摘要:PCB切割系統(tǒng)是一種典型的軌跡運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),是印制電路板精密切割加工的關(guān)鍵設(shè)備。隨著電子產(chǎn)品向微型化、小型化方向發(fā)展,印制電路板對(duì)切割設(shè)備的線型、線寬、線距的性能要求越來越高。
PCB切割系統(tǒng)正朝高速、高精度、高可靠性、系統(tǒng)集成化、智能化程度高的方式發(fā)展,在此,推薦使用眾為興自主研發(fā)的ADT-8948A1運(yùn)動(dòng)控制卡,開發(fā)成簡單易用的高性能、高可靠的PCB切割系統(tǒng),可以滿足對(duì)PCB切割行業(yè)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制的高速、高精等的要求。
一、引言
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,傳統(tǒng)的專用型封閉式系統(tǒng)逐漸向靈活的多樣式數(shù)控系統(tǒng)轉(zhuǎn)變,隨著應(yīng)用領(lǐng)域的精工化和專業(yè)化,在專用領(lǐng)域,對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的工作效率和精度要求更進(jìn)一步提高,在靈活多樣式的數(shù)控系統(tǒng)中延伸出各種專業(yè)高效的專用數(shù)控設(shè)備,在解決靈活多樣與專一高效的矛盾中發(fā)展,出現(xiàn)了各種通用系統(tǒng)平臺(tái)和專用系統(tǒng)平臺(tái),PCB切割系統(tǒng)就是由通用切割領(lǐng)域延伸出來的專門針對(duì)PCB穿孔和切割進(jìn)行高效工作的一種專業(yè)高效的專用數(shù)控系統(tǒng)。
隨著我國電子工業(yè)的快速發(fā)展和集成電路的廣泛應(yīng)用,對(duì)印刷線路板切割精度、線形的要求越來越高。為了滿足對(duì)高速高精度印刷電路板加工的需求,眾為興在WINDOWS系統(tǒng)平臺(tái)上,研制了基于ADT-8948A1運(yùn)動(dòng)控制卡直接插入PC機(jī)的PCI插槽的PCB切割控制系統(tǒng),該系統(tǒng)具有運(yùn)行速度快、控制精度高、性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn),經(jīng)過多個(gè)印刷電路板加工廠家實(shí)踐使用證明,該系統(tǒng)具有簡單易用、高效、高精、高可靠性。
二、基于控制卡運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1、ADT-8948A1卡簡介
?。?)、32 位 PCI 總線,即插即用
?。?)、所有輸入、輸出均采用光耦隔離,抗干擾性強(qiáng)
(3)、4 軸伺服/步進(jìn)電機(jī)控制,既可獨(dú)立控制,互不影響
?。?)、脈沖輸出的頻率誤差小于 0.1%
?。?)、最大脈沖輸出頻率為 4MHz
?。?)、脈沖輸出可用單脈沖(脈沖+方向)或雙脈沖(脈沖+脈沖)方式
?。?)、4軸均有位置反饋輸入,32位計(jì)數(shù),最大計(jì)數(shù)范圍 - 2,147,483,648~+2,147,483,647(8)、直線或 S 曲線進(jìn)行加/減速、非對(duì)稱直線加/減速運(yùn)動(dòng)
?。?)、2-4 軸直線插補(bǔ)
?。?0)、CW、CCW 圓弧插補(bǔ)
?。?1)、可用連續(xù)插補(bǔ)功能,最大驅(qū)動(dòng)速度頻率 2MHz
?。?2)、每軸都有 2 個(gè) 32 位比較寄存器用于邏輯位置計(jì)數(shù)器或者實(shí)際位置計(jì)數(shù)器的位置大小比較,可用于軟件限位
?。?3)、可接收伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器的各種信號(hào),如編碼器 Z 相信號(hào)、到位信號(hào)、報(bào)警信號(hào)等
?。?4)、每軸有 3 個(gè) STOP 信號(hào),可用于原點(diǎn)搜尋、編碼器 Z相搜尋
?。?5)、運(yùn)動(dòng)中可實(shí)時(shí)改變速度
(16)、運(yùn)動(dòng)中可以實(shí)時(shí)讀出邏輯位置、實(shí)際位置、驅(qū)動(dòng)速度、加速度、驅(qū)動(dòng)狀態(tài)
?。?7)、手輪和外部信號(hào)操作功能
?。?8)、每軸有 8 入 8 出數(shù)字 I/O, 除 2 限位信號(hào)外均可作為通
?。?9)、用 I/O 使用,數(shù)字輸出可用于伺服開啟,伺服報(bào)警復(fù)位等信號(hào)
?。?0)、每一個(gè)輸入信號(hào)的輸入端都裝備積分型的濾波器,可以設(shè)定哪一個(gè)輸入信號(hào)的濾波器功能變?yōu)橛行Щ驘o效,濾波器的時(shí)間常數(shù)從 8 個(gè)種類里可以選擇 1 個(gè)支持在一個(gè)系統(tǒng)中使用多達(dá) 16 個(gè)控制卡
?。?1)、支持 DOS、WINDOWS95/98/NT/2000/XP、WINCE 等操作系統(tǒng);
2.PCB切割系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
數(shù)控系統(tǒng)軟件程序在Windows2000下,采用Visual C++6.0面向?qū)ο笳Z言進(jìn)行基于組件的模塊化開發(fā),利用教導(dǎo)方式對(duì)PCB切割系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
系統(tǒng)使用了3個(gè)運(yùn)動(dòng)控制軸,一個(gè)主軸高速馬達(dá),3個(gè)伺服電機(jī),2個(gè)放PCB的進(jìn)出加工平臺(tái)。
系統(tǒng)主要功能有:加工程序的教導(dǎo)生成和修改,運(yùn)動(dòng)測試系統(tǒng),MARK點(diǎn)的定位和矯正,自動(dòng)換刀,刀具使用壽命管理,加工數(shù)量分別累計(jì),主軸使用時(shí)間的累計(jì),系統(tǒng)異常的判斷和報(bào)警,可以實(shí)現(xiàn)左右平臺(tái)切割不同的PCB板。
3.PCB切割系統(tǒng)的主要功能
教導(dǎo)類型:有點(diǎn)鉆孔,直線切割,L型切割,U型切割,圓弧切割,圓切割。
程式編程:教導(dǎo)生成各種的切割數(shù)據(jù)或修改/矯正切割數(shù)據(jù)。
加 工:將教導(dǎo)生成的數(shù)據(jù),通過插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的方式,調(diào)動(dòng)3個(gè)伺服配合運(yùn)動(dòng)成各種的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行PCB切割的過程。
回歸原點(diǎn):回歸平臺(tái)的機(jī)械原點(diǎn)的操作,確保每次加工的精度。
路徑模擬:模擬加工過程,以便于查找和驗(yàn)證切割過程中的位置精度。
I O測試:輸入輸出測試和4軸的運(yùn)動(dòng)測試。
系統(tǒng)設(shè)定:系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的設(shè)定和修改保存。
換 刀:系統(tǒng)刀具達(dá)到使用壽命,進(jìn)行換刀的過程。
CCD矯正:矯正CCD對(duì)位與系統(tǒng)切割之間的數(shù)據(jù)偏差。
信息提示:提示操作過程或系統(tǒng)警告信息
三、結(jié)束語
本文采用深圳眾為興數(shù)控技術(shù)有限公司的ADT-8948A1四軸伺服運(yùn)動(dòng)控制卡為控制平臺(tái)的數(shù)控系統(tǒng),基于模塊化組件的軟件設(shè)計(jì),在WINDOWS操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)友好的人機(jī)界面、靈活的系統(tǒng)配置,同時(shí)提高了系統(tǒng)的運(yùn)算速度和控制精度。該系統(tǒng)功能強(qiáng)大,可完成插補(bǔ)運(yùn)算、位置控制等實(shí)時(shí)控制,已成功被開發(fā)成了PCB切割機(jī)器。成功應(yīng)用于PCB加工行業(yè),為PCB加工提高了加工品質(zhì),縮短了加工周期,提高了線路板的質(zhì)量和加工效率。