臺達多軸運動控制卡在自動PCB印刷機上的應用

　　1.前言

　　全自動錫膏印刷機(圖1)是SMT(表面貼裝技術)生產線的關鍵設備之一。作為表面貼裝生產線的第一道工序，錫膏印刷質量的好壞對SMT產品的合格率有著極其重大的影響。影響錫膏印刷質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產品的生產向高產出率和“零缺陷”方向發展，在生產中，印刷機需要長時間穩定不間斷地高速運行，這對其運動控制系統的運行速度、穩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、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個驅動軸，其中，板寬調整控制動導軌前后移動，將PCB傳送軌道調整到與待加工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、左右移動并旋轉角度，使PCB與鋼網準確對齊;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。各驅動軸運動均為點位運動，無聯動要求。

　　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 視覺系統依次根據PCB及鋼網上各自兩個MARK點發出位置反饋信號;⑶ 調整平臺糾正PCB與鋼網間的位置及角度偏差，將PCB與鋼網準確對齊;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。傳送帶將PCB送出印刷機，完成一個工作循環。

　　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組成如圖2所示。

　　圖2臺達運動控制卡系統組成框圖

　　臺達多軸運動控制卡電控系統硬件結構如圖3所示。

　　圖3 全自動印刷機電控系統組成圖

　　臺達運動控制卡電控系統組成：

　　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構。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，各參數恢復到初始值;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;故障處理中對運行過程中發生的故障進行處理。

　　3.3 采用臺達運動控制卡優勢

　　采用臺達運動控制卡具有以下優勢：

　　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 穩定的系統網絡架構，擁有高穩定度的DMCNET通訊網絡，有效地降低無效的數據流, 大幅度地提高了系統的穩定度，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指令周期內可交換12軸馬達的數據。如圖6。

　　圖6 臺達DMC-NET連接圖

　　4.結束語

　　隨著電子產品向微型化、便攜式、網絡化和多媒體方向迅速發展，SMT(表面貼裝技術)在電子工業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電子裝配技術，SMT的出現使傳統電子裝配技術發生了根本的、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，提高了系統響應的實時性，并且提高了自動PCB印刷機系統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濟效益。

　　作者簡介：

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