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(jiǎn)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(guó)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(jiǎn)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(jiǎn)介

　　（1）、32 位 PCI 總線，即插即用

　　（2）、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

　　（4）、脈沖輸出的頻率誤差小于 0.1%

　　（5）、最大脈沖輸出頻率為 4MHz

　　（6）、脈沖輸出可用單脈沖（脈沖+方向）或雙脈沖（脈沖+脈沖）方式

　　（7）、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)

　　（9）、2-4 軸直線插補(bǔ)

　　（10）、CW、CCW 圓弧插補(bǔ)

　　（11）、可用連續(xù)插補(bǔ)功能，最大驅(qū)動(dòng)速度頻率 2MHz

　　（12）、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

　　（13）、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

　　（14）、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

　　（15）、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)

　　（17）、手輪和外部信號(hào)操作功能

　　（18）、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

　　（19）、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)

　　（20）、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

　　（21）、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(cè)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(cè)試：輸入輸出測(cè)試和4軸的運(yùn)動(dòng)測(cè)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。