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    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。

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

   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(zhǎng)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(jué)系統(tǒng)、刮刀模組、PCB傳送軌道和糾偏定位平臺(tái)?？刂聘鞑考\(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(wú)聯(lián)動(dòng)要求。

   印刷機(jī)的工作流程為：⑴ PCB通過(guò)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(jué)系統(tǒng)依次根據(jù)PCB及鋼網(wǎng)上各自?xún)蓚€(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(pán)上；⑸ 糾偏定位平臺(tái)下降到原位，PCB夾緊裝置松開(kāi)，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(guò)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(xiě)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(guò)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(jiǎn)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(wú)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(yǔ)

   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(lái)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(guò)程中，涉及到兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：其一是視覺(jué)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(jiǎn)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(zhuān)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(kāi)發(fā)、產(chǎn)品企劃與行銷(xiāo)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)。