研祥第3代新概念工控機(jī)IPC-820在 LED固晶機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要： 由于全球環(huán)保節(jié)能的意識(shí)加強(qiáng)，在各國(guó)大力出臺(tái)推動(dòng)節(jié)能減排、積極應(yīng)對(duì)氣候變化等法律法規(guī)的形勢(shì)下，我國(guó)提出了單位GDP能耗降低、主要污染物排放減少的目標(biāo)要求。我國(guó)在2016年全面禁止各種瓦數(shù)的白熾燈市面銷售，這無(wú)疑給我國(guó)的LED推廣及普及應(yīng)用提供了巨大的市場(chǎng)機(jī)遇。隨著LED產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展對(duì)LED生產(chǎn)設(shè)備的要求也越來(lái)越高，固晶機(jī)等半導(dǎo)體設(shè)備在市場(chǎng)上的需求越來(lái)越大，與此同時(shí)，研祥IPC技術(shù)的快速發(fā)展為滿足以上需求提供了保證。研祥IPC-820整機(jī)具有高可靠更穩(wěn)定性的特種計(jì)算機(jī)，在LED固晶機(jī)的控制、處理和機(jī)器視覺(jué)等先進(jìn)技術(shù)被廣泛應(yīng)用，極大提高了LED固晶機(jī)的自動(dòng)化程度，使設(shè)備在精度、速度、人機(jī)交互性等方面更加優(yōu)化。

關(guān)鍵詞： 工控機(jī)及人機(jī)界面研祥機(jī)器視覺(jué) IPC-820

Abstract：

Key words :

一、系統(tǒng)概述

由于全球環(huán)保節(jié)能的意識(shí)加強(qiáng)，在各國(guó)大力出臺(tái)推動(dòng)節(jié)能減排、積極應(yīng)對(duì)氣候變化等法律法規(guī)的形勢(shì)下，我國(guó)提出了單位GDP能耗降低、主要污染物排放減少的目標(biāo)要求。我國(guó)在2016年全面禁止各種瓦數(shù)的白熾燈市面銷售，這無(wú)疑給我國(guó)的LED推廣及普及應(yīng)用提供了巨大的市場(chǎng)機(jī)遇。隨著LED產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展對(duì)LED生產(chǎn)設(shè)備的要求也越來(lái)越高，固晶機(jī)等半導(dǎo)體設(shè)備在市場(chǎng)上的需求越來(lái)越大，與此同時(shí)，研祥IPC技術(shù)的快速發(fā)展為滿足以上需求提供了保證。研祥IPC-820整機(jī)具有高可靠更穩(wěn)定性的特種計(jì)算機(jī)，在LED固晶機(jī)的控制、處理和機(jī)器視覺(jué)等先進(jìn)技術(shù)被廣泛應(yīng)用，極大提高了LED固晶機(jī)的自動(dòng)化程度，使設(shè)備在精度、速度、人機(jī)交互性等方面更加優(yōu)化。

而LED產(chǎn)業(yè)鏈的中游封裝技術(shù)（固晶機(jī)、焊線機(jī)、點(diǎn)膠機(jī)等）基本掌握在中國(guó)大陸和臺(tái)灣地區(qū)的企業(yè)手中，減少人力、提高產(chǎn)品一致性、提高產(chǎn)品質(zhì)量、更適合大批量生產(chǎn)、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率成為這些企業(yè)追求的目標(biāo)，而自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備為這些企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低成本、提高產(chǎn)品的一致性提供了有效保障，從而切實(shí)有效的提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，尤其是要提高產(chǎn)品精度，不使用自動(dòng)化生產(chǎn)，根本就無(wú)法滿足生產(chǎn)需要。

二、系統(tǒng)要求

LED固晶機(jī)是一種將LED晶片從晶片盤吸取后貼裝到PCB（印刷線路板）上，實(shí)現(xiàn)LED晶片的自動(dòng)健合和缺陷晶片檢測(cè)功能的自動(dòng)化設(shè)備，可滿足大多數(shù)LED生產(chǎn)線的需求，適于各種高品質(zhì)、高亮度LED（紅色、綠色、白色、黃色等）的生產(chǎn)，部分可適用于三極管、半導(dǎo)體分立器件、DIP和SOP等產(chǎn)品的生產(chǎn)，適用范圍廣，通用性強(qiáng)。

LED固晶機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括運(yùn)動(dòng)控制模塊、氣動(dòng)部分、機(jī)器視覺(jué)部分和運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊，通過(guò)PCI總線接口實(shí)現(xiàn)與特種計(jì)算機(jī)控制中心的數(shù)據(jù)通信。

工作原理：由上料機(jī)構(gòu)把PCB板傳送到工作臺(tái)卡具上的工作位置，先由點(diǎn)膠機(jī)構(gòu)將PCB需要鍵合晶片的位置點(diǎn)膠，然后鍵合臂從原點(diǎn)位置運(yùn)動(dòng)到吸取晶片位置，晶片放置在薄膜支撐的擴(kuò)張器晶片盤上，鍵合臂到位后吸嘴向下運(yùn)動(dòng)，頂針向上運(yùn)動(dòng)頂起晶片，在拾取晶片后鍵合臂返回原點(diǎn)位置(漏晶檢測(cè)位置)，鍵合臂再?gòu)脑c(diǎn)位置運(yùn)動(dòng)到鍵合位置，吸嘴向下鍵合晶片后鍵合臂再次返回原點(diǎn)位置，這樣就是一個(gè)完整的鍵合過(guò)程。當(dāng)一個(gè)節(jié)拍運(yùn)行完成后，由機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)得到晶片下一個(gè)位置的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)傳送給晶片盤電機(jī)，讓電機(jī)走完相應(yīng)的距離后使下一個(gè)晶片移動(dòng)到對(duì)準(zhǔn)的拾取晶片位置。PCB板的點(diǎn)膠鍵合位置也是同樣的過(guò)程，直到PCB板上所有的點(diǎn)膠位置都鍵合好晶片，再由傳送機(jī)構(gòu)把PCB板從工作臺(tái)移走，并裝上新的PCB板開(kāi)始新的工作循環(huán)。

三、系統(tǒng)描述

固晶機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)一般采用基于PCI總線的運(yùn)動(dòng)控制卡與工控機(jī)相結(jié)合的方案，氣動(dòng)部分和機(jī)器視覺(jué)部分也是通過(guò)PCI總線實(shí)現(xiàn)相互間的數(shù)據(jù)通訊，通過(guò)圖像識(shí)別系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制和氣動(dòng)抓取等模塊系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了基于機(jī)器視覺(jué)的自動(dòng)LED固晶控制的全自動(dòng)高速固晶功能，采用了模糊控制算法和高精度數(shù)字伺服控制方式，實(shí)現(xiàn)了固晶機(jī)控制中多軸、運(yùn)動(dòng)時(shí)序配合、高精度、高速度的運(yùn)功控制。

LED固晶機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制部分由伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)，其中的各個(gè)電機(jī)運(yùn)動(dòng)都是由行業(yè)專用計(jì)算機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制卡來(lái)控制，行業(yè)專用計(jì)算機(jī)是LED固晶機(jī)控制系統(tǒng)的核心部分，主要負(fù)責(zé)人機(jī)交互界面管理和控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控工作，發(fā)布運(yùn)動(dòng)指令，有效處理控制卡采集傳輸?shù)男畔ⅲ垢鱾€(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)預(yù)期運(yùn)動(dòng)，確保機(jī)械位置精度檢測(cè)和操作安全。

在Windows平臺(tái)的行業(yè)專用計(jì)算機(jī)控制下，LED固晶機(jī)系統(tǒng)可以充分利用硬件資源，大大加快了數(shù)據(jù)處理速度，提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率，并采用了可視化用戶界面程序，人機(jī)界面友好。

四、系統(tǒng)框圖

五、項(xiàng)目產(chǎn)品清單

主控設(shè)備：研祥EPE整機(jī)IPC-820

該主控設(shè)備的主板是一款采用Intel®H61芯片組，支持Intel®LGA1155封裝雙核、四核I3、I5、I7等系列CPU的高性能平臺(tái)；支持2條800M/1066M/1333M的DDR3內(nèi)存條，總?cè)萘孔畲笾С?6GB；板載2個(gè)10/100/1000Mbps網(wǎng)絡(luò)接口；支持VGA+VGA、VGA+DVI雙顯示功能；支持4個(gè)SATA接口；10個(gè)USB 2.0接口、2個(gè)串口（其中1個(gè)支持RS-232/RS-422/RS-485）、1個(gè)并口等豐富的I/O接口。

該整機(jī)機(jī)箱是一款4U 19＂上架機(jī)箱，該機(jī)箱采用1.2mm厚的優(yōu)質(zhì)鋼板成型，噴涂高溫烘烤漆，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固。具有優(yōu)良的散熱、抗振及抗幅射性能?？梢詽M足振動(dòng)、電磁干擾等嚴(yán)酷工作環(huán)境的使用，該主控設(shè)備的CPU板及底板采用研祥EPE總線設(shè)計(jì)，CPU板與底板間連接全采用CPCI針孔連接器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

六、EVOC產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

1.整機(jī)系統(tǒng)采用研祥EPE總線設(shè)計(jì)，CPU板與底板間采用CPCI針孔連接器相連，360度全包圍接觸，具有高度氣密性、防腐防氧化性、防塵性等，解決了在多塵、潮濕、高/低溫、腐蝕等各種工業(yè)惡劣環(huán)境下工作時(shí)連接器接觸面間易堵塞、氧化或發(fā)霉而造成的電氣接觸不良，徹底消除金手指連接在實(shí)際使用中所有的不良表現(xiàn)，保證了工控機(jī)工作的可靠性；

2.CPU板一旦安裝到位，CPCI針孔連接器公母頭接觸面間不會(huì)發(fā)生相對(duì)位移，不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)摩擦，不會(huì)損傷導(dǎo)電層，提升了系統(tǒng)抗振動(dòng)和沖擊的能力，保證設(shè)備在振動(dòng)環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間可靠工作的要求；

3.獨(dú)特的CPU背板支架設(shè)計(jì)，將CPU散熱器重量轉(zhuǎn)架到金屬機(jī)箱上，避免CPCI針對(duì)連接器間接觸力的不平衡，同時(shí)使兩個(gè)連接器間更加穩(wěn)固，不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)位移，進(jìn)一步提高了整機(jī)在振動(dòng)環(huán)境下可靠工作的能力；

4.EPE總線計(jì)算機(jī)解決了傳統(tǒng)金手指工業(yè)計(jì)算機(jī)平臺(tái)無(wú)法通過(guò)底板供電，造成機(jī)箱走線復(fù)雜；EPE總線定義PS－ON#，5V SBS(2A)等信號(hào)，12V電源有5個(gè)管腳可承受7A電流，避免使用ATX電源時(shí)底板與CPU板之間控制連線；

5.EPE總線系統(tǒng)擴(kuò)展接口在信號(hào)分布上優(yōu)先考慮高速控制信號(hào)走線，設(shè)置地信號(hào)和高速控制信號(hào)的針腳相鄰, 避免由于信號(hào)傳輸線上存在較大的分布電容的影響，從而增強(qiáng)了信號(hào)的完整性，增強(qiáng)了EMC性能，增強(qiáng)了高速信號(hào)對(duì)地的參考和屏蔽作用，使得PCI、PCIE擴(kuò)展信號(hào)質(zhì)量得到大大改善，保證了系統(tǒng)的可靠性；

6.整機(jī)系統(tǒng)采用了研祥獨(dú)創(chuàng)的“工業(yè)計(jì)算機(jī)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控智能系統(tǒng)”，它可以實(shí)時(shí)的監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵器件溫度及運(yùn)行的內(nèi)部環(huán)境溫度，并能實(shí)時(shí)通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)根據(jù)溫度狀況來(lái)控制散熱器件智能工作,根據(jù)不同的CPU溫度，溫控風(fēng)扇會(huì)有不同的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與之對(duì)應(yīng)，在此過(guò)程中，操作人員同時(shí)可以直接實(shí)時(shí)查看到變化中CPU內(nèi)核溫度，通過(guò)此智能交互系統(tǒng)，能有效防范系統(tǒng)過(guò)熱運(yùn)行，即使運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題，也能在瞬間知道問(wèn)題所在，為操作人員進(jìn)行有效操作提供指南，避免其“知其然，不知其所以然”的尷尬境地。

8.整機(jī)系統(tǒng)采用注油減震墊對(duì)硬盤進(jìn)行減震保護(hù)，在硬盤與其安裝支架之間采用注油減震墊進(jìn)行軟連接，有效避免硬盤與支架在外界震動(dòng)及沖擊作用力下的相互硬碰撞，從而有力保護(hù)硬盤不被震動(dòng)或沖擊損壞；注油減震墊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適用寬溫環(huán)境、使用壽命長(zhǎng)、能對(duì)三維振動(dòng)進(jìn)行減震、兼容不同重量物體減震。