摘要：本文主要介紹了PCB印刷機(jī)作為SMT（表面貼裝技術(shù)）關(guān)鍵設(shè)備的主要工作原理和流程。采用臺(tái)達(dá)多軸運(yùn)動(dòng)控制卡提高了系統(tǒng)響應(yīng)的實(shí)時(shí)性，并且提高了自動(dòng)PCB印刷機(jī)系統(tǒng)的定位精度和響應(yīng)速度，使得自動(dòng)PCB印刷機(jī)取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

Abstract: This paper describes the PCB printing press as a SMT (surface mount technology) key equipment and the operating principle and processes. Delta multi-axis motion control card to improve the system response in real time, and improved automatic PCB printing system positioning accuracy and response speed, making the automatic PCB printer achieved good economic benefits.

關(guān)鍵詞：PCB  印刷機(jī)  運(yùn)動(dòng)控制卡

Key Words：PCB   Printing system        Motion control card

文/焦健

1.前言

      全自動(dòng)錫膏印刷機(jī)（圖1）是SMT(表面貼裝技術(shù))生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備之一。作為表面貼裝生產(chǎn)線的第一道工序，錫膏印刷質(zhì)量的好壞對(duì)SMT產(chǎn)品的合格率有著極其重大的影響。影響錫膏印刷質(zhì)量的一個(gè)重要因素是印刷機(jī)各部分的運(yùn)動(dòng)控制精度，目前SMT產(chǎn)品的生產(chǎn)向高產(chǎn)出率和“零缺陷”方向發(fā)展，在生產(chǎn)中，印刷機(jī)需要長時(shí)間穩(wěn)定不間斷地高速運(yùn)行，這對(duì)其運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行速度、穩(wěn)定性及可靠性提出了很高的要求。

圖1 全自動(dòng)錫膏印刷機(jī)

2.自動(dòng)PCB印刷機(jī)的工作原理

      錫膏印刷機(jī)主要包括以下幾個(gè)部件：視覺系統(tǒng)、刮刀模組、PCB傳送軌道和糾偏定位平臺(tái)。控制各部件運(yùn)動(dòng)的共有8個(gè)驅(qū)動(dòng)軸，其中，板寬調(diào)整控制動(dòng)導(dǎo)軌前后移動(dòng)，將PCB傳送軌道調(diào)整到與待加工PCB相應(yīng)的寬度；相機(jī)X、相機(jī)Y控制相機(jī)移動(dòng)到MARK點(diǎn)位置；平臺(tái)X、平臺(tái)Y1、平臺(tái)Y2控制糾偏定位平臺(tái)前后、左右移動(dòng)并旋轉(zhuǎn)角度，使PCB與鋼網(wǎng)準(zhǔn)確對(duì)齊；平臺(tái)升降控制糾偏定位平臺(tái)升降，完成平臺(tái)工作位置切換；刮刀拖動(dòng)控制刮刀模組前后移動(dòng)，完成印刷。各驅(qū)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)均為點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)，無聯(lián)動(dòng)要求。

      印刷機(jī)的工作流程為：⑴ PCB通過PCB傳送軌道進(jìn)入印刷機(jī)后，安裝在PCB傳送軌道上的PCB夾緊裝置將PCB固定；⑵ 視覺系統(tǒng)依次根據(jù)PCB及鋼網(wǎng)上各自兩個(gè)MARK點(diǎn)發(fā)出位置反饋信號(hào)；⑶ 調(diào)整平臺(tái)糾正PCB與鋼網(wǎng)間的位置及角度偏差，將PCB與鋼網(wǎng)準(zhǔn)確對(duì)齊；⑷ 糾偏定位平臺(tái)上升到印刷位置，刮刀模組上的刮刀前后移動(dòng)將錫膏均勻的印刷到PCB的焊盤上；⑸ 糾偏定位平臺(tái)下降到原位，PCB夾緊裝置松開，PCB 建立和絕對(duì)位置定位的實(shí)現(xiàn)。傳送帶將PCB送出印刷機(jī)，完成一個(gè)工作循環(huán)。

3.臺(tái)達(dá)控制方案

3.1 臺(tái)達(dá)多軸運(yùn)動(dòng)控制卡

臺(tái)達(dá)運(yùn)動(dòng)控制卡系統(tǒng)組成如圖2所示。

圖2臺(tái)達(dá)運(yùn)動(dòng)控制卡系統(tǒng)組成框圖

臺(tái)達(dá)多軸運(yùn)動(dòng)控制卡電控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 全自動(dòng)印刷機(jī)電控系統(tǒng)組成圖

臺(tái)達(dá)運(yùn)動(dòng)控制卡電控系統(tǒng)組成：

⑴  多軸運(yùn)動(dòng)控制卡PCI-DMC-A01 1片；

⑵ 4路脈沖輸出模塊ASD-DMC-04PI 2臺(tái)；

⑶ 搭配的伺服驅(qū)動(dòng)器：200W ASD-A2-0221-F 1臺(tái)、400W ASD-A2-0421-F 1臺(tái)、750W ASD-A2-0721-F 2臺(tái)；

⑷ 搭配的64點(diǎn)輸入模塊ASD-DMC-64MN 1臺(tái)、64點(diǎn)輸出模塊ASD-DMC-64NT 1臺(tái)。

3.2 臺(tái)達(dá)多軸運(yùn)動(dòng)控制卡電控系統(tǒng)軟件編程

      通過對(duì)錫膏印刷機(jī)工作方式進(jìn)行分析，可知印刷機(jī)各軸有著相同的基本運(yùn)動(dòng)方式：原點(diǎn)搜索(REFERENCE)、絕對(duì)位置定位(ABS)和點(diǎn)動(dòng)控制(JoG)。其中，點(diǎn)動(dòng)控制(JOG)用于印刷機(jī)的手動(dòng)調(diào)試，在正常運(yùn)行中將被禁止使用；原點(diǎn)搜索(REFER—ENCE)用于建立各軸運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)原點(diǎn)；絕對(duì)位置定位(ASS)用于在原點(diǎn)建立后完成運(yùn)動(dòng)定位。由于各軸有著相同的基本運(yùn)動(dòng)方式，在編寫控制程序時(shí)可以采用相同的程序結(jié)構(gòu)。按照功能的不同將程序劃分為4個(gè)模塊：初始化、通信校驗(yàn)、運(yùn)動(dòng)控制及故障處理。在初始化中，程序回到初始狀態(tài)，各參數(shù)恢復(fù)到初始值；通信校驗(yàn)中，對(duì)從上位機(jī)接受到的命令進(jìn)行校驗(yàn)，并對(duì)錯(cuò)誤命令進(jìn)行處理；運(yùn)動(dòng)控制包括上述三種基本運(yùn)動(dòng)方式的實(shí)現(xiàn)；故障處理中對(duì)運(yùn)行過程中發(fā)生的故障進(jìn)行處理。

3.3 采用臺(tái)達(dá)運(yùn)動(dòng)控制卡優(yōu)勢(shì)

采用臺(tái)達(dá)運(yùn)動(dòng)控制卡具有以下優(yōu)勢(shì)：

⑴ 配線簡單，獨(dú)特的臺(tái)達(dá)DMC-NET, 大大減少控制端配線，減少了系統(tǒng)的可靠性，降低了維護(hù)成本，如圖4。

圖4 臺(tái)達(dá)DMC-NET配線圖

⑵ 穩(wěn)定的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，擁有高穩(wěn)定度的DMCNET通訊網(wǎng)絡(luò)，有效地降低無效的數(shù)據(jù)流, 大幅度地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定度，如圖5。

圖5 臺(tái)達(dá)DMC-NET總線配置圖

⑶ 固定的指令周期，在固定的1ms指令周期內(nèi)可交換12軸馬達(dá)的數(shù)據(jù)。如圖6。

圖6 臺(tái)達(dá)DMC-NET連接圖

4.結(jié)束語

      隨著電子產(chǎn)品向微型化、便攜式、網(wǎng)絡(luò)化和多媒體方向迅速發(fā)展，SMT（表面貼裝技術(shù)）在電子工業(yè)中正得到越來越廣泛的應(yīng)用，并且在許多領(lǐng)域部分或全部取代了傳統(tǒng)電子裝配技術(shù)，SMT的出現(xiàn)使傳統(tǒng)電子裝配技術(shù)發(fā)生了根本的、革命性的變革。在SMT裝備研制過程中，涉及到兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：其一是視覺位置誤差反饋信號(hào)的計(jì)算與獲取，另一個(gè)是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的精確定位。采用臺(tái)達(dá)多軸運(yùn)動(dòng)控制卡的方案，大大縮短了工控機(jī)IPC的CPU占用時(shí)間，提高了系統(tǒng)響應(yīng)的實(shí)時(shí)性，并且提高了自動(dòng)PCB印刷機(jī)系統(tǒng)的定位精度和響應(yīng)速度，使得自動(dòng)PCB印刷機(jī)取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

作者簡介：

      焦健，出生于1978年7月，畢業(yè)于燕山大學(xué)電子信息工程專業(yè)。目前就職于中達(dá)電通伺服數(shù)控產(chǎn)品處任高級(jí)應(yīng)用工程師，主要從事運(yùn)動(dòng)控制卡產(chǎn)品的技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品企劃與行銷推廣，擁有運(yùn)動(dòng)控制卡產(chǎn)品，以及半導(dǎo)體、包裝、印刷、紡織行業(yè)的豐富自動(dòng)化技術(shù)整合應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。