全自動錫膏印刷機(jī)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，這對其運(yùn)動控制系統(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 全自動錫膏印刷機(jī)

1  自動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。控制各部件運(yùn)動的共有8個(gè)驅(qū)動軸，其中，板寬調(diào)整控制動導(dǎo)軌前后移動，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)移動到MARK點(diǎn)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(zhǔn)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(yùn)動均為點(diǎn)位運(yùn)動，無聯(lián)動要求。

印刷機(jī)的工作流程為：首先，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；其次，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；再次，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(zhǔn)確對齊；然后，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；最后，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(shí)現(xiàn)。傳送帶將PCB送出印刷機(jī)，完成一個(gè)工作循環(huán)。

2  臺達(dá)控制方案

臺達(dá)運(yùn)動控制卡系統(tǒng)組成如圖2所示。

圖2 運(yùn)動控制卡系統(tǒng)組成

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

圖3 多軸運(yùn)動控制卡電控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

臺達(dá)運(yùn)動控制卡電控系統(tǒng)由1片多軸運(yùn)動控制卡PCI-DMC-A01、2臺4路脈沖輸出模塊ASD-DMC-04PI，以及1臺200W ASD-A2-0221-F、1臺400W ASD-A2-0421-F、2臺750W ASD-A2-0721-F伺服驅(qū)動器，搭配1臺64點(diǎn)輸入模塊ASD-DMC-64MN和1臺64點(diǎn)輸出模塊ASD-DMC-64NT組成。

臺達(dá)多軸運(yùn)動控制卡電控系統(tǒng)軟件編程：

通過對錫膏印刷機(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)動方式：原點(diǎn)搜索（REFERENCE）、絕對位置定位（ABS）和點(diǎn)動控制（JoG）。其中，點(diǎn)動控制（JOG）用于印刷機(jī)的手動調(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)動的坐標(biāo)原點(diǎn)；絕對位置定位（ASS）用于在原點(diǎn)建立后完成運(yùn)動定位。由于各軸有著相同的基本運(yùn)動方式，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，對從上位機(jī)接受到的命令進(jìn)行校驗(yàn)，并對錯(cuò)誤命令進(jìn)行處理；運(yùn)動控制包括上述三種基本運(yùn)動方式的實(shí)現(xiàn)；故障處理中對運(yùn)行過程中發(fā)生的故障進(jìn)行處理。

3  臺達(dá)運(yùn)動控制卡的優(yōu)勢

采用臺達(dá)運(yùn)動控制卡具有以下優(yōu)勢：

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

圖4 DMC-NET總線運(yùn)動控制卡減少配線

（2）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 DMC-NET總線運(yùn)動控制卡提高系統(tǒng)穩(wěn)定性

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的計(jì)算與獲取，另一個(gè)是運(yùn)動控制系統(tǒng)的精確定位。采用臺達(dá)多軸運(yùn)動控制卡的方案，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PCB印刷機(jī)系統(tǒng)的定位精度和響應(yīng)速度，使得自動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)品處任高級應(yīng)用工程師，主要從事運(yùn)動控制卡產(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)的豐富自動化技術(shù)整合應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。