一. 概述
  隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,對(duì)于產(chǎn)品制造加工所要求的精度越來越高,特別是在電子工業(yè)中,所要求生產(chǎn)加工的精度要求很高,在現(xiàn)代日常生活中,許多日用電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代特別快,所用的研制開發(fā)、生產(chǎn)周期特別短,而在此環(huán)節(jié)中,生產(chǎn)環(huán)節(jié)就顯得尤為重要,所以就對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的要求也就越來越高,生產(chǎn)設(shè)備要能夠適應(yīng)多種不同產(chǎn)品的生產(chǎn),特別是新產(chǎn)品的生產(chǎn)適應(yīng)能力,還要能夠">

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技術(shù)頻道

Q系列定位模塊在高速高精度定位系統(tǒng)中的應(yīng)用

一. 概述
  隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,對(duì)于產(chǎn)品制造加工所要求的精度越來越高,特別是在電子工業(yè)中,所要求生產(chǎn)加工的精度要求很高,在現(xiàn)代日常生活中,許多日用電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代特別快,所用的研制開發(fā)、生產(chǎn)周期特別短,而在此環(huán)節(jié)中,生產(chǎn)環(huán)節(jié)就顯得尤為重要,所以就對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的要求也就越來越高,生產(chǎn)設(shè)備要能夠適應(yīng)多種不同產(chǎn)品的生產(chǎn),特別是新產(chǎn)品的生產(chǎn)適應(yīng)能力,還要能夠保證產(chǎn)品的精度。在TFT生產(chǎn)中,在基板完成電路印刷等一系列的工作以后有一道工序,就是基板的切割,因?yàn)樵谇暗郎a(chǎn)根據(jù)設(shè)備和工藝的要求是一塊比較大的基板,在一塊大的基板上可能有好多塊小的基板組成,這根據(jù)制造面板本身的用途來定。如手機(jī)面板,目前在生產(chǎn)的一塊大的基板上有30到104塊不等的小的基板組成,這還要根據(jù)手機(jī)面板的尺寸來定,如圖1所示。經(jīng)過切割以后,變成一片一片小的基板,如圖2所示。從圖2可以看出,基板由兩層玻璃組合而成,在兩層之間有印刷電路,而且在切割的時(shí)候上下不是在一條線上,而是成一個(gè)階梯狀,在TFT面的A處有印刷電路端子,切斷過程中絕對(duì)不能碰傷端子。在如圖3中所示,A-F中5個(gè)尺寸精度要全部達(dá)到±0.1mm,并且切斷后在基板的邊緣不能有毛邊,這樣就要在切斷過程中要很好的控制壓力、切入量,根據(jù)不同玻璃材質(zhì)就要設(shè)定不同的壓力和切入量,另外切斷的步驟也是比較重要的,一般都采用的步驟是:①CF面 切②TFT面 剖③TFT面 切④C F面 剖。在現(xiàn)在劃線設(shè)備中都是采用的多把刀(以前都是單刀作業(yè)),一般在5-7把刀,此系統(tǒng)中采用了5把刀,在此系統(tǒng)中刀的切入量和左右運(yùn)動(dòng)都采用伺服系統(tǒng)來控制,而且都采用了高速運(yùn)動(dòng),這樣能夠大大提高工作的效率。
二. 系統(tǒng)組成與工作原理
2.1系統(tǒng)的硬件組成
本系統(tǒng)采用Q06H CPU為控制單元,QD75D4和QD75D2為伺服系統(tǒng)的定位單元,還采用了兩個(gè)QJ74C24通訊模塊單元,其中一個(gè)與人機(jī)界面(A970GOT)連接,另外一個(gè)和畫像處理系統(tǒng)連接,畫像系統(tǒng)主要用于Mark點(diǎn)(也就是標(biāo)記點(diǎn))的識(shí)別,然后產(chǎn)生一個(gè)偏差的補(bǔ)正值。另外與QJ74C24相連接的PC1機(jī)是系統(tǒng)機(jī)械參數(shù)、工作參數(shù)設(shè)定以及切斷程序編制的專用機(jī)。PC1與PLC之間的通訊使用的是專門的通訊程序軟件。本系統(tǒng)的工作方式是采用偏差補(bǔ)正的方式。對(duì)于一個(gè)新的品種,首先要進(jìn)行Mark點(diǎn)的識(shí)別,登錄,MARK點(diǎn)的形狀可以隨意,但一般采用的是’十’字為Mark點(diǎn)標(biāo)記,如圖4所示,就是畫像處理系統(tǒng)對(duì)Mark點(diǎn)的認(rèn)識(shí)過程,認(rèn)識(shí)后產(chǎn)生一個(gè)偏差補(bǔ)正量,根據(jù)偏差量計(jì)算出基準(zhǔn)位置。
2.2軟件設(shè)計(jì)
  本系統(tǒng)采用的是A970GOT人機(jī)界面,在本系統(tǒng)中人機(jī)界面起了非常重要的角色,是其他任何器件都代替不了的。人機(jī)界面總共有218個(gè)畫面組成,主要分兩大部分:一是正常的操作人員操作的主畫面,二是設(shè)備維修、調(diào)試人員進(jìn)入的特殊功能畫面,此畫面只有工程師級(jí)身份人員才能進(jìn)入,它的參數(shù)直接影響設(shè)備的正常工作,圖6為特殊功能畫面的結(jié)構(gòu)圖,其中主要是參數(shù)設(shè)定方面,這里主要介紹軸的位置參數(shù)設(shè)定,在本系統(tǒng)中最主要的部分就是伺服系統(tǒng),它是保證系統(tǒng)精度的核心,伺服系統(tǒng)的參數(shù)、數(shù)據(jù)設(shè)定是非常復(fù)雜的,圖6為伺服系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定的基本框架結(jié)構(gòu)圖,基本參數(shù)主要是單位設(shè)定、1脈沖的相當(dāng)移動(dòng)量、脈沖輸出模式、轉(zhuǎn)動(dòng)方向、速度限制值、加減速時(shí)間、馬達(dá)選擇。詳細(xì)設(shè)定除了對(duì)上面敘述中一些進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)定以外,還對(duì)其他的功能進(jìn)行了設(shè)定,如M代碼的取碼模式、速度模式、JOG運(yùn)轉(zhuǎn)、手動(dòng)脈沖的選擇、圓弧誤差補(bǔ)正等等。原點(diǎn)復(fù)位參數(shù)設(shè)定主要是復(fù)歸的方式、方向、原點(diǎn)地址、速度。定位用數(shù)據(jù)就是我們所要求系統(tǒng)如何去工作、工作的步驟、數(shù)據(jù)等內(nèi)容。伺服系統(tǒng)的工作主要是對(duì)內(nèi)部寄存器的地址進(jìn)行操作,主要分為參數(shù)區(qū)、監(jiān)視區(qū)、制御數(shù)據(jù)區(qū)、定位數(shù)據(jù)區(qū)、PLC的CPU內(nèi)存區(qū)、塊傳送區(qū)幾個(gè)部分。在圖5系統(tǒng)圖中對(duì)各個(gè)位置的設(shè)定(QD75)主要是對(duì)基本定位數(shù)據(jù)的設(shè)定,包括定位識(shí)別子、M代碼、指令速度、定位地址/移動(dòng)量、突停減速時(shí)間、圓弧地址,其中每軸共設(shè)定了30點(diǎn)位置,這樣可以有效的適應(yīng)系統(tǒng)切割復(fù)雜程度不同的基板。在人機(jī)界面的軟件設(shè)計(jì)中,把與伺服系統(tǒng)相關(guān)的定位數(shù)據(jù)參數(shù)直接編寫在畫面中,可以有效的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整,改變,在系統(tǒng)中不僅僅上面的這些數(shù)據(jù),另外與定位有關(guān)的參數(shù)設(shè)定還有很多,在這里就不一一列舉,本系統(tǒng)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)。
2.3系統(tǒng)的工作原理
  系統(tǒng)在機(jī)械參數(shù)設(shè)定好后,首先根據(jù)基板的劃線數(shù)據(jù)進(jìn)行編程,確定劃線的數(shù)據(jù)、MARK點(diǎn)的數(shù)據(jù)、使用刀的數(shù)量、每把刀劃每條線的壓力、劃線的次數(shù)等, 以上參數(shù)有專門的軟件進(jìn)行編輯。編輯完成后再通過PC1輸入PLC 的CPU,在完成數(shù)據(jù)的編輯后,軟件回自動(dòng)生成切割的模擬畫面,確定基板劃線的每一步由哪幾把刀去做,在完成這一系列的工作后,就要放入基板試作劃線,根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定,在放入基板后按下啟動(dòng)按鈕,基板平臺(tái)會(huì)自動(dòng)把基板送到影像處理系統(tǒng)的CCD的下面,在監(jiān)視器上面看到的就如圖4所示,在MARK識(shí)別中與系統(tǒng)設(shè)定會(huì)有一個(gè)的偏差,根據(jù)這個(gè)偏差系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)正,現(xiàn)介紹一下補(bǔ)正過程,如圖7, 以第一把刀為例,刀1原點(diǎn)與CCD原點(diǎn)的X向距離D1在系統(tǒng)中設(shè)定為一定值,刀1與刀1原點(diǎn)的距離D2為在編制程序是產(chǎn)生,也為一定值,CCD原點(diǎn)與現(xiàn)在CCD之間的距離D3,在編制程序時(shí)有一個(gè)MARK的坐標(biāo)值,D3即為基板的X向MARK坐標(biāo),D4為MARK點(diǎn)與刀1劃基板第一道線X向距離,在理想狀態(tài)下為一定值。即可以得出D1+D2=D3+D4,其中D1、D2為固定值,假設(shè)D5為CCD識(shí)別MARK點(diǎn)的動(dòng)態(tài)坐標(biāo),偏差補(bǔ)正為△d,可以得出D5=D3±△d,如在理想狀態(tài),CCD識(shí)別MARK點(diǎn)的X向坐標(biāo)剛好為D3,即D5=D3,而每塊基板在放置的時(shí)候位置絕對(duì)會(huì)不一樣,所以都會(huì)有一個(gè)偏差△d,根據(jù)△d每次在CCD識(shí)別MARK點(diǎn)后向刀1移動(dòng)的距離為D4±△d,這就是偏差補(bǔ)正的過程,其他的刀原理也是這樣,在偏轉(zhuǎn)劃線時(shí)也是根據(jù)CCD第一次MARK識(shí)別的坐標(biāo)了確定的。在劃完了TFT面后,在 CF面對(duì)TFT面進(jìn)行剖斷,然后在CF面劃線,再在TFT面對(duì)CF進(jìn)行剖斷,這樣就完成了對(duì)基板的劃線。
三. 技術(shù)性能和特點(diǎn)
  1. 系統(tǒng)采用了與人機(jī)界面相結(jié)合,使得系統(tǒng)的布線簡單、簡潔。
  2. 采用了QD75系列的伺服系統(tǒng)定位單元,系統(tǒng)的度精能夠達(dá)到0.01um。
  3. 伺服系統(tǒng)的輸出系統(tǒng)具有集電極開路輸出和差分輸出兩種工作方式,在應(yīng)用時(shí)可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。
  4. 系統(tǒng)的定位范圍比較寬,單位可以用um、英寸、度設(shè)定。控制系統(tǒng)也比較多樣化,能夠?qū)崿F(xiàn)PTP控制、跟蹤控制、速度控制、速度-位置控制、位置-速度控制,根據(jù)系統(tǒng)的需要可以選擇不同的控制系統(tǒng),另外,還具有圓弧插補(bǔ)功能。
  5. 系統(tǒng)響應(yīng)的時(shí)間比較短,因而減少了不同步產(chǎn)生的機(jī)會(huì)。
  6. 系統(tǒng)采用了影像處理系統(tǒng),這樣就提高了系統(tǒng)的精度,對(duì)于一些要求不高的場合,系統(tǒng)在工作時(shí)影像系統(tǒng)可以選擇不使用,但這樣可以減少時(shí)間,增加工作的效率。
  7. 本系統(tǒng)采用了多刀工作方式 ,這樣大大的提高了工作的效率,但同時(shí)增加了系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)的復(fù)雜性,
  8. 另外,QD75系列的伺服定位單元具有預(yù)讀起始功能,這樣可以減少定位起始的時(shí)間,可以保證快速多種應(yīng)用的定位。對(duì)于QD75系列的定位單元還專門設(shè)計(jì)了設(shè)置/監(jiān)控軟件——QP(GX-Configurator)這樣便于定位參數(shù)的設(shè)定,定位數(shù)據(jù)的生成和監(jiān)控。
四. 結(jié)束語
  本系統(tǒng)是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng),在定位方面要求比較高,它的主要工作部件就是伺服系統(tǒng),對(duì)于伺服系統(tǒng)與PLC的編程是比較復(fù)雜的,而系統(tǒng)完成后,對(duì)于操作人員來說操作是非常簡單的。

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