市場應(yīng)用背景

隨著3C電子、半導(dǎo)體等領(lǐng)域元器件的封裝技術(shù)的不斷小型化和復(fù)雜化，制造商需整合具備高并行度與多功能集成的測試平臺(tái)，以應(yīng)對(duì)更短的產(chǎn)品開發(fā)周期與更高良率要求，從而提升使用效率、實(shí)現(xiàn)技術(shù)復(fù)用與提高產(chǎn)能，降低整體測試成本，轉(zhuǎn)塔測試分選編帶設(shè)備因此深受市場青睞。

▲多類半導(dǎo)體封裝芯片示意圖 ▲

轉(zhuǎn)塔測試分選編帶設(shè)備介紹:

轉(zhuǎn)塔測試分選編帶設(shè)備用于3C電子、半導(dǎo)體等領(lǐng)域元器件封裝后成品測試環(huán)節(jié)，通過伺服驅(qū)動(dòng)和高速運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)多工位同步操作，在周期內(nèi)完成芯片的進(jìn)料、功能與電性能測試、分選及卷帶包裝，確保出廠產(chǎn)品符合設(shè)計(jì)規(guī)范。

相比其他測試分選設(shè)備（如重力式和平移式），具有更高的運(yùn)動(dòng)控制性能，能在短時(shí)間內(nèi)完成全面測試任務(wù)，每小時(shí)產(chǎn)量最高，實(shí)現(xiàn)最低測試成本。因在串行測試中，設(shè)備的處理時(shí)間能直接影響機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制性能的吞吐量和測試成本。

隨著市場的快速擴(kuò)張，設(shè)備制造商面臨著提升精度、速度、多軸同步控制、靈活擴(kuò)展性等挑戰(zhàn)。因此，制造商正采納具備高帶寬、低延遲和實(shí)時(shí)同步特性的運(yùn)動(dòng)控制解決方案，以便高效地整合和處理工藝控制單元大量數(shù)據(jù)，提高吞吐量。

▲轉(zhuǎn)塔測試分選編帶設(shè)備主轉(zhuǎn)盤▲

正運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)塔測試分選編帶運(yùn)動(dòng)控制解決方案:

為提升產(chǎn)能滿足市場需求，正運(yùn)動(dòng)推出基于超高速PCIe EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制卡PCIE464M的運(yùn)動(dòng)控制解決方案，以工控機(jī)+PCIE464M控制卡+機(jī)器視覺方案為核心，為轉(zhuǎn)塔測試分選編帶設(shè)備提供了最大的配置靈活性，以滿足用戶不同的生產(chǎn)和測試工藝要求。

方案可在微秒級(jí)響應(yīng)時(shí)間內(nèi)快速處理反饋信號(hào)并實(shí)時(shí)優(yōu)化測試、分選及編帶策略，實(shí)現(xiàn)高速高精的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制、多通道數(shù)據(jù)并行處理、高速數(shù)據(jù)傳輸，以及各運(yùn)動(dòng)軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)等。

可有效優(yōu)化傳統(tǒng)方案的工藝，提升測試分選效率和精度，并降低整體測試成本。EtherCAT周期快至125us！

01 PCIE464M控制卡在轉(zhuǎn)塔測試分選編帶設(shè)備上的應(yīng)用 

▲ 轉(zhuǎn)塔測試分選編帶設(shè)備工位分布示意圖 ▲

傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)方案

在傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)塔測試分選編帶設(shè)備中，主要以PLC+觸摸屏+工控機(jī)+機(jī)器視覺為控制核心。針對(duì)控制復(fù)雜的多工位自動(dòng)化設(shè)備，方案存在諸多局限：

（1） PLC與工控機(jī)分別使用不同的調(diào)試界面，工程師在調(diào)試和故障診斷時(shí)需頻繁切換操作屏幕，效率低下；

（2） PLC受限于固定的掃描周期，響應(yīng)速度難以滿足高頻次轉(zhuǎn)塔設(shè)備測試與分選需求；

（3）PLC與PC通訊數(shù)據(jù)交互速率慢，導(dǎo)致整體設(shè)備產(chǎn)能較低。

正運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)塔測試分選編帶解決方案

• EtherCAT口：連接DD馬達(dá)、總線伺服驅(qū)動(dòng)器，控制轉(zhuǎn)塔和吸嘴等運(yùn)動(dòng)，同時(shí)擴(kuò)展EtherCAT IO模塊，EtherCAT周期快至125us；

• IO輸入：連接傳感器、開關(guān)輸入等信號(hào)；

• IO輸出：連接電磁閥吸取、吹氣和視覺飛拍等信號(hào)。

采用PCIE464M控制卡+工控機(jī)+機(jī)器視覺的方案 ，可以集中處理伺服、氣缸和外設(shè)信號(hào)的采集與控制。PCIE接口實(shí)現(xiàn)與測試機(jī)、打標(biāo)機(jī)和圖像檢測系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)交換，簡化調(diào)試并加快響應(yīng)速度。

通過EtherCAT接口，實(shí)現(xiàn)高精度多軸同步控制；高速I/O接口，可實(shí)時(shí)處理傳感器和視覺系統(tǒng)的反饋 ，快速觸發(fā)轉(zhuǎn)塔旋轉(zhuǎn)、吸嘴拾取等動(dòng)作，提升轉(zhuǎn)塔測試分選編帶設(shè)備的產(chǎn)能至50+ Kpcs/小時(shí)，整體效率提升6%～15%。

運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)過程

在運(yùn)行過程中，通過控制DD馬達(dá)的轉(zhuǎn)塔高速旋轉(zhuǎn)，吸嘴在多軸協(xié)同控制下將芯片依次輸送至各測試工位。期間，轉(zhuǎn)塔上的吸嘴可獨(dú)立完成上下位移，以滿足多功能檢測與操作需求。主要通過PCIe和EtherCAT總線的高帶寬、低延遲特性，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)軌跡規(guī)劃和多軸同步插補(bǔ)。

支持PT/PVT運(yùn)動(dòng)模式、在線變速/位置/速度/力矩模式無縫切換等，結(jié)合視覺飛拍功能，快速觸發(fā)相機(jī)進(jìn)行多工位飛拍。控制系統(tǒng)即可根據(jù)實(shí)時(shí)反饋?zhàn)詣?dòng)優(yōu)化轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)速、取放順序、進(jìn)給速度與分選策略等，確保測試與分選過程高效穩(wěn)定，提高設(shè)備吞吐量和生產(chǎn)效益。

▲ 轉(zhuǎn)塔測試分選編帶運(yùn)行界面圖▲

方案核心優(yōu)勢一：與第三方工控機(jī)（IPC）配合應(yīng)用

PCIE464M配合第三方圖像處理工控機(jī)或PC無需額外配置IO數(shù)據(jù)采集卡和PLC，即可實(shí)現(xiàn)IPC形態(tài)的機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)，簡化硬件架構(gòu)，節(jié)省成本，軟硬件一體化。

處理視覺、運(yùn)動(dòng)控制和數(shù)據(jù)處理均集中在一臺(tái)PC，減少系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸延遲和同步控制復(fù)雜性 ，提高轉(zhuǎn)塔設(shè)備在高速旋轉(zhuǎn)、測試和多工位分選應(yīng)用中的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。

方案核心優(yōu)勢二：視覺飛拍

通過PCIE464M控制卡高速硬件位置比較輸出，在視覺定位檢測時(shí)可實(shí)現(xiàn)多工位同時(shí)視覺飛拍，相比傳統(tǒng)的運(yùn)行到拍照位停下來拍照，可縮短機(jī)臺(tái)運(yùn)行CT，提升設(shè)備的整體產(chǎn)能。

系統(tǒng)控制流程

方案核心技術(shù)優(yōu)勢

• 支持多種上位機(jī)語言開發(fā)，所有系列產(chǎn)品均可調(diào)用同一套API函數(shù)，讓用戶開發(fā)更靈活；

• 12路獨(dú)立的硬件位置比較輸出，可實(shí)現(xiàn)多工位同時(shí)視覺飛拍，縮短機(jī)臺(tái)CT；

• 提供高速輸入接口，便于實(shí)現(xiàn)位置鎖存；

• 設(shè)備UPH提升至50K+，整體生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)方案提升10%+以上；

• 用戶可以根據(jù)方案需要自主分配IO信號(hào)和靈活擴(kuò)展控制軸，滿足測試單元每種工藝需求，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制。

方案核心技術(shù)優(yōu)勢

02 超高速PCIe EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制卡PCIE464M

面向高速高精智能裝備在“PC+運(yùn)動(dòng)控制卡”的模式下，實(shí)現(xiàn)多軸同步控制和高速高精運(yùn)動(dòng)控制！

• 可選6-64軸運(yùn)動(dòng)控制，支持EtherCAT總線/脈沖/步進(jìn)伺服驅(qū)動(dòng)器；

• 聯(lián)動(dòng)軸數(shù)最高可達(dá)16軸，控制周期最小為125us；

• 標(biāo)配16進(jìn)16出，其中4路高速鎖存輸入、4路高速PWM和12路高速硬件比較輸出PSO；

• 支持PWM輸出、1D/2D/3D PSO硬件位置比較輸出、視覺飛拍、連續(xù)軌跡插補(bǔ)等；

• 支持掉電存儲(chǔ)和掉電中斷，多重加密，提供程序更安全機(jī)制；

• 具有一維、二維螺距補(bǔ)償控制，實(shí)現(xiàn)更高的加工精度；

• 8路單端脈沖軸、4路單端編碼器軸；

• 支持30+機(jī)械手模型正逆解模型算法，比如SCARA、Delta、UVW、4軸/5軸 RTCP...

正運(yùn)動(dòng)技術(shù)專注于運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究和通用運(yùn)動(dòng)控制軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)，是國家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。正運(yùn)動(dòng)技術(shù)匯集了來自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅(jiān)持自主創(chuàng)新的同時(shí)，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制基礎(chǔ)技術(shù)的研究，是國內(nèi)工控領(lǐng)域發(fā)展最快的企業(yè)之一，也是國內(nèi)少有、完整掌握運(yùn)動(dòng)控制核心技術(shù)和實(shí)時(shí)工控軟件平臺(tái)技術(shù)的企業(yè)。主要業(yè)務(wù)有：運(yùn)動(dòng)控制卡_運(yùn)動(dòng)控制器_EtherCAT運(yùn)動(dòng)控制卡_EtherCAT控制器_運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)_視覺控制器__運(yùn)動(dòng)控制PLC_運(yùn)動(dòng)控制_機(jī)器人控制器_視覺定位_XPCIe/XPCI系列運(yùn)動(dòng)控制卡等。