摘要：本文主要介紹了PCB印刷機作為SMT（表面貼裝技術）關鍵設備的主要工作原理和流程。采用臺達多軸運動控制卡提高了系統(tǒng)響應的實時性，并且提高了自動PCB印刷機系統(tǒng)的定位精度和響應速度，使得自動PCB印刷機取得了很好的經(jīng)濟效益。

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.

關鍵詞：PCB  印刷機  運動控制卡

Key Words：PCB   Printing system        Motion control card

文/焦健

1.前言

      全自動錫膏印刷機（圖1）是SMT(表面貼裝技術)生產(chǎn)線的關鍵設備之一。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)量的一個重要因素是印刷機各部分的運動控制精度，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，印刷機需要長時間穩(wěn)定不間斷地高速運行，這對其運動控制系統(tǒng)的運行速度、穩(wěn)定性及可靠性提出了很高的要求。

圖1 全自動錫膏印刷機

2.自動PCB印刷機的工作原理

      錫膏印刷機主要包括以下幾個部件：視覺系統(tǒng)、刮刀模組、PCB傳送軌道和糾偏定位平臺。控制各部件運動的共有8個驅(qū)動軸，其中，板寬調(diào)整控制動導軌前后移動，將PCB傳送軌道調(diào)整到與待加工PCB相應的寬度；相機X、相機Y控制相機移動到MARK點位置；平臺X、平臺Y1、平臺Y2控制糾偏定位平臺前后、左右移動并旋轉(zhuǎn)角度，使PCB與鋼網(wǎng)準確對齊；平臺升降控制糾偏定位平臺升降，完成平臺工作位置切換；刮刀拖動控制刮刀模組前后移動，完成印刷。各驅(qū)動軸運動均為點位運動，無聯(lián)動要求。

      印刷機的工作流程為：⑴ PCB通過PCB傳送軌道進入印刷機后，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MARK點發(fā)出位置反饋信號；⑶ 調(diào)整平臺糾正PCB與鋼網(wǎng)間的位置及角度偏差，將PCB與鋼網(wǎng)準確對齊；⑷ 糾偏定位平臺上升到印刷位置，刮刀模組上的刮刀前后移動將錫膏均勻的印刷到PCB的焊盤上；⑸ 糾偏定位平臺下降到原位，PCB夾緊裝置松開，PCB 建立和絕對位置定位的實現(xiàn)。傳送帶將PCB送出印刷機，完成一個工作循環(huán)。

3.臺達控制方案

3.1 臺達多軸運動控制卡

臺達運動控制卡系統(tǒng)組成如圖2所示。

圖2臺達運動控制卡系統(tǒng)組成框圖

臺達多軸運動控制卡電控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 全自動印刷機電控系統(tǒng)組成圖

臺達運動控制卡電控系統(tǒng)組成：

⑴  多軸運動控制卡PCI-DMC-A01 1片；

⑵ 4路脈沖輸出模塊ASD-DMC-04PI 2臺；

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

⑷ 搭配的64點輸入模塊ASD-DMC-64MN 1臺、64點輸出模塊ASD-DMC-64NT 1臺。

3.2 臺達多軸運動控制卡電控系統(tǒng)軟件編程

      通過對錫膏印刷機工作方式進行分析，可知印刷機各軸有著相同的基本運動方式：原點搜索(REFERENCE)、絕對位置定位(ABS)和點動控制(JoG)。其中，點動控制(JOG)用于印刷機的手動調(diào)試，在正常運行中將被禁止使用；原點搜索(REFER—ENCE)用于建立各軸運動的坐標原點；絕對位置定位(ASS)用于在原點建立后完成運動定位。由于各軸有著相同的基本運動方式，在編寫控制程序時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個模塊：初始化、通信校驗、運動控制及故障處理。在初始化中，程序回到初始狀態(tài)，各參數(shù)恢復到初始值；通信校驗中，對從上位機接受到的命令進行校驗，并對錯誤命令進行處理；運動控制包括上述三種基本運動方式的實現(xiàn)；故障處理中對運行過程中發(fā)生的故障進行處理。

3.3 采用臺達運動控制卡優(yōu)勢

采用臺達運動控制卡具有以下優(yōu)勢：

⑴ 配線簡單，獨特的臺達DMC-NET, 大大減少控制端配線，減少了系統(tǒng)的可靠性，降低了維護成本，如圖4。

圖4 臺達DMC-NET配線圖

⑵ 穩(wěn)定的系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)，擁有高穩(wěn)定度的DMCNET通訊網(wǎng)絡，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 臺達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軸馬達的數(shù)據(jù)。如圖6。

圖6 臺達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)絡化和多媒體方向迅速發(fā)展，SMT（表面貼裝技術）在電子工業(yè)中正得到越來越廣泛的應用，并且在許多領域部分或全部取代了傳統(tǒng)電子裝配技術，SMT的出現(xiàn)使傳統(tǒng)電子裝配技術發(fā)生了根本的、革命性的變革。在SMT裝備研制過程中，涉及到兩項關鍵技術：其一是視覺位置誤差反饋信號的計算與獲取，另一個是運動控制系統(tǒng)的精確定位。采用臺達多軸運動控制卡的方案，大大縮短了工控機IPC的CPU占用時間，提高了系統(tǒng)響應的實時性，并且提高了自動PCB印刷機系統(tǒng)的定位精度和響應速度，使得自動PCB印刷機取得了很好的經(jīng)濟效益。

作者簡介：

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