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台达多轴运动控制卡在自动PCB印刷机上的应用

中达电通股份有限公司
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摘要:本文主要介绍了PCB印刷机作为SMT(表面贴装技术)关键设备的主要工作原理和流程。采用台达多轴运动控制卡提高了系统响应的实时性,并且提高了自动PCB印刷机系统的定位精度和响应速度,使得自动PCB印刷机取得了很好的经济效益。
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.
关键词:PCB  印刷机  运动控制卡
Key WordsPCB    Printing system         Motion control card
 
文/焦健
1.前言
全自动锡膏印刷机(图1)是SMT(表面贴装技术)生产线的关键设备之一。作为表面贴装生产线的第一道工序,锡膏印刷质量的好坏对SMT产品的合格率有着极其重大的影响。影响锡膏印刷质量的一个重要因素是印刷机各部分的运动控制精度,目前SMT产品的生产向高产出率和“零缺陷”方向发展,在生产中,印刷机需要长时间稳定不间断地高速运行,这对其运动控制系统的运行速度、稳定性及可靠性提出了很高的要求。
图1 全自动锡膏印刷机
2.自动PCB印刷机的工作原理
锡膏印刷机主要包括以下几个部件:视觉系统、刮刀模组、PCB传送轨道和纠偏定位平台。控制各部件运动的共有8个驱动轴,其中,板宽调整控制动导轨前后移动,将PCB传送轨道调整到与待加工PCB相应的宽度;相机X、相机Y控制相机移动到MARK点位置;平台X、平台Y1、平台Y2控制纠偏定位平台前后、左右移动并旋转角度,使PCB与钢网准确对齐;平台升降控制纠偏定位平台升降,完成平台工作位置切换;刮刀拖动控制刮刀模组前后移动,完成印刷。各驱动轴运动均为点位运动,无联动要求。
印刷机的工作流程为:⑴ PCB通过PCB传送轨道进入印刷机后,安装在PCB传送轨道上的PCB夹紧装置将PCB固定;⑵ 视觉系统依次根据PCB及钢网上各自两个MARK点发出位置反馈信号;⑶ 调整平台纠正PCB与钢网间的位置及角度偏差,将PCB与钢网准确对齐;⑷ 纠偏定位平台上升到印刷位置,刮刀模组上的刮刀前后移动将锡膏均匀的印刷到PCB的焊盘上;⑸ 纠偏定位平台下降到原位,PCB夹紧装置松开,PCB 建立和绝对位置定位的实现。传送带将PCB送出印刷机,完成一个工作循环。
3.台达控制方案
3.1 台达多轴运动控制卡
台达运动控制卡系统组成如图2所示。
图2台达运动控制卡系统组成框图
 
台达多轴运动控制卡电控系统硬件结构如图3所示。
图3 全自动印刷机电控系统组成图
 
台达运动控制卡电控系统组成:
⑴     多轴运动控制卡PCI-DMC-A01 1片;
⑵ 4路脉冲输出模块ASD-DMC-04PI 2台;
⑶ 搭配的伺服驱动器:200W ASD-A2-0221-F 1台、400W ASD-A2-0421-F 1台、750W ASD-A2-0721-F 2台;
⑷ 搭配的64点输入模块ASD-DMC-64MN 1台、64点输出模块ASD-DMC-64NT 1台。
3.2 台达多轴运动控制卡电控系统软件编程
   通过对锡膏印刷机工作方式进行分析,可知印刷机各轴有着相同的基本运动方式:原点搜索(REFERENCE)、绝对位置定位(ABS)和点动控制(JoG)。其中,点动控制(JOG)用于印刷机的手动调试,在正常运行中将被禁止使用;原点搜索(REFER—ENCE)用于建立各轴运动的坐标原点;绝对位置定位(ASS)用于在原点建立后完成运动定位。由于各轴有着相同的基本运动方式,在编写控制程序时可以采用相同的程序结构。按照功能的不同将程序划分为4个模块:初始化、通信校验、运动控制及故障处理。在初始化中,程序回到初始状态,各参数恢复到初始值;通信校验中,对从上位机接受到的命令进行校验,并对错误命令进行处理;运动控制包括上述三种基本运动方式的实现;故障处理中对运行过程中发生的故障进行处理。
3.3 采用台达运动控制卡优势
采用台达运动控制卡具有以下优势:
⑴ 配线简单,独特的台达DMC-NET, 大大减少控制端配线,减少了系统的可靠性,降低了维护成本,如图4。
图4 台达DMC-NET配线图
 
⑵ 稳定的系统网络架构,拥有高稳定度的DMCNET通讯网络,有效地降低无效的数据流, 大幅度地提高了系统的稳定度,如图5。
图5 台达DMC-NET总线配置图
 
⑶ 固定的指令周期,在固定的1ms指令周期内可交换12轴马达的数据。如图6。
图6 台达DMC-NET连接图
 
4.结束语
随着电子产品向微型化、便携式、网络化和多媒体方向迅速发展,SMT(表面贴装技术)在电子工业中正得到越来越广泛的应用,并且在许多领域部分或全部取代了传统电子装配技术,SMT的出现使传统电子装配技术发生了根本的、革命性的变革。在SMT装备研制过程中,涉及到两项关键技术:其一是视觉位置误差反馈信号的计算与获取,另一个是运动控制系统的精确定位。采用台达多轴运动控制卡的方案,大大缩短了工控机IPC的CPU占用时间,提高了系统响应的实时性,并且提高了自动PCB印刷机系统的定位精度和响应速度,使得自动PCB印刷机取得了很好的经济效益。
 
作者简介:
焦健,出生于1978年7月,毕业于燕山大学电子信息工程专业。目前就职于中达电通伺服数控产品处任高级应用工程师,主要从事运动控制卡产品的技术开发、产品企划与行销推广,拥有运动控制卡产品,以及半导体、包装、印刷、纺织行业的丰富自动化技术整合应用经验。

 
 
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