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)際編程過程中,獲取元件位置坐標(biāo)的方法多種多樣。對于擁有完整坐標(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,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)檐浖姹尽⒏袷降纫蛩貙?dǎo)致一些兼容性問題。而 GERBER 文件的數(shù)據(jù)相對較為煩瑣,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 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)確無誤地貼裝到 PCB 板上。在編程時(shí),操作人員需要仔細(xì)核對和輸入這些坐標(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),不同型號的貼片機(jī)可能對 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)確識別和處理各種不同外形和尺寸的元器件,確保在貼片過程中能夠根據(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)存儲和管理元件的詳細(xì)外形尺寸信息,如元件的長度、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。這些信息對于貼片機(jī)來說至關(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,對于一些常見的標(biāo)準(zhǔn)元件,貼片機(jī)的程序庫中可能已經(jīng)預(yù)先存儲了相應(yīng)的 PARTS 和 SUPPLY 信息,編程人員只需根據(jù)實(shí)際使用的元件型號進(jìn)行選擇和調(diào)用即可。但對于一些特殊或非標(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和測量能力,確保輸入的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。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^小的元件在貼裝過程中對精度的要求相對較低,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)間過長或取料錯(cuò)誤等問題。
不同品牌和型號的貼片機(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)基板識別方式(MARK 程序)
MARK 程序主要用于確定基板識別方式,在貼片機(jī)的貼片過程中起著至關(guān)重要的作用,它就像是貼片機(jī)的 “導(dǎo)航系統(tǒng)”,通過識別 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)在貼片過程中用于定位的關(guān)鍵標(biāo)識。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 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)、識別類型(如灰度識別、二級化識別等)、基板材料類型以及 PCB 板的亮度選擇等。貼片機(jī)的視覺系統(tǒng)通常是以計(jì)算機(jī)為主的實(shí)時(shí)圖象識別系統(tǒng),攝像機(jī)通過檢測 MARK 點(diǎn)在給定范圍內(nèi)的光強(qiáng)度分布信號,經(jīng)數(shù)字信號電路處理后變成數(shù)字圖像信號,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 MARK 點(diǎn)的識別和定位。
例如,在灰度識別方式中,利用圖像多級亮度來表示分辨率,規(guī)定在多大的離散值時(shí)貼片機(jī)能辨別給定點(diǎn)的測量光強(qiáng)度,一般采用 256 級灰度值,通過這種方式可以地識別 MARK 點(diǎn)的位置和形狀;而二級化識別則是通過覆蓋原始圖像的柵網(wǎng)大小來確定 MARK 點(diǎn)的位置,這種方式相對簡單,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 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,了解其對 MARK 點(diǎn)識別的具體要求,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”。
在 PCB 板程序中,需要明確設(shè)定 PCB 板的外形尺寸,包括長度、寬度和厚度等參數(shù)。這些尺寸信息對于貼片機(jī)來說至關(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)通過識別和對準(zhǔn)這些定位孔或銷,來確保 PCB 板在貼片過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,通過貼片機(jī)的傳感器檢測 PCB 板的邊緣位置,從而實(shí)現(xiàn)對 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程中的位置準(zhǔn)確性。
不同型號的貼片機(jī)和不同的 PCB 板設(shè)計(jì)可能會(huì)對 BOARD 程序的具體內(nèi)容和參數(shù)設(shè)置有所差異,因此在編程過程中,需要仔細(xì)研究貼片機(jī)的操作手冊和 PCB 板的設(shè)計(jì)文件,確保準(zhǔn)確無誤地設(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)行過程中出現(xiàn)振動(dòng)過大、貼裝位置偏移等問題,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、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。識別參數(shù)包括元件的識別精度、識別方式等,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)核對每個(gè)參數(shù)的設(shè)置值,并參考貼片機(jī)的操作手冊和技術(shù)規(guī)格說明書,確保參數(shù)的準(zhǔn)確性和合理性。對于一些關(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(對坐標(biāo) ABS,相對坐標(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 程序相對應(yīng)。在實(shí)際生產(chǎn)過程中,可能會(huì)因?yàn)槟承┰颍ㄈ缭必洝⒃|(zhì)量問題等)需要臨時(shí)跳過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)不一致問題。同時(shí),在對程序進(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
對于細(xì)間距的 IC,在編程中如果 PCB 板上有器件標(biāo)號(LOCAL),可利用器件標(biāo)號來確定 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。
在編程過程中,當(dāng) PCB 板上存在器件標(biāo)號時(shí),應(yīng)優(yōu)先采用這些標(biāo)號來獲取元件的坐標(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。通過將器件標(biāo)號與貼片機(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。貼裝壓力過大可能會(huì)壓壞 IC 引腳或?qū)е潞稿a溢出,而貼裝速度過快則可能會(huì)在貼裝過程中產(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,還可以通過對首件進(jìn)行嚴(yán)格的檢測和調(diào)試,對編程參數(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、貼裝程序的編寫和調(diào)試
(一)編程環(huán)境設(shè)置
根據(jù)貼片機(jī)型號和操作系統(tǒng),設(shè)置正確的編程環(huán)境和參數(shù)。不同品牌和型號的貼片機(jī)可能使用不同的通信協(xié)議,如西門子貼片機(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)際編程過程中充分利用這些功能,提高編程效率和質(zhì)量。
(二)零件庫建立
根據(jù)所需貼裝的零件類型和規(guī)格,建立對應(yīng)的零件庫。零件庫應(yīng)該包含零件的名稱、編號、CAD 文件、料帶等信息,以便于程序編寫和管理。對于一些常見的標(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)置了部分零件庫信息,編程人員可以直接調(diào)用和使用。但對于一些特殊或非標(biāo)準(zhǔn)元件,則需要手動(dòng)創(chuàng)建和添加到零件庫中。
在創(chuàng)建零件庫時(shí),需要仔細(xì)測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)確地輸入到零件庫中。同時(shí),還需要上傳元件的 CAD 文件,以便在編程過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,也需要在零件庫中進(jìn)行詳細(xì)記錄,確保貼片機(jī)在取料過程中能夠正確地操作料帶,順利地吸取元件。
(三)程序編寫
根據(jù)貼裝程序的規(guī)范和要求,編寫對應(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程中出現(xiàn)掉件等問題。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,編寫出高效、準(zhǔn)確的貼裝程序。
(四)程序調(diào)試
在編寫完成后,需要進(jìn)行程序調(diào)試,檢查程序的正確性和貼裝效果??梢愿鶕?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)試過程中,如果發(fā)現(xiàn)問題,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??梢酝ㄟ^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,輔助定位和解決問題。在調(diào)試過程中,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。對于一些小型、簡單的元件,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程中不會(huì)因?yàn)樗俣冗^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,壓力過大可能會(huì)損壞元件或?qū)е潞稿a溢出,壓力過小則可能會(huì)使元件貼裝不牢固。通過對不同類型元件的實(shí)際貼裝測試,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)整可以通過對 MARK 點(diǎn)的識別參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,如調(diào)整 MARK 點(diǎn)的形狀尺寸、識別類型、基板材料類型以及 PCB 板的亮度選擇等,提高貼片機(jī)對 MARK 點(diǎn)的識別準(zhǔn)確性,從而進(jìn)一步提高貼裝精度。
此外,還可以對貼裝順序、供料器布局等方面進(jìn)行優(yōu)化。通過合理安排貼裝順序,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,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、常見的貼片機(jī)貼片程序編寫工具
(一)集成開發(fā)環(huán)境(IDE)
集成開發(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,涵蓋代碼編寫、編譯、燒錄及調(diào)試等功能,能大大提升開發(fā)效率。
Arduino IDE 是一款廣受歡迎的開源 IDE,尤其適用于 Arduino 系列微控制器的編程。它具有簡潔直觀的操作界面,對于初學(xué)者來說易于上手。Arduino IDE 提供了豐富的示例代碼和庫函數(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,無需復(fù)雜的命令行操作,降低了編程門檻。
Keil MDK 則是針對 ARM 架構(gòu)微控制器的強(qiáng)大開發(fā)工具。它在專業(yè)的嵌入式開發(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通常需要特定的編譯器來保證程序的正確編譯和高效運(yùn)行。
對于 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性和開源特性,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。
而對于 ARM 微控制器,ARMCC 或者 GCC - ARM 等編譯器則是常見的選擇。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 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,適用于對性能要求苛刻的貼片機(jī)應(yīng)用場景。GCC - ARM 作為開源編譯器,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,并且在一些開源項(xiàng)目和小型貼片機(jī)開發(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)的燒錄軟件來確保燒錄過程的順利進(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,方便編程人員在開發(fā)過程中對程序進(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誤地?zé)浀轿⒖刂破髦校官N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 微控制器的開發(fā)提供了一站式的解決方案。在燒錄過程中,MPLAB IPE 能夠?qū)涍^程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和錯(cuò)誤檢測,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)行過程中不會(huì)因?yàn)槌绦驘泦栴}而出現(xiàn)故障。
(四)調(diào)試工具
調(diào)試工具對于貼片機(jī)編程至關(guān)重要,它能夠幫助開發(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,使得開發(fā)人員能夠深入了解程序的執(zhí)行過程,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)確等問題。在調(diào)試貼片機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制程序時(shí),可以通過 ULINK 調(diào)試器實(shí)時(shí)監(jiān)測電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號、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 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)大的開源調(diào)試器,支持多種編程語言和硬件平臺,能夠在不同的開發(fā)環(huán)境中使用。通過與 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)編程過程中,根據(jù)所使用的貼片機(jī)型號、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、調(diào)試和優(yōu)化工作,確保貼片機(jī)在生產(chǎn)過程中穩(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。