全自動錫膏印刷機是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
1 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：首先，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；其次，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；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現(xiàn)。傳送帶將PCB送出印刷機，完成一個工作循環(huán)。
2 臺達控制方案
臺達運動控制卡系統(tǒng)組成如圖2所示。
圖2 運動控制卡系統(tǒng)組成
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 多軸運動控制卡電控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
臺達運動控制卡電控系統(tǒng)由1片多軸運動控制卡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點輸入模塊ASD-DMC-64MN和1臺64點輸出模塊ASD-DMC-64NT組成。
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 臺達運動控制卡的優(yōu)勢
采用臺達運動控制卡具有以下優(yōu)勢：
（1）配線簡單，獨特的臺達DMC-NET, 大大減少控制端配線，提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了維護成本，如圖4。
圖4 DMC-NET總線運動控制卡減少配線
（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，涉及到兩項關(guān)鍵技術(shù)：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(shù)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(shù)整合應用經(jīng)驗。