一、貼片機(jī)主要程序介紹
(一)元件的位置坐標(biāo)程序(NC 程序)
元件的位置坐標(biāo)程序(NC 程序)是貼片機(jī)貼片程序中的關(guān)鍵部分,它主要負(fù)責(zé)記錄每個(gè)元器件在 PCB 板上的位置信息,就如同為每個(gè)元器件在 PCB 板這個(gè) “地圖” 上標(biāo)注了的 “坐標(biāo)”,使得貼片機(jī)能夠精準(zhǔn)地找到并放置它們。
在實(shí)際編程過(guò)程中,獲取元件位置坐標(biāo)的方法多種多樣。對(duì)于擁有完整坐標(biāo)檔案的情況,其中直接包含了 XY 坐標(biāo)、角度以及位置編號(hào)等信息,這種檔案可以直接與 BOM(Bill of Materials,物料清單)整合,為編程提供了極大的便利,是最為理想的坐標(biāo)獲取方式。當(dāng)沒(méi)有現(xiàn)成的完整坐標(biāo)檔案時(shí),EDA(Electronic Design Automation,電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)文件,如 protel、powerpcb 等軟件生成的原始 PCB 文件,也能發(fā)揮作用。不過(guò),需要從這些軟件中輸出坐標(biāo)信息,這可能需要一定的操作技巧和經(jīng)驗(yàn),并且可能會(huì)因?yàn)檐浖姹?、格式等因素?dǎo)致一些兼容性問(wèn)題。而 GERBER 文件的數(shù)據(jù)相對(duì)較為煩瑣,需要進(jìn)行復(fù)雜的轉(zhuǎn)化和處理才能得到可用的坐標(biāo)信息,但在某些情況下,它也是獲取坐標(biāo)的一種途徑,例如當(dāng)沒(méi)有其他更便捷的坐標(biāo)數(shù)據(jù)源時(shí),就需要花費(fèi)時(shí)間和精力對(duì) GERBER 文件進(jìn)行解析和轉(zhuǎn)換。
以松下機(jī)型為例,其 NC 程序中會(huì)詳細(xì)記錄每個(gè)元件的 X、Y 坐標(biāo)以及角度等信息,這些數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性直接影響到貼片機(jī)能否將元件準(zhǔn)確無(wú)誤地貼裝到 PCB 板上。在編程時(shí),操作人員需要仔細(xì)核對(duì)和輸入這些坐標(biāo)數(shù)據(jù),確保其與 PCB 板的設(shè)計(jì)和元件的實(shí)際布局完全一致。同時(shí),不同型號(hào)的貼片機(jī)可能對(duì) NC 程序的格式和數(shù)據(jù)要求略有差異,因此在編程前,務(wù)必熟悉所使用貼片機(jī)的具體要求和規(guī)范,以避免因格式錯(cuò)誤或數(shù)據(jù)不兼容而導(dǎo)致的貼裝失誤。
(二)元件的外形尺寸形狀程序(PARTS 程序、SUPPLY 程序)
元件的外形尺寸形狀程序主要包括 PARTS 程序和 SUPPLY 程序,它們?nèi)缤N片機(jī)的 “眼睛”,能夠幫助貼片機(jī)準(zhǔn)確識(shí)別和處理各種不同外形和尺寸的元器件,確保在貼片過(guò)程中能夠根據(jù)元件的具體特征進(jìn)行精準(zhǔn)操作。
PARTS 程序主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和管理元件的詳細(xì)外形尺寸信息,如元件的長(zhǎng)度、寬度、厚度等參數(shù),以及元件的形狀特征,例如是矩形、圓形還是其他特殊形狀。這些信息對(duì)于貼片機(jī)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要,因?yàn)樵谖『唾N裝元件時(shí),貼片機(jī)需要根據(jù)元件的外形尺寸來(lái)調(diào)整吸嘴的大小和角度,以及確定貼裝的位置和姿態(tài)。如果 PARTS 程序中的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,可能會(huì)導(dǎo)致吸嘴無(wú)法正確吸取元件,或者在貼裝時(shí)出現(xiàn)元件偏移、傾斜甚至損壞等問(wèn)題。
SUPPLY 程序則側(cè)重于元件的供應(yīng)信息,包括元件在送料器上的位置、送料器的類型等。它與 PARTS 程序相互配合,確保貼片機(jī)在貼片過(guò)程中能夠準(zhǔn)確地從送料器中獲取所需的元件,并將其順利地貼裝到 PCB 板上。例如,對(duì)于不同封裝形式的元件,如 SOP(Small Outline Package,小外形封裝)、QFP(Quad Flat Package,四方扁平封裝)、BGA(Ball Grid Array,球柵陣列)等,SUPPLY 程序會(huì)記錄它們所對(duì)應(yīng)的送料器軌道位置和送料方式,以便貼片機(jī)能夠快速、準(zhǔn)確地找到并拾取元件。
在實(shí)際編程中,對(duì)于一些常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)元件,貼片機(jī)的程序庫(kù)中可能已經(jīng)預(yù)先存儲(chǔ)了相應(yīng)的 PARTS 和 SUPPLY 信息,編程人員只需根據(jù)實(shí)際使用的元件型號(hào)進(jìn)行選擇和調(diào)用即可。但對(duì)于一些特殊或非標(biāo)準(zhǔn)元件,則需要手動(dòng)輸入其外形尺寸和供應(yīng)信息,這就要求編程人員具備一定的電子元件知識(shí)和測(cè)量能力,確保輸入的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤。同時(shí),隨著電子元件的不斷發(fā)展和更新?lián)Q代,新的元件封裝形式層出不窮,編程人員還需要及時(shí)更新和維護(hù)程序庫(kù)中的元件信息,以適應(yīng)生產(chǎn)的需求。
(三)元器件在貼片機(jī)上的排列順序(ARRAY 程序)
ARRAY 程序主要用于確定元器件在貼片機(jī)上的排列順序,它就像是一份詳細(xì)的 “貼片指南”,告訴貼片機(jī)在進(jìn)行貼片操作時(shí),應(yīng)該按照怎樣的順序依次拾取和貼裝各個(gè)元器件,從而實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的貼片過(guò)程。
合理的元器件排列順序可以顯著提高貼片機(jī)的工作效率和貼裝質(zhì)量。在編程時(shí),需要考慮多個(gè)因素來(lái)確定更佳的排列順序。首先,要根據(jù) PCB 板上元器件的分布情況進(jìn)行布局,盡量使貼片機(jī)在貼片過(guò)程中的移動(dòng)路徑最短,減少不必要的空行程和移動(dòng)時(shí)間。例如,將位于 PCB 板同一區(qū)域或相鄰區(qū)域的元器件排列在一起,這樣貼片機(jī)在貼裝完一個(gè)區(qū)域的元件后,可以快速移動(dòng)到相鄰區(qū)域繼續(xù)貼裝,而無(wú)需大幅度地跨越 PCB 板,從而提高了貼片速度。
其次,還需要考慮元器件的類型和尺寸。通常情況下,會(huì)先貼裝較小且數(shù)量較多的元件,如貼片電阻、電容等,然后再貼裝較大、較復(fù)雜的元件,如 IC(Integrated Circuit,集成電路)芯片等。這是因?yàn)檩^小的元件在貼裝過(guò)程中對(duì)精度的要求相對(duì)較低,而且貼裝速度較快,可以先完成大部分的基礎(chǔ)貼裝工作;而較大的元件往往需要更高的貼裝精度和更復(fù)雜的操作,將其放在后面貼裝,可以在前期貼裝較小元件的過(guò)程中,讓貼片機(jī)有足夠的時(shí)間進(jìn)行精度校準(zhǔn)和參數(shù)調(diào)整,從而更好地保證大元件的貼裝質(zhì)量。
此外,ARRAY 程序還與送料器的配置和使用有關(guān)。編程人員需要根據(jù)元器件的排列順序,合理安排送料器在貼片機(jī)上的位置,確保貼片機(jī)在拾取元件時(shí)能夠按照預(yù)定的順序快速、準(zhǔn)確地獲取所需的元器件,避免因送料器位置不合理而導(dǎo)致的取料時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或取料錯(cuò)誤等問(wèn)題。
不同品牌和型號(hào)的貼片機(jī),其 ARRAY 程序的設(shè)置方法和界面可能會(huì)有所不同,但基本的原理和考慮因素是相似的。在實(shí)際編程過(guò)程中,編程人員需要結(jié)合貼片機(jī)的具體特點(diǎn)和 PCB 板的設(shè)計(jì)要求,靈活運(yùn)用這些原則,制定出最適合的元器件排列順序,以實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的貼片生產(chǎn)。
(四)基板識(shí)別方式(MARK 程序)
MARK 程序主要用于確定基板識(shí)別方式,在貼片機(jī)的貼片過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用,它就像是貼片機(jī)的 “導(dǎo)航系統(tǒng)”,通過(guò)識(shí)別 PCB 板上的 MARK 點(diǎn),為貼片機(jī)提供的位置參考,確保貼片操作的準(zhǔn)確性和一致性。
MARK 點(diǎn)也叫基準(zhǔn)點(diǎn)或光學(xué)定位點(diǎn),是貼片機(jī)在貼片過(guò)程中用于定位的關(guān)鍵標(biāo)識(shí)。根據(jù)其作用和應(yīng)用范圍,MARK 點(diǎn)可以分為全局 MARK 點(diǎn)和局部 MARK 點(diǎn)。全局 MARK 點(diǎn)又可細(xì)分為單板 MARK 點(diǎn)和拼板 MARK 點(diǎn),單板 MARK 點(diǎn)用于定位單塊板上所有電路特征的位置,拼板 MARK 點(diǎn)則主要用于輔助定位拼板上所有電路特征的位置;局部 MARK 點(diǎn)是定位單個(gè)元器件的基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記,尤其對(duì)于 QFP、BGA 等管腳較多且密的重要器件,局部 MARK 點(diǎn)能夠有效提高貼裝精度。
在編程時(shí),需要對(duì) MARK 點(diǎn)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確設(shè)置,包括 MARK 點(diǎn)的形狀尺寸、形狀類型(如圓形、方形等)、識(shí)別類型(如灰度識(shí)別、二級(jí)化識(shí)別等)、基板材料類型以及 PCB 板的亮度選擇等。貼片機(jī)的視覺(jué)系統(tǒng)通常是以計(jì)算機(jī)為主的實(shí)時(shí)圖象識(shí)別系統(tǒng),攝像機(jī)通過(guò)檢測(cè) MARK 點(diǎn)在給定范圍內(nèi)的光強(qiáng)度分布信號(hào),經(jīng)數(shù)字信號(hào)電路處理后變成數(shù)字圖像信號(hào),然后將其分成一定數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)像元,每個(gè)像元的值給出了 MARK 點(diǎn)的平均光亮度,從而實(shí)現(xiàn)對(duì) MARK 點(diǎn)的識(shí)別和定位。
例如,在灰度識(shí)別方式中,利用圖像多級(jí)亮度來(lái)表示分辨率,規(guī)定在多大的離散值時(shí)貼片機(jī)能辨別給定點(diǎn)的測(cè)量光強(qiáng)度,一般采用 256 級(jí)灰度值,通過(guò)這種方式可以地識(shí)別 MARK 點(diǎn)的位置和形狀;而二級(jí)化識(shí)別則是通過(guò)覆蓋原始圖像的柵網(wǎng)大小來(lái)確定 MARK 點(diǎn)的位置,這種方式相對(duì)簡(jiǎn)單,但在某些情況下也能滿足基本的定位需求。
不同的貼片機(jī)可能對(duì) MARK 程序的設(shè)置方式和參數(shù)要求略有差異,因此在編程前,必須仔細(xì)閱讀貼片機(jī)的操作手冊(cè),了解其對(duì) MARK 點(diǎn)識(shí)別的具體要求,并根據(jù) PCB 板的實(shí)際情況進(jìn)行合理的參數(shù)設(shè)置,以確保 MARK 點(diǎn)能夠被準(zhǔn)確識(shí)別,從而為貼片機(jī)的貼片操作提供可靠的定位依據(jù),提高貼片質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
(五)PCB 板的外形坐標(biāo)尺寸及定位方式(BOARD 程序)
BOARD 程序主要涉及 PCB 板的外形坐標(biāo)尺寸及定位方式,它為貼片機(jī)提供了關(guān)于 PCB 板的關(guān)鍵信息,使得貼片機(jī)能夠準(zhǔn)確地將元器件貼裝到 PCB 板上的正確位置,就如同為貼片機(jī)搭建了一個(gè)的 “工作平臺(tái)”。
在 PCB 板程序中,需要明確設(shè)定 PCB 板的外形尺寸,包括長(zhǎng)度、寬度和厚度等參數(shù)。這些尺寸信息對(duì)于貼片機(jī)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要,因?yàn)橘N片機(jī)在進(jìn)行貼片操作時(shí),需要根據(jù) PCB 板的大小和形狀來(lái)調(diào)整自身的工作范圍和運(yùn)動(dòng)軌跡,確保吸嘴能夠在 PCB 板的有效區(qū)域內(nèi)準(zhǔn)確地放置元器件。例如,如果 PCB 板的尺寸設(shè)置錯(cuò)誤,可能會(huì)導(dǎo)致貼片機(jī)在貼片過(guò)程中超出 PCB 板的邊界,從而將元器件貼錯(cuò)位置,甚至可能損壞貼片機(jī)的吸嘴或其他部件。
此外,還需要確定 PCB 板的定位方式。常見(jiàn)的定位方式包括使用定位孔、定位銷或邊緣定位等方法。定位孔和定位銷通常位于 PCB 板的特定位置,貼片機(jī)通過(guò)識(shí)別和對(duì)準(zhǔn)這些定位孔或銷,來(lái)確保 PCB 板在貼片過(guò)程中的位置固定且準(zhǔn)確。邊緣定位則是利用 PCB 板的邊緣作為參考,通過(guò)貼片機(jī)的傳感器檢測(cè) PCB 板的邊緣位置,從而實(shí)現(xiàn)對(duì) PCB 板的定位。在編程時(shí),需要根據(jù) PCB 板的實(shí)際設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝,選擇合適的定位方式,并在程序中設(shè)置相應(yīng)的參數(shù),如定位孔的坐標(biāo)、直徑,定位銷的位置和尺寸,或者邊緣定位的參考邊等信息。
以雅馬哈貼片機(jī)為例,在其 PCB 板程序中,會(huì)詳細(xì)記錄 PCB 原點(diǎn)的坐標(biāo)值,該原點(diǎn)坐標(biāo)值是指 PCB 原點(diǎn)相對(duì)于固定定位針中心的距離。原則上,PCB 原點(diǎn)可以在 PCB 上的任何位置,但通常會(huì)根據(jù)機(jī)器的傳送方向和 PCB 板的尺寸進(jìn)行合理設(shè)置,以方便編程和操作。同時(shí),對(duì)于拼板情況,還需要考慮拼塊原點(diǎn)的設(shè)置,拼塊原點(diǎn)是以 PCB 原點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),其坐標(biāo)值的確定也需要遵循一定的原則和規(guī)范,例如選取拼塊中某個(gè)焊盤(pán)的中心或邊角作為原點(diǎn),避免選取絲印字符或孔中心,以確保拼塊在貼裝過(guò)程中的位置準(zhǔn)確性。
不同型號(hào)的貼片機(jī)和不同的 PCB 板設(shè)計(jì)可能會(huì)對(duì) BOARD 程序的具體內(nèi)容和參數(shù)設(shè)置有所差異,因此在編程過(guò)程中,需要仔細(xì)研究貼片機(jī)的操作手冊(cè)和 PCB 板的設(shè)計(jì)文件,確保準(zhǔn)確無(wú)誤地設(shè)置 PCB 板的外形坐標(biāo)尺寸和定位方式,為貼片機(jī)的正常工作和高精度貼片提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
二、貼片機(jī)貼片程序編寫(xiě)注意事項(xiàng)
(一)系統(tǒng)參數(shù)檢查與確認(rèn)
貼片機(jī)在進(jìn)行編輯程序前,首先應(yīng)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)(System configuration)進(jìn)行檢查和確認(rèn)。系統(tǒng)參數(shù)主要涵蓋機(jī)械參數(shù)、操作參數(shù)、吸嘴參數(shù)、識(shí)別參數(shù)等多個(gè)方面。一般情況下,這些系統(tǒng)參數(shù)在貼片機(jī)出廠時(shí)已調(diào)好,通常不要輕易改變,以免影響貼片機(jī)的正常運(yùn)行和貼裝精度。
然而,有些參數(shù)與 NC 程序存在密切關(guān)聯(lián),需要特別注意。例如,機(jī)械參數(shù)中的貼裝頭移動(dòng)速度、加速度等參數(shù),如果與 NC 程序中設(shè)定的元件貼裝位置和順序不匹配,可能會(huì)導(dǎo)致貼片機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)振動(dòng)過(guò)大、貼裝位置偏移等問(wèn)題,從而影響貼裝質(zhì)量。操作參數(shù)中的貼片壓力參數(shù),如果設(shè)置不當(dāng),可能會(huì)對(duì)一些精密元件造成損壞,或者導(dǎo)致元件貼裝不牢固。吸嘴參數(shù)如吸嘴的型號(hào)、尺寸等,需要與所貼裝的元件外形尺寸相適配,否則可能會(huì)出現(xiàn)吸嘴吸取元件不穩(wěn)定、掉件等情況。識(shí)別參數(shù)包括元件的識(shí)別精度、識(shí)別方式等,若與實(shí)際貼裝的元件特征不相符,可能會(huì)導(dǎo)致元件識(shí)別錯(cuò)誤,進(jìn)而影響貼裝流程的順利進(jìn)行。
在檢查系統(tǒng)參數(shù)時(shí),操作人員應(yīng)仔細(xì)核對(duì)每個(gè)參數(shù)的設(shè)置值,并參考貼片機(jī)的操作手冊(cè)和技術(shù)規(guī)格說(shuō)明書(shū),確保參數(shù)的準(zhǔn)確性和合理性。對(duì)于一些關(guān)鍵參數(shù),如有必要,可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈⒄{(diào),但必須在充分了解其對(duì)貼片機(jī)性能和貼裝質(zhì)量影響的前提下進(jìn)行,并且在調(diào)整后要進(jìn)行充分的測(cè)試和驗(yàn)證,以保證貼片機(jī)能夠穩(wěn)定、高效地運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的貼片操作。
(二)操作數(shù)據(jù)與 NC 程序的一致性
操作數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)類型(對(duì)坐標(biāo) ABS,相對(duì)坐標(biāo) INC)應(yīng)與 NC 程序中的數(shù)據(jù)類型保持一致。這是因?yàn)橘N片機(jī)在執(zhí)行貼片任務(wù)時(shí),需要根據(jù)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)類型來(lái)確定元件的位置和移動(dòng)路徑。如果兩者的數(shù)據(jù)類型不一致,可能會(huì)導(dǎo)致貼片機(jī)對(duì)元件位置的解讀出現(xiàn)偏差,從而使元件貼裝在錯(cuò)誤的位置上,嚴(yán)重影響 PCB 板的組裝質(zhì)量和性能。
此外,操作數(shù)據(jù)中的部品禁止貼裝功能(PART SKIP)也應(yīng)與 NC 程序相對(duì)應(yīng)。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,可能會(huì)因?yàn)槟承┰颍ㄈ缭必?、元件質(zhì)量問(wèn)題等)需要臨時(shí)跳過(guò)某些元件的貼裝步驟。此時(shí),操作數(shù)據(jù)中的部品禁止貼裝功能必須與 NC 程序中的元件信息準(zhǔn)確匹配,否則可能會(huì)出現(xiàn)貼片機(jī)誤貼或漏貼元件的情況,給生產(chǎn)帶來(lái)不必要的損失和麻煩。
為了確保操作數(shù)據(jù)與 NC 程序的一致性,編程人員在編寫(xiě)程序和輸入操作數(shù)據(jù)時(shí),應(yīng)保持高度的專注和嚴(yán)謹(jǐn),仔細(xì)核對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng),避免因疏忽而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)不一致問(wèn)題。同時(shí),在對(duì)程序進(jìn)行修改或更新時(shí),也要同步檢查和更新相關(guān)的操作數(shù)據(jù),確保兩者始終保持一致,為貼片機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行和準(zhǔn)確貼裝提供可靠的數(shù)據(jù)支持。
(三)細(xì)間距 IC 的編程技巧
對(duì)于細(xì)間距的 IC,在編程中如果 PCB 板上有器件標(biāo)號(hào)(LOCAL),可利用器件標(biāo)號(hào)來(lái)確定 X - Y 坐標(biāo),從而實(shí)現(xiàn)更的 IC 貼裝位置。由于細(xì)間距 IC 的引腳間距非常小,對(duì)貼裝精度的要求極高,即使是微小的位置偏差也可能導(dǎo)致引腳短路、虛焊等嚴(yán)重的焊接缺陷,進(jìn)而影響整個(gè)電子產(chǎn)品的性能和可靠性。
在編程過(guò)程中,當(dāng) PCB 板上存在器件標(biāo)號(hào)時(shí),應(yīng)優(yōu)先采用這些標(biāo)號(hào)來(lái)獲取元件的坐標(biāo)信息,而不是僅僅依賴于常規(guī)的坐標(biāo)提取方法。因?yàn)槠骷?biāo)號(hào)通常是在 PCB 設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)確定好的,其位置信息更加準(zhǔn)確和可靠。通過(guò)將器件標(biāo)號(hào)與貼片機(jī)的編程軟件相結(jié)合,可以地確定 IC 在 PCB 板上的 X - Y 坐標(biāo),從而有效提高貼裝的精度和準(zhǔn)確性。
同時(shí),對(duì)于細(xì)間距 IC 的貼裝,還需要考慮其他因素,如貼裝壓力、貼裝速度等。貼裝壓力過(guò)大可能會(huì)壓壞 IC 引腳或?qū)е潞稿a溢出,而貼裝速度過(guò)快則可能會(huì)在貼裝過(guò)程中產(chǎn)生較大的沖擊力,影響貼裝精度。因此,在編程時(shí),需要根據(jù) IC 的具體型號(hào)和封裝形式,合理設(shè)置貼裝壓力和速度等參數(shù),以確保細(xì)間距 IC 的貼裝質(zhì)量和穩(wěn)定性。此外,在實(shí)際貼裝前,還可以通過(guò)對(duì)首件進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)和調(diào)試,對(duì)編程參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化和調(diào)整,以保證后續(xù)批量生產(chǎn)的貼裝質(zhì)量。
三、貼裝程序的編寫(xiě)和調(diào)試
(一)編程環(huán)境設(shè)置
根據(jù)貼片機(jī)型號(hào)和操作系統(tǒng),設(shè)置正確的編程環(huán)境和參數(shù)。不同品牌和型號(hào)的貼片機(jī)可能使用不同的通信協(xié)議,如西門(mén)子貼片機(jī)通常使用 IPC 或者 MPI 協(xié)議進(jìn)行通信,需要正確配置通信接口和參數(shù),確保編程軟件與貼片機(jī)之間能夠穩(wěn)定、準(zhǔn)確地傳輸數(shù)據(jù)和指令。
在設(shè)置編程環(huán)境時(shí),還需要考慮其他因素,如顯示器的分辨率、顏色設(shè)置等,這些因素可能會(huì)影響到編程界面的顯示效果和操作體驗(yàn)。同時(shí),對(duì)于一些的編程功能,如離線編程、仿真模擬等,也需要在編程環(huán)境中進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置和啟用,以便在實(shí)際編程過(guò)程中充分利用這些功能,提高編程效率和質(zhì)量。
(二)零件庫(kù)建立
根據(jù)所需貼裝的零件類型和規(guī)格,建立對(duì)應(yīng)的零件庫(kù)。零件庫(kù)應(yīng)該包含零件的名稱、編號(hào)、CAD 文件、料帶等信息,以便于程序編寫(xiě)和管理。對(duì)于一些常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)元件,貼片機(jī)的編程軟件中可能已經(jīng)預(yù)先內(nèi)置了部分零件庫(kù)信息,編程人員可以直接調(diào)用和使用。但對(duì)于一些特殊或非標(biāo)準(zhǔn)元件,則需要手動(dòng)創(chuàng)建和添加到零件庫(kù)中。
在創(chuàng)建零件庫(kù)時(shí),需要仔細(xì)測(cè)量和記錄元件的各項(xiàng)參數(shù),如外形尺寸、引腳間距、引腳數(shù)量、元件高度等,并將這些信息準(zhǔn)確地輸入到零件庫(kù)中。同時(shí),還需要上傳元件的 CAD 文件,以便在編程過(guò)程中能夠直觀地查看元件的形狀和結(jié)構(gòu),方便進(jìn)行編程和調(diào)試。此外,對(duì)于料帶的信息,包括料帶的寬度、間距、送料方式等,也需要在零件庫(kù)中進(jìn)行詳細(xì)記錄,確保貼片機(jī)在取料過(guò)程中能夠正確地操作料帶,順利地吸取元件。
(三)程序編寫(xiě)
根據(jù)貼裝程序的規(guī)范和要求,編寫(xiě)對(duì)應(yīng)的程序。在程序中,需要指定貼裝位置、吸嘴選擇、供料器配置、貼裝順序等參數(shù)。貼裝位置的確定通常依賴于元件的坐標(biāo)信息,這些坐標(biāo)信息可以通過(guò)前面提到的各種方式獲取,如從坐標(biāo)檔案、EDA 文件或 GERBER 文件中提取,并在編程時(shí)準(zhǔn)確地輸入到程序中。
吸嘴選擇要根據(jù)元件的外形尺寸和重量來(lái)確定,確保吸嘴能夠穩(wěn)定地吸取元件,避免在吸取和貼裝過(guò)程中出現(xiàn)掉件等問(wèn)題。供料器配置則需要根據(jù)元件在送料器上的位置和送料方式進(jìn)行設(shè)置,保證貼片機(jī)能夠準(zhǔn)確地從相應(yīng)的供料器中獲取元件。貼裝順序的安排要綜合考慮多個(gè)因素,如 PCB 板上元件的分布情況、元件的類型和尺寸等,盡量使貼片機(jī)在貼片過(guò)程中的移動(dòng)路徑最短,提高貼裝效率。
同時(shí),還要考慮到零件的特性、貼裝精度和工藝要求等因素。對(duì)于一些精密元件,如細(xì)間距 IC,需要在程序中設(shè)置特殊的貼裝參數(shù),如降低貼裝速度、增加貼裝壓力的穩(wěn)定性控制等,以確保貼裝精度和質(zhì)量。在編寫(xiě)程序時(shí),編程人員需要充分了解貼片機(jī)的各項(xiàng)功能和操作規(guī)范,以及 PCB 板的設(shè)計(jì)要求和元件的特性,靈活運(yùn)用編程技巧,編寫(xiě)出高效、準(zhǔn)確的貼裝程序。
(四)程序調(diào)試
在編寫(xiě)完成后,需要進(jìn)行程序調(diào)試,檢查程序的正確性和貼裝效果。可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行單步執(zhí)行、連續(xù)執(zhí)行、斷點(diǎn)等調(diào)試操作。通過(guò)單步執(zhí)行,可以逐行檢查程序的運(yùn)行情況,查看每個(gè)指令是否正確執(zhí)行,以及各個(gè)參數(shù)的設(shè)置是否符合預(yù)期。連續(xù)執(zhí)行則可以模擬實(shí)際的貼裝過(guò)程,觀察貼片機(jī)的整體運(yùn)行狀態(tài)和貼裝效果。
在調(diào)試過(guò)程中,如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,如元件貼裝位置偏移、吸嘴吸取不穩(wěn)定、供料器送料異常等,需要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整或修改程序。可以通過(guò)檢查程序中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)、吸嘴參數(shù)、供料器配置等信息,找出問(wèn)題所在,并進(jìn)行相應(yīng)的修正。同時(shí),還可以利用貼片機(jī)的監(jiān)控功能和報(bào)錯(cuò)信息,輔助定位和解決問(wèn)題。在調(diào)試過(guò)程中,需要耐心細(xì)致地觀察和分析,確保程序能夠穩(wěn)定、準(zhǔn)確地運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的貼片操作。
(五)優(yōu)化調(diào)整
根據(jù)調(diào)試結(jié)果和實(shí)際生產(chǎn)需求,對(duì)程序進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。例如,調(diào)整吸嘴的運(yùn)行速度、貼裝壓力、定位精度等參數(shù),以提高貼裝質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在優(yōu)化吸嘴運(yùn)行速度時(shí),需要綜合考慮元件的類型和貼裝精度要求。對(duì)于一些小型、簡(jiǎn)單的元件,可以適當(dāng)提高吸嘴的運(yùn)行速度,以加快貼裝進(jìn)程;而對(duì)于一些大型、精密的元件,則需要降低吸嘴速度,確保在吸取和貼裝過(guò)程中不會(huì)因?yàn)樗俣冗^(guò)快而產(chǎn)生沖擊力,影響貼裝精度。
貼裝壓力的優(yōu)化也非常重要,壓力過(guò)大可能會(huì)損壞元件或?qū)е潞稿a溢出,壓力過(guò)小則可能會(huì)使元件貼裝不牢固。通過(guò)對(duì)不同類型元件的實(shí)際貼裝測(cè)試,找到最合適的貼裝壓力參數(shù),并在程序中進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。定位精度的調(diào)整可以通過(guò)對(duì) MARK 點(diǎn)的識(shí)別參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,如調(diào)整 MARK 點(diǎn)的形狀尺寸、識(shí)別類型、基板材料類型以及 PCB 板的亮度選擇等,提高貼片機(jī)對(duì) MARK 點(diǎn)的識(shí)別準(zhǔn)確性,從而進(jìn)一步提高貼裝精度。
此外,還可以對(duì)貼裝順序、供料器布局等方面進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)合理安排貼裝順序,減少貼片機(jī)的空行程和移動(dòng)時(shí)間,提高生產(chǎn)效率。對(duì)于供料器布局的優(yōu)化,可以根據(jù)元件的使用頻率和貼裝順序,將常用的元件放置在靠近貼片機(jī)貼裝頭的位置,減少取料時(shí)間。在進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整時(shí),需要進(jìn)行多次測(cè)試和驗(yàn)證,確保各項(xiàng)參數(shù)的調(diào)整能夠達(dá)到預(yù)期的效果,提高貼片機(jī)的整體性能和生產(chǎn)效率。
(六)維護(hù)更新
隨著生產(chǎn)需求和設(shè)備狀態(tài)的變化,需要定期對(duì)程序進(jìn)行維護(hù)和更新。包括優(yōu)化程序、添加新零件、調(diào)整工藝參數(shù)等。在生產(chǎn)過(guò)程中,可能會(huì)遇到新的元件封裝形式或特殊的貼裝要求,這就需要及時(shí)在零件庫(kù)中添加新零件的信息,并相應(yīng)地修改貼裝程序,以適應(yīng)新的生產(chǎn)需求。
同時(shí),隨著貼片機(jī)的使用時(shí)間增長(zhǎng),設(shè)備的性能可能會(huì)發(fā)生一些變化,如吸嘴的磨損、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的精度下降等,這就需要對(duì)程序中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,以保證貼裝質(zhì)量。此外,還需要注意程序的版本控制和備份,每次對(duì)程序進(jìn)行修改或更新后,都要及時(shí)保存新版本,并備份到安全的存儲(chǔ)設(shè)備中,以確保程序的正確性和穩(wěn)定性,防止因程序丟失或損壞而導(dǎo)致生產(chǎn)中斷。在進(jìn)行維護(hù)更新時(shí),需要建立完善的記錄和管理制度,記錄每次程序修改的內(nèi)容、原因和時(shí)間,方便后續(xù)的查詢和追溯,確保貼片機(jī)貼片程序始終處于更佳的運(yùn)行狀態(tài),滿足生產(chǎn)的需求。
四、常見(jiàn)的貼片機(jī)貼片程序編寫(xiě)工具
(一)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)
集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)是貼片機(jī)編程的核心工具,為編程人員提供了一個(gè)集成的平臺(tái),涵蓋代碼編寫(xiě)、編譯、燒錄及調(diào)試等功能,能大大提升開(kāi)發(fā)效率。
Arduino IDE 是一款廣受歡迎的開(kāi)源 IDE,尤其適用于 Arduino 系列微控制器的編程。它具有簡(jiǎn)潔直觀的操作界面,對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)易于上手。Arduino IDE 提供了豐富的示例代碼和庫(kù)函數(shù),能夠幫助編程人員快速實(shí)現(xiàn)一些基本的功能,例如控制貼片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)、傳感器數(shù)據(jù)采集等。在進(jìn)行貼片機(jī)編程時(shí),可以利用其圖形化的界面方便地設(shè)置引腳模式、上傳程序等,無(wú)需復(fù)雜的命令行操作,降低了編程門(mén)檻。
Keil MDK 則是針對(duì) ARM 架構(gòu)微控制器的強(qiáng)大開(kāi)發(fā)工具。它在專業(yè)的嵌入式開(kāi)發(fā)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,具有高度的專業(yè)性和強(qiáng)大的功能。Keil MDK 支持多種編程語(yǔ)言,如 C、C++ 等,并且提供了高效的編譯器和調(diào)試器,能夠滿足對(duì)程序性能和穩(wěn)定性要求較高的貼片機(jī)編程需求。其調(diào)試功能尤為出色,允許開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行單步調(diào)試、斷點(diǎn)設(shè)置、變量監(jiān)視等操作,方便查找和解決程序中的問(wèn)題,確保貼片機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行和精準(zhǔn)控制。
(二)編譯器
編譯器在貼片機(jī)編程中起著關(guān)鍵作用,它負(fù)責(zé)將源代碼轉(zhuǎn)換為目標(biāo)代碼(機(jī)器代碼),使微控制器能夠理解并執(zhí)行相應(yīng)的指令。不同的微控制器和平臺(tái)通常需要特定的編譯器來(lái)保證程序的正確編譯和高效運(yùn)行。
對(duì)于 AVR 微控制器,AVR - GCC 是一款常用的編譯器。它具有良好的跨平臺(tái)性和開(kāi)源特性,能夠生成高效的機(jī)器代碼,滿足 AVR 微控制器在貼片機(jī)應(yīng)用中的性能要求。AVR - GCC 支持多種優(yōu)化選項(xiàng),編程人員可以根據(jù)實(shí)際需求對(duì)代碼進(jìn)行優(yōu)化,以提高程序的執(zhí)行速度和內(nèi)存利用率。例如,在處理貼片機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制算法時(shí),通過(guò)合適的優(yōu)化設(shè)置,可以使電機(jī)的運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)、,提高貼片機(jī)的貼裝精度和效率。
而對(duì)于 ARM 微控制器,ARMCC 或者 GCC - ARM 等編譯器則是常見(jiàn)的選擇。ARMCC 是 ARM 公司提供的一款商業(yè)編譯器,具有出色的代碼優(yōu)化能力和對(duì) ARM 架構(gòu)特性的良好支持,能夠生成高質(zhì)量、高效能的目標(biāo)代碼,適用于對(duì)性能要求苛刻的貼片機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景。GCC - ARM 作為開(kāi)源編譯器,同樣具有廣泛的應(yīng)用群體,它不斷更新和完善,能夠滿足大多數(shù) ARM 微控制器的編程需求,并且在一些開(kāi)源項(xiàng)目和小型貼片機(jī)開(kāi)發(fā)中得到了廣泛應(yīng)用,為編程人員提供了靈活且免費(fèi)的編譯解決方案。
(三)燒錄軟件
燒錄軟件用于將編譯后的目標(biāo)代碼寫(xiě)入貼片機(jī)的微控制器中,使其能夠按照預(yù)定的程序運(yùn)行。不同的微控制器和編程接口(如 JTAG、SWD 等)需要相應(yīng)的燒錄軟件來(lái)確保燒錄過(guò)程的順利進(jìn)行和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸。
ST 公司的 STM32 微控制器通常使用其提供的 ST - LINK 工具進(jìn)行燒錄。ST - LINK 具有穩(wěn)定可靠的性能,能夠與 STM32 微控制器實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的通信,支持在線調(diào)試和燒錄功能,方便編程人員在開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)程序進(jìn)行反復(fù)調(diào)試和更新。它提供了直觀的用戶界面,操作簡(jiǎn)單易懂,即使是初次接觸的編程人員也能快速上手,確保程序能夠正確無(wú)誤地?zé)浀轿⒖刂破髦?,使貼片機(jī)正常運(yùn)行。
微芯技術(shù)(Microchip)的 PIC 微控制器則可以使用 MPLAB IPE 進(jìn)行程序燒錄。MPLAB IPE 是 Microchip 公司為其 PIC 系列微控制器開(kāi)發(fā)的一款綜合性編程和調(diào)試環(huán)境,它不僅支持燒錄功能,還集成了調(diào)試工具和代碼編輯器等功能,為 PIC 微控制器的開(kāi)發(fā)提供了一站式的解決方案。在燒錄過(guò)程中,MPLAB IPE 能夠?qū)涍^(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和錯(cuò)誤檢測(cè),確保燒錄的成功率和數(shù)據(jù)的完整性,保證貼片機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)因?yàn)槌绦驘泦?wèn)題而出現(xiàn)故障。
(四)調(diào)試工具
調(diào)試工具對(duì)于貼片機(jī)編程至關(guān)重要,它能夠幫助開(kāi)發(fā)人員實(shí)時(shí)監(jiān)控程序的運(yùn)行狀態(tài)、變量值,并進(jìn)行斷點(diǎn)設(shè)置等操作,從而快速排查錯(cuò)誤和優(yōu)化程序,確保貼片機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行和精準(zhǔn)控制。
許多 IDE 都提供了與特定調(diào)試器集成的解決方案,例如 Keil MDK 可以和 ULINK 家族調(diào)試器配合使用。ULINK 調(diào)試器通過(guò)與 Keil MDK 的緊密集成,能夠?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)大的調(diào)試功能。它支持硬件斷點(diǎn)、數(shù)據(jù)跟蹤等調(diào)試特性,使得開(kāi)發(fā)人員能夠深入了解程序的執(zhí)行過(guò)程,快速定位和解決諸如貼片機(jī)運(yùn)動(dòng)異常、元件貼裝位置不準(zhǔn)確等問(wèn)題。在調(diào)試貼片機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制程序時(shí),可以通過(guò) ULINK 調(diào)試器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)、位置反饋值等變量,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正可能存在的錯(cuò)誤,確保貼片機(jī)的運(yùn)動(dòng)精度和穩(wěn)定性。
Eclipse CDT 則可以通過(guò) GDB(GNU Debugger)與多種調(diào)試器接口,為貼片機(jī)編程提供了靈活的調(diào)試解決方案。GDB 是一款功能強(qiáng)大的開(kāi)源調(diào)試器,支持多種編程語(yǔ)言和硬件平臺(tái),能夠在不同的開(kāi)發(fā)環(huán)境中使用。通過(guò)與 Eclipse CDT 的結(jié)合,編程人員可以利用 GDB 的豐富功能進(jìn)行程序調(diào)試,如遠(yuǎn)程調(diào)試、多線程調(diào)試等,方便對(duì)復(fù)雜的貼片機(jī)程序進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化,提高貼片機(jī)的整體性能和可靠性。
在實(shí)際的貼片機(jī)編程過(guò)程中,根據(jù)所使用的貼片機(jī)型號(hào)、微控制器類型以及個(gè)人的編程習(xí)慣和經(jīng)驗(yàn),選擇合適的編程工具組合是至關(guān)重要的。這些工具相互配合,能夠幫助編程人員高效地完成貼片機(jī)貼片程序的編寫(xiě)、調(diào)試和優(yōu)化工作,確保貼片機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中穩(wěn)定、準(zhǔn)確地運(yùn)行,提高電子制造的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。