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市場應用背景
隨著3C電子、半導體等領域元器件的封裝技術的不斷小型化和復雜化，制造商需整合具備高并行度與多功能集成的測試平臺，以應對更短的產(chǎn)品開發(fā)周期與更高良率要求，從而提升使用效率、實現(xiàn)技術復用與提高產(chǎn)能，降低整體測試成本，轉(zhuǎn)塔測試分選編帶設備因此深受市場青睞。
▲多類半導體封裝芯片示意圖 ▲
轉(zhuǎn)塔測試分選編帶設備介紹:
轉(zhuǎn)塔測試分選編帶設備用于3C電子、半導體等領域元器件封裝后成品測試環(huán)節(jié)，通過伺服驅(qū)動和高速運動控制實現(xiàn)多工位同步操作，在周期內(nèi)完成芯片的進料、功能與電性能測試、分選及卷帶包裝，確保出廠產(chǎn)品符合設計規(guī)范。
相比其他測試分選設備（如重力式和平移式），具有更高的運動控制性能，能在短時間內(nèi)完成全面測試任務，每小時產(chǎn)量最高，實現(xiàn)最低測試成本。因在串行測試中，設備的處理時間能直接影響機械運動控制性能的吞吐量和測試成本。
隨著市場的快速擴張，設備制造商面臨著提升精度、速度、多軸同步控制、靈活擴展性等挑戰(zhàn)。因此，制造商正采納具備高帶寬、低延遲和實時同步特性的運動控制解決方案，以便高效地整合和處理工藝控制單元大量數(shù)據(jù)，提高吞吐量。
▲轉(zhuǎn)塔測試分選編帶設備主轉(zhuǎn)盤▲
正運動轉(zhuǎn)塔測試分選編帶運動控制解決方案:
為提升產(chǎn)能滿足市場需求，正運動推出基于超高速PCIe EtherCAT運動控制卡PCIE464M的運動控制解決方案，以工控機+PCIE464M控制卡+機器視覺方案為核心，為轉(zhuǎn)塔測試分選編帶設備提供了最大的配置靈活性，以滿足用戶不同的生產(chǎn)和測試工藝要求。
方案可在微秒級響應時間內(nèi)快速處理反饋信號并實時優(yōu)化測試、分選及編帶策略，實現(xiàn)高速高精的進給運動控制、多通道數(shù)據(jù)并行處理、高速數(shù)據(jù)傳輸，以及各運動軸協(xié)調(diào)運動等。
可有效優(yōu)化傳統(tǒng)方案的工藝，提升測試分選效率和精度，并降低整體測試成本。EtherCAT周期快至125us！
01 PCIE464M控制卡在轉(zhuǎn)塔測試分選編帶設備上的應用
▲ 轉(zhuǎn)塔測試分選編帶設備工位分布示意圖 ▲
傳統(tǒng)運動控制系統(tǒng)方案
在傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)塔測試分選編帶設備中，主要以PLC+觸摸屏+工控機+機器視覺為控制核心。針對控制復雜的多工位自動化設備，方案存在諸多局限：
（1） PLC與工控機分別使用不同的調(diào)試界面，工程師在調(diào)試和故障診斷時需頻繁切換操作屏幕，效率低下；
（2） PLC受限于固定的掃描周期，響應速度難以滿足高頻次轉(zhuǎn)塔設備測試與分選需求；
（3）PLC與PC通訊數(shù)據(jù)交互速率慢，導致整體設備產(chǎn)能較低。
正運動轉(zhuǎn)塔測試分選編帶解決方案
采用PCIE464M控制卡+工控機+機器視覺的方案 ，可以集中處理伺服、氣缸和外設信號的采集與控制。PCIE接口實現(xiàn)與測試機、打標機和圖像檢測系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)交換，簡化調(diào)試并加快響應速度。
通過EtherCAT接口，實現(xiàn)高精度多軸同步控制；高速I/O接口，可實時處理傳感器和視覺系統(tǒng)的反饋 ，快速觸發(fā)轉(zhuǎn)塔旋轉(zhuǎn)、吸嘴拾取等動作，提升轉(zhuǎn)塔測試分選編帶設備的產(chǎn)能至50+ Kpcs/小時，整體效率提升6%～15%。
運動控制實現(xiàn)過程
在運行過程中，通過控制DD馬達的轉(zhuǎn)塔高速旋轉(zhuǎn)，吸嘴在多軸協(xié)同控制下將芯片依次輸送至各測試工位。期間，轉(zhuǎn)塔上的吸嘴可獨立完成上下位移，以滿足多功能檢測與操作需求。主要通過PCIe和EtherCAT總線的高帶寬、低延遲特性，實現(xiàn)精準軌跡規(guī)劃和多軸同步插補。
支持PT/PVT運動模式、在線變速/位置/速度/力矩模式無縫切換等，結合視覺飛拍功能，快速觸發(fā)相機進行多工位飛拍。控制系統(tǒng)即可根據(jù)實時反饋自動優(yōu)化轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)速、取放順序、進給速度與分選策略等，確保測試與分選過程高效穩(wěn)定，提高設備吞吐量和生產(chǎn)效益。
▲ 轉(zhuǎn)塔測試分選編帶運行界面圖▲
方案核心優(yōu)勢一：與第三方工控機（IPC）配合應用
PCIE464M配合第三方圖像處理工控機或PC無需額外配置IO數(shù)據(jù)采集卡和PLC，即可實現(xiàn)IPC形態(tài)的機器視覺運動控制一體機，簡化硬件架構，節(jié)省成本，軟硬件一體化。
處理視覺、運動控制和數(shù)據(jù)處理均集中在一臺PC，減少系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸延遲和同步控制復雜性 ，提高轉(zhuǎn)塔設備在高速旋轉(zhuǎn)、測試和多工位分選應用中的實時性和穩(wěn)定性。
方案核心優(yōu)勢二：視覺飛拍
通過PCIE464M控制卡高速硬件位置比較輸出，在視覺定位檢測時可實現(xiàn)多工位同時視覺飛拍，相比傳統(tǒng)的運行到拍照位停下來拍照，可縮短機臺運行CT，提升設備的整體產(chǎn)能。
系統(tǒng)控制流程
方案核心技術優(yōu)勢
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支持多種上位機語言開發(fā)，所有系列產(chǎn)品均可調(diào)用同一套API函數(shù)，讓用戶開發(fā)更靈活；
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12路獨立的硬件位置比較輸出，可實現(xiàn)多工位同時視覺飛拍，縮短機臺CT；
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提供高速輸入接口，便于實現(xiàn)位置鎖存；
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設備UPH提升至50K+，整體生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)方案提升10%+以上；
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用戶可以根據(jù)方案需要自主分配IO信號和靈活擴展控制軸，滿足測試單元每種工藝需求，實現(xiàn)個性化定制。
方案核心技術優(yōu)勢
面向高速高精智能裝備在“PC+運動控制卡”的模式下，實現(xiàn)多軸同步控制和高速高精運動控制！
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可選6-64軸運動控制，支持EtherCAT總線/脈沖/步進伺服驅(qū)動器；
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聯(lián)動軸數(shù)最高可達16軸，控制周期最小為125us；
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標配16進16出，其中4路高速鎖存輸入、4路高速PWM和12路高速硬件比較輸出PSO；
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支持PWM輸出、1D/2D/3D PSO硬件位置比較輸出、視覺飛拍、連續(xù)軌跡插補等；
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支持掉電存儲和掉電中斷，多重加密，提供程序更安全機制；
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具有一維、二維螺距補償控制，實現(xiàn)更高的加工精度；
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8路單端脈沖軸、4路單端編碼器軸；
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支持30+機械手模型正逆解模型算法，比如SCARA、Delta、UVW、4軸/5軸 RTCP...
正運動技術專注于運動控制技術研究和通用運動控制軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)，是國家級高新技術企業(yè)。正運動技術匯集了來自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅持自主創(chuàng)新的同時，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運動控制基礎技術的研究，是國內(nèi)工控領域發(fā)展最快的企業(yè)之一，也是國內(nèi)少有、完整掌握運動控制核心技術和實時工控軟件平臺技術的企業(yè)。主要業(yè)務有：運動控制卡_運動控制器_EtherCAT運動控制卡_EtherCAT控制器_運動控制系統(tǒng)_視覺控制器__運動控制PLC_運動控制_機器人控制器_視覺定位_XPCIe/XPCI系列運動控制卡等。
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