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2024年4月30日发(作者:电脑快捷键关闭当前程序)

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...……….SMT………一………………………… …………………………………………… 

贴装技术 

■ 

表 

面 

CA M A LOT点胶机离线编程系统 

C P S的设计与开发 

(烽火通信科技股份有限公司430074) 鲜飞 

摘要 SMT- ̄备要达到最大的产量,必须要考虑生产线的效率。点胶机是SMT生产线中的重要设备,因此提高点 

胶机的生产效率具有十分重要的意义。文章 ̄CAMALOT 5OOO系统为例,介绍了点胶机离线编程软件的设计与开发中的思 

想、方法和经验,并着重探讨了坐标数据的处理和转换,同时针对基于点胶系统优化的TSP问题进行了分析和研究,对 

程序优化进行了系统分析设计,并编程实现了基本方案。最后在CAMALOT 5 000系统上使用本解决方案,大幅度提高了生 

产效率,证明了本解决方案的优越性和高效性,也为其它SMT设备的离线编程软件的设计提供了一种可参考的思路。 

关键词 离线编程 优化 点胶机 旅行商问题 CAMALOT编程系统 

Design and Development of Off-line Programming S oftware 

for CAMALOT Dispensing System 

XianFei 

Abstract To achieve maximum output from SMT equipment,equipment efifciency should be take into account。 

Dispensing system is a important equipment in SMT line,SO it is important to improve the dispensing system’S 

efifciency.Take CAMALOT 5000 for example,this paper introduces thought,method,experience of designing nad 

developing optimization software for dispensing system,especially X-Y data’S processing and conversion,analyse 

nad research is given about TSP bade on SMT optimization.System naalysis design scheme is provided and realized by 

programming.Finally,this solve scheme is applied to CAMALOT 5000 system,it has greatly improved hte produce 

efifciency,and proved superiority and efifciency of scheme。At hte same time,it may provide a referable way of design 

of off-line programming software for other SMT equipment。 

Key wo rds off-line programming optimization dispensing system TSP CPS 

点胶机是SMT混装生产工艺流程中经常用到 程软件的意义所在。 

的设备之一。使用贴片胶的典型焊接过程包括点胶 

1设备介绍 

贴片一固化一翻面插件一波峰焊接五个步骤。点 为了满足SMT混装生产的要求,我公司于今年 

胶是整个流程的第一步,其生产效率的高低将会左 5月引进一台CAMALOT 5000点胶机,属联线液体点 

右着整条线的产量,因而要提高点胶机的生产效 胶系统,可应用于表面贴装技术(SMT)。这些系统 

率,避免成为瓶颈,这就是我们研究点胶机离线编 在业界应用极为广泛,其特点是可靠、耐用、新颖、 

……。

Printed Circuit Information印制电路信息2006 No.1 0 

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适应性强,可以处理各种电路板和基板。5000平台 

在全部三个轴上均采用了滚珠丝杠和伺服电动机(带 

有闭环编码器),可以确保用户能够流畅、精准、正 

确地点胶。为了便于操作,它们还提供了易用的增强 

型图形用户界面。这些点胶机专为电路板方面的应用 

而设计,它们使用一种特殊的传送系统,可容纳面积 

达19in×19in(483mm×483mm)的电路板,每小 

时点胶数最多达25 000点,但这需要在一种理想的 

情况下实现,本文将在后面探讨程序如何优化以使设 

备接近这种理想工作状态。 

CAMALOT 5000工作过程包括以下几步: 

(1)PCB(印制电路板)由进口传送带被装载到 

X.Y工作台上; 

(2)视觉系统读取PCB基准点,并将PCB定位; 

(3)点胶头依次将胶水点到PCB上指定位置上直 

至所有位置全部点完; 

(4)PCB由出口传送带卸载。 

2设备的不足及解决 

2,1 设备的不足之处 

作为点胶设备的第…品牌,CAMALOT 5000优 

点很多,但也有它的不足之处,主要体现在以下几个 

方面: 

(1)软件没有导入CAD数据的功能。一般通过 

利用机器的人工示教方式,移动摄像头在电路板上找 

出所有胶点的坐标位置,但这种方式会占用设备的生 

产时间,而且采用人工示教方式找点对于普通的一块 

有几百个贴片元件的电路板来讲是一件费时费力而又 

极易出现差错的工作。同时由于人为的必然误差,元 

件位置偏差等原因导致的修复及返工的成本上升。 

(2)某一胶点位置的查找不方便。机器软件坐标 

面贴装技术 

数据中没有元件位号(如IC),仅有x坐标和Y坐标, 

这样在对某一胶点调整时将无从判断其具体位置,只 

能通过一个个移动摄像头在电路板上查找需调整胶点 

的坐标位置,相当麻烦。 

(3)程序优化有瑕疵。只依据最短路径优化而不 

考虑胶量大小的影响,这样有可能比较大的胶量会对 

后面比较小的胶量造成不良影响。 

2 2解决办法 

针对上述不足,我着手编写了CAMALOT点胶 

机离线编程软件(CAMALOT Programming System, 

简称CPS)来解决这些问题。CPS采用VB6,0开发,具 

有典型的Windows风格,界面简洁,操作简便,具 

.……………………………………

SMT………… 

有以下特点: 

(1)可快速将CAD数据转换为点胶程序,只需 : 

几秒钟时间,犬幅度提高编程效率; 表 

(2)可将某些SMT设备程序(例如SIEMENS和 

环球HSP)直接转换为点胶程序; 

(3)处理的数据中包含元件位号,可以很方便 

的查找及修改某一胶点数据,包括坐标位置和胶量 

大小; 

(4)有程序优化功能,除了依据最短路径法,还 

依据胶量大小排序,胶量小的排在前面,胶量大的排 

在后面: 

(5)可对坐标数据格式进行自动处理,只保留小 

数点后2位: 

(6)具有PCB旋转角度功能。 

软件开发思路及过程 

CPS主要包含两方面的功能:CAD数据的转换 

和程序编辑;程序优化。下面将围绕这两个方面逐一 

介绍。 

3,1 CAMALOT 5000点胶程序格式分析 

现在SMT设备的程序 般都是文本格式,用记 

事本可以打开,CAMALOT 5000也不例外,图1所 

示的是CAMALOT 5000程序的文本格式。可以将点 

胶程序大致划分为两个数据段:第一个是程序控制语 

句段,主要是一些点胶时的机器参数设置,针对所有 

的点胶程序都是通用的:第二个是点胶数据段,包括 

点胶程序名,从图1可以看出该程序名为TEST,CAM, 

坐标数据的前两行为MARK坐标数据,从第三行开 

始是胶点坐标数据,包括x坐标、Y坐标,S列为胶 

量控制参数,参数值为1到4,我们定义4为标准胶 

量,数值越小,胶量越大。 

3 2将坐标数据转换为CAMALOT程序文本格式 

由于程序控制语句段为通用字段,所以我们在 

坐标数据转换过程中根本不用考虑,只需在导出 

CAMALOT程序时直接添加在程序字段的最前面就 

可以了。我们考虑的重点就是如何将CAD坐标数据 

转换为CAMALOT点胶数据格式。为了简化起见,我 

们首先用EXCEL对CAD坐标数据进行处理,只保留 

x坐标和Y坐标,并另存为CSV格式(逗号分割)。CAD 

数据的转换包括两个过程:坐标数据的读取和数据格 

63 

式的转换。下面将分别进行介绍: 

3.2,1 坐标数据的读取 

采用VB6.0编写读取文本数据的代码,首先介绍 

Printed Circuit Information印制电路信息2006 No,10…….。; 

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………

SMT………………………………………………………………………… 

面贴装技术 

Metric; 

Speeds; 2.5; 5

1; 12.7; 25.4; 33.O:48l3; 66

O:1 14_3: 

Speeds;+; 114_3; 114_3; 114_3; 114_3; 114l3; 114l3; 114l3; 114_3: 

Speeds;+; 114l3; 114_3; 114.3; 114l3; 114_3; 114

3; 114l3: 114 3: 

Speeds;+; 114.3;114_3;114.3;114

3:114.3;114l3: 

Shotsizes; 1 0; 20; 50; 1 1 6; 200; 300;400; 500 

Shotsizes;+; 500; 500, 500; 500; 500; 500; 500; 500 

Shotsizes;+; 500; 500; 500; 500; 500; 500; 500; 500 

Shotsizes;+; 500; 500; 500; 500; 500; 500; 

Heights; -0.17;-O.27; 2.80;8.00;15

24;15.24;15.24;15 24; 

Heights|+; 15.24;15.24;15.24;15.24;15

24;15.24:15.24;15

24; 

Heights;+; 15.24;15.24;15.24;15

24;15.24;15.24;15

..

24;15.24: 

Heights;+; 15.24;15.24;15.24;15

24;15.24;15.24; 

程序控制语句段 

OnDelay; 1O; 1O; 10; 1O: 

OffAdvance; 1.27; 1.27; 1.27; 1 27; 

LDwell; 25; 25; 25; 25; 

PDwell; 30; 25; 25; 25; 

UpShilf; O.00; O.00; O.00; O 00; 

DnShifl; O.00; O.00; O.00; O.00; 

ToggleHt; 55 88 

WTime; l0.0s 

DD; 1; O; O: O: 

Haiit O; O: O: O: 

Origin; O.00; O.00; 18.1O: 

Main :TES CAM 

;X Y V S UP DN 

1;REFPT; 32.94;82.29; 

2;REFPT: 28.64;85.34; 

3;POINT; 30.29; 90.92; 1;4;3:1 

4;POINT; 26 85; 73.71; 1;4;3:1 

5;POINT; 70.79;45

77; 1:4:3:1 

点胶数据段 

6;POINT; 62.28;45.39; 1:4:3:1 

7;POINT; 54.54;44.50; 1:4:3:1 

8;POINT; 36.06; 97

1O; 1;4;3:1 

9;POINT; 36.57; 108.63; 1:4:3:1 

1O;POINT; 36 12; 113

34; 1;4;3:1 

EOF 

图1 CAMALOT 5000点胶机程序文本格式 

几个非常有用的函数: 

中从右边算起指定length长度的字符。例如Left 

(1)InStr(string1,string2)。返回string2在string1 

(”30.56”,2)返回”56”。 

字符串中最先出现的位置。例如InStr(”30 56”.t ・' 

下面我们编写一段代码来读取一行坐标数据: 

返回3。 

Dim tabPos As Integer: 

(2)Len(string)。:N__IN string字符串包含的字符数。 

Dim xAsVariant 

(3)Left(string,length)。返回字符串string中从 

Dim Y As Variant: 

左边算起指定length长度的字符。例如Left(”30 56”, 

Dim strRow As Variant; 

: 2)返回”30” 

strRow=’20 8666,30 8666”’设定strRow为待 

: (4)Right 

(string,length)。返回字符串string 

读取的一行坐标数据; 

. …….

Printed Circuit 

nformation印制电路信息2006 No.1 0 

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tabPos=InStr(strRow,”,”) ’定L{』逗号位 

置: 

x=Left(strRow,tabPos.1)’取出X坐标数据; 

tabPos=InStr(x,”.”)’定义X坐标数据小 

数点位置; 

x=Left(x,tabPos+2) ’X坐标数据只保留小 

数点后两位 

strRow=Right(strRow,Len(strRow)一Len(x) 

1),去掉已读取的X坐标数据部分; 

tabPos=InStr(strRow,”.”)’定义Y坐标数 

据小数点位置; 

Y=Left(strRow,tabPos+2)’Y坐标数据只保 

留小数点后两位。 

最后的运算结果就是x为20.86,y为30.86。 

3.2.2数据格式的转换 

在这里我们编写一段代码来将前面读取的x坐标 

和v坐标转换CAMALOT点胶程序的MARK坐标格式. 

Open”d:\camalot\test.txt”For Output As}}1 

str=” ”&1&”:REFPT;”&x&”; ”& 

y&”; ” 

Print}}1,str 

最后的执行结果就是在d盘的camalot目录下生 

成了一个test.txt的文本文件,该文本文件包含这样 

的内容:“1;REFPT;20.86;30.86;”,这样也就将 

x和v坐标转换CAMALOT点胶程序的MARK坐标 

格式。 

3.3点胶机程序的优化 

我们仔细观察点胶机的工作过程,就会发现点 

胶机的点胶速度还是很快的,它的大部分时间都花在 

点胶头的移动上了。我们要考虑的主要因素就成了如 

表面贴装技术 

何尽量减少点胶头的移动距离问题,即寻求最短路径 

的问题。假设PCB板上总共有n个需要点胶位置,从 

个特定的起始点出发,如何才能寻找一条最优的路 

径,使得其能遍历所有的点而运动的总距离最短。数 

学描述如下: 

假设{1,2,3,…,i..・,n}为一系列要遍历的 

点,其坐标位置分别为{(X ,Y,),(X:,Y:),…, 

(X。,Y.),…,(X ,Y )),我们的目标是寻求一个 

序列{(i ,i ,…,i ))使得: 

(1)每个点在序列中仅出现一次; 

(2)满足iki (1≤k≤n)两点间距离最小。 

我们称这个问题是电路板问题,这个问题实质 

S MT 

上就是一个典型的旅仃商问题(Traveling Salesman 

Problem,简称TSP)。TSP是一个图论的经典问题,就 

是说有一 个旅行售货商要从他所在的村子出发,到周 

围的几个村子售货,每个村予 一次,最后回到出发 

点,求他的一条最短路径。作为图论的经典问题,TSP 

问题一直是一个在工程规划、地理信息系统、军事等 

领域应用t分广‘泛的问题,对该问题的研究有着重要 

的理论和应用价值。下面从以TPS问题为基础介绍一 

利,点胶 序优化算法: 

(1)确定初始出发位置,我们设定离坐标原点最 

近距离的胶点为初始点: 

(2)依据胶量的大小,兜从胶量小的胶点开始, 

在所何还没有放置到PCB上的胶点位置中,寻找 

个距离上 个胶点位置最近的胶点,以此作为下一 

个要放置的胶点,同时将此胶点从未放置胶点序列 

中除去: 

(3)重复步骤(2)直至所有胶点都被放置完毕。 

3.4工程实际应用 

应用本文L}J介 的方法于实际,产生出了良好 

的效果。依据上述介绍的优化算法编写的CPS优化软 

件,已经运用j 实际生产过程巾,CPS优化软件的程 

序界面如图2所示。 

图2 CPS软件主界面 

CPS采用典型Windows风格界面,操作简单。具 

有对每一元件项进行修改、增JJ口、删除、替换、浏览 

等功能,还町对坐标数据进行镜像处理,降低数据处 

理的难度,能调整PCB进板角度,并且该软件所处理 

文件数据格式与CAMALOT 5000程序格式一致,其 

优化处理后的点胶程序可直接拿到CAMALOT 5000 

65 

上运行,从而可以实现离线编程,极大提高程序编制 

效率及可靠性,减轻编程人员负担。 

Printed Circuit Information印制电路信息2006 No.10….,, 

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...……….SMT…………………………………… 

; 

面贴装技术 

: 

; 4结束语 

出版社,1999 

表 通过对SMT设备程序的优化,可以在一定程度 

【2】清汉计算机工作室.Visual Basic6.0数据库开发实例[MI. 

上减少机器的生产周期时间,但对于生产效率的提高 

北京:机械工业出版社,2000 

【3】张长富等.Visual Basic5.0中文版入门图解[MI.北京: 

来说,这仅仅是其中的一部分,更多的时候要依靠科 

电子工业出版社,1997 

学的管理、优秀的操作工、良好的设备维护与保养来 

【4】鲜飞.高速贴片机优化软件的设计与开发fJ1.印制电路 

实现,这些更是应该引起我们注意的地方。团 

信息,2003(11):56~58 

参考文献 

【3】广艾青等.将CIMS技术引入到SMT生产线中来fJ1.电 

【1】陈俊源.Visual Basic6.X程序设计[MI.北京:中国铁道 

子工艺技术,1997,18(4):145~147 

南京世锋科技推出1 3.5 6 M H z等离子处理设苗 

南京世锋科技在原有40KHz等离子表面处理设备基础上,于近期又推出了13.56MHz等离子表面处理设备SF—P一 

3000D。以满足PCB、LCD、SMT和Ic封装行业产品清洁生产的需要。 

南京世锋科技有限公司是一家以研发、制造为手段,以服务为目的专业等离子体表面处理设备生产型高科技企业。 

被CPCA评为民族品牌企业。 

13.56MHz(RF)等离子处理设备,因其频率高、功率大、技术难度高等因素,一直被国外公司所垄断。南京世锋 

经过6个月的研发,及上千次的实验和参数调整,独立研制出了等离子表面处理设备的核心部件13.56MHz高频等离子 

电源。所用的元器件均经过严格老化筛选,以满足高可靠性的要求。 

SF—P一3000D由真空腔体及抽真空系统、充气系统、高频电源、PLC控制系统、机柜等部分组成。真空腔体由厚铝合 

金板焊接成型,腔体容积:长×宽×高=900mm×600mm×600mm,可分为18层,单次处理量可达7.5平方米,处理时 

间为30分钟;抽真空系统采用日本ULVAC高真空泵和高精度数字真空计,抽空速度快、效率高;充气系统可向真空腔 

体内注充H 、N 等气体,可同时充入5种气体;控制系统采用日本三菱公司PLC作为控制系统核心;操作界面采用三菱 

公司触摸屏作为人机界面,操作简单方便,可靠性高。 

以等离子体物理和等离子体化学为基础发展起来的低温等离子体技术逐渐成为高新技术的重要支柱,在处理印制电 

路板方面具有以下重要作用: 

钻孔清屑后去除孔壁钻污和孔壁凹蚀; 

去除激光钻盲孔后的碳化物; 

精细线条制作时,去除干膜残余物; 

聚四氟乙烯材料沉铜前的孔壁表面活化; 

内层板层压之前的表面活化; 

贴干膜和阻焊膜之前的表面活化。 

利用等离子体技术处理材料改性与传统工艺相比具有以下明显优点: 

改善材料表面的吸湿性、疏水性、防缩防皱、抗静电及阻燃等,作用层只有数百埃,不损伤基体力学性能; 

干法处理,大幅降低水资源消耗,为企业节约排污、治污的费用,保护生态环境; 

节约能耗,缩短工艺流程,大幅降低生产成本; 

等离子体(PLASMA),是通过高频、射频发生器(典型40kHz、13.56MHz),利用电场的能量在真空条件下分离 

加工气体而建立。这种被激发的不稳定的分离气体物质,对材料表面进行改性和轰击。以达到清洁、激活、消融、交联 

等作用。这些作用对于PCB、LCD、SMT、IC封装等行业是至关重要的。 

经验证,材料经等离子体表面处理后,表面具有亲水性,表面的浸润性和接触性也得到了极大的改善,镀层的粘接 

66 

强度得到很大增强,而生产成本则大幅度降低,每平方米印制电路板用等离子处理其成本仅及传统的高锰酸钾等化学溶 

液处理工艺的10%。世锋科技的设备在质量和可靠性方面绝不低于国外进口的同类产品,产品的价格仅相当于进口产品 

: 的l/3左右。世锋科技的等离子体材料表面处理设备现已在印制电路企业、军工科研院所得到应用推广,大大提高了用户 

: 的产品品质。 (孙多) 

. …….

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