極沉淀物質(zhì)的數(shù)量，并通過(guò)功率成正比。一些電鍍零件鍍金色層是適當(dāng)?shù)?，無(wú)論是在鍍上均勻分布也很重要。是否使用振動(dòng)電鍍或滾鍍，鍍量少于如果需要量的下限，在電鍍過(guò)程中的鍍件容易產(chǎn)生不良導(dǎo)電涂層的均勻性，并將有明顯的影響，必須添加一些電鍍確保沒(méi)有權(quán)力，而且還促進(jìn)電鍍均勻翻轉(zhuǎn)。當(dāng)有大量鍍件，電鍍零件在滾筒或振動(dòng)篩的位置交換不充分，部分電鍍是在高電流密度和其余的被鍍件始終處于低電流密度分布不均勻，造成鍍層。因此，公司在電鍍的過(guò)程中，設(shè)置各槽電鍍負(fù)荷范圍。

電鍍接觸涂層顯示了兩個(gè)重要的功能：a.避免接觸彈簧基部金屬腐蝕。b.優(yōu)化接觸界面的結(jié)構(gòu)。

第一個(gè)功能非常簡(jiǎn)單僅僅需要接觸彈簧組件，一般為銅合金，完全被涂層覆蓋和涂層本身可以防止腐蝕和表面覆蓋的薄膜。而另一功能是非常復(fù)雜的。優(yōu)化的接觸界面的方法，其本質(zhì)是出現(xiàn)在接觸界面的策劃與管理。如前所述，穩(wěn)定低接觸電阻的不含金屬薄膜界面。兩種主要接觸的涂層，貴金屬（金、鈀及其合金材料）和非貴金屬（如錫），他們主要是在不同類型的膜接觸界面。貴金屬（黃金），接觸涂層是惰性，維護(hù)界面完整性需要保護(hù)外涂層膜形成，主要是防止銅觸點(diǎn)彈簧。錫的最常用的非貴金屬的表面氧化問(wèn)題，主要是考慮。這些不同的腐蝕過(guò)程將反映到連接器的設(shè)計(jì)和性能標(biāo)準(zhǔn)。

因?yàn)樵谀Σ吝^(guò)程中，會(huì)有接觸表面粗糙度受傷，擦傷，粘附，形態(tài)變化，產(chǎn)生的碎片，物質(zhì)轉(zhuǎn)移，但也伴隨產(chǎn)生的熱量。隨著越來(lái)越多的插頭的針腳千斤頂，表面涂層的金屬架、金屬與接地，在周圍環(huán)境的作用下產(chǎn)生腐蝕，形成接觸不良。接觸表面的磨損程度和接觸壓力的接觸摩擦零件尺寸，表面粗糙度，接觸表面涂層，硬度的品種、質(zhì)量，接觸到的指導(dǎo)部分是光滑圓潤(rùn)，千斤頂接觸點(diǎn)幾何和其他因素。在接觸壓力，銷頭和千斤頂孔邊緣連接接觸部分的差異，粗糙度高的涂層材料，涂層質(zhì)量不佳的情況下，低硬度的接觸磨損較嚴(yán)重。電連接器插頭的壽命低，或接觸不良的不穩(wěn)定性。

5.3注塑

注塑則是聚合物在注塑機(jī)的高溫與高壓下，經(jīng)過(guò)注塑模具形成一定結(jié)構(gòu)的連接器絕緣體的過(guò)程。

有的電連接器的絕緣材料，如醋醛塑料，其吸水性極大，在潮濕的環(huán)境中長(zhǎng)期貯存和使用時(shí)，水分子不僅附著在絕緣材料表面，而且還能沿材料的毛細(xì)孔滲透到絕緣體內(nèi)部。在交變潮熱的情況下，再加上毛細(xì)孔作用，絕緣材料吸潮更為嚴(yán)重。由于絕緣體表面和內(nèi)部都有水分子，使得它的表面電阻和體積電阻都下降，從而使整個(gè)絕緣電阻大大下降。電連接器接觸性能之好壞與連接器接觸對(duì)間的接觸電阻大小有關(guān)。一般要求接觸電阻小一點(diǎn)為好，這樣可減少接觸電阻造成的功能損耗。并且也可以減少接點(diǎn)發(fā)熱，溫升太高反而增加了接觸電阻值；另外過(guò)高的熱量如散發(fā)不好就會(huì)使金屬軟化，加快了金屬表面的氧化和磨損，使連接器的質(zhì)量下降，這也是電子產(chǎn)品領(lǐng)域連接器溫升規(guī)定不超過(guò)30℃的原因之一。同時(shí)，對(duì)數(shù)字電路用的連接器來(lái)說(shuō)，要求連接器在工作時(shí)，接觸電阻不僅要小，而且要穩(wěn)定。如工作中電阻值變化太大，容易形成誤脈沖，從而使整機(jī)不能正常工作。

5.4組裝

組裝是連接器生產(chǎn)的最后一站，經(jīng)過(guò)沖壓和電鍍的金屬端子以及經(jīng)過(guò)注塑而形成塑膠經(jīng)過(guò)組裝車間的組裝之后產(chǎn)生成品。金屬料帶進(jìn)過(guò)裁切、插針、搖斷、檢驗(yàn)等工序而成為成品，在經(jīng)過(guò)包裝直接交付客戶。

電子連接器制造的最后階段是成品組裝。將電鍍好的插針與注塑盒座接插的方式有兩種：?jiǎn)为?dú)對(duì)插或組合對(duì)插。單獨(dú)對(duì)插是指每次接插一個(gè)插針；組合對(duì)插則一次將多個(gè)插針同時(shí)與盒座接插。不論采取哪種接插方式，制造商都要求在組裝階段檢測(cè)所有的插針是否有缺漏和定位正確；另外一類常規(guī)性的檢測(cè)任務(wù)則與連接器配合面上間距的測(cè)量有關(guān)。和沖壓階段一樣，連接器的組裝也對(duì)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)提出了在檢測(cè)速度上的挑戰(zhàn)。盡管大多數(shù)組裝線節(jié)拍為每秒一到兩件，但對(duì)于每個(gè)通過(guò)攝像頭的連接器，視覺(jué)系統(tǒng)通常都需完成多個(gè)不同的檢測(cè)項(xiàng)目。因而檢測(cè)速度再次成為一個(gè)重要的系統(tǒng)性能指標(biāo)。

組裝完成后，該連接器的大小由一個(gè)數(shù)量級(jí)比單引腳允許的尺寸公差。它還對(duì)視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)帶來(lái)了另一個(gè)問(wèn)題。例如：有些連接器盒座的尺寸超過(guò)一英尺而擁有幾百個(gè)插針，每個(gè)插針的位置檢測(cè)精度必須在幾千分之一英寸的范圍內(nèi)。顯然，在一個(gè)圖像上無(wú)法完成一個(gè)英尺長(zhǎng)連接器的檢測(cè)，視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)只能每次在一個(gè)較小視野內(nèi)檢測(cè)有限數(shù)量的插針質(zhì)量。為完成整個(gè)連接器的檢測(cè)有兩種方式：使用多個(gè)攝像頭（使系統(tǒng)成本增加）；或當(dāng)連接器在一個(gè)鏡頭前通過(guò)連續(xù)觸發(fā)攝像機(jī)，視覺(jué)系統(tǒng)將連續(xù)攝取單幀圖像“縫合”起來(lái)，以便判斷整個(gè)連接器的質(zhì)量是合格的。后一種方式是PPT視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)在連接器組裝完成后通常所采用的檢測(cè)方法。

“實(shí)際位置”的檢測(cè)室連接器組裝對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的另一要求。這個(gè)“實(shí)際位置”是指每個(gè)插針頂端到一條規(guī)定的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)線之間的距離。視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)必須在檢測(cè)圖像上作出這條假象的基準(zhǔn)線以測(cè)量每個(gè)插針頂點(diǎn)的“實(shí)際位置”并判斷其是否達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。然而用以劃定基準(zhǔn)線的基準(zhǔn)點(diǎn)在實(shí)際的連接器上經(jīng)常是不可見(jiàn)的，或者有時(shí)出現(xiàn)在另外一個(gè)平面上而無(wú)法在同一鏡頭的同一時(shí)刻內(nèi)看到。甚至在某些情況下不得不磨去連接器盒體上的塑料以確定這條基準(zhǔn)線的位置。

在上述四個(gè)制造環(huán)節(jié)中，每個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)產(chǎn)品尺寸的要求極為嚴(yán)格，因此只有對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)量才能保證產(chǎn)品滿足質(zhì)量的要求。目前主要的檢測(cè)手段，根據(jù)接觸方式不同可分為接觸式檢測(cè)和非接觸式檢測(cè)，例如金屬量規(guī)、千分尺等就屬于接觸式檢測(cè)，而工具顯微鏡、X光檢測(cè)儀、投影檢測(cè)儀等屬于非接觸式測(cè)量。

以上檢測(cè)儀器根據(jù)精度、速度、檢測(cè)項(xiàng)目的不同而各有應(yīng)用，但因?yàn)槭艿綑z測(cè)速度較慢、操作復(fù)雜、環(huán)境要求等限制而主要應(yīng)用于離線檢測(cè)，而在線檢測(cè)之所以主要采用機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備，主要原因在于必須滿足高速、高精度、高重復(fù)性等生產(chǎn)特點(diǎn)，如此方能滿足生產(chǎn)線在線檢測(cè)的較高要求。因此，無(wú)疑正是為中國(guó)機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)的早起發(fā)育與啟蒙準(zhǔn)備了豐沛的土壤。

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圖5-3連接器的組裝車間

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