傳感器技術(shù)在SMT傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：主要研究了傳感器技術(shù)在SMT傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用，包括如何增強(qiáng)傳輸系統(tǒng)的功能。提出了利用傳感器技術(shù)和自動控制技術(shù)來控制流水線上的傳輸系統(tǒng)，增強(qiáng)各生產(chǎn)設(shè)備之間的兼容性，使每道工序之間能夠更完美的銜接，降低生產(chǎn)成本的效果。實際應(yīng)用情況表明，該設(shè)計滿足系統(tǒng)的要求，運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性能高。
關(guān)鍵詞：傳感器；表面貼裝技術(shù)；流水線；控制

    隨著中國的改革開放的進(jìn)一步發(fā)展，中國已經(jīng)成為全球電子產(chǎn)品的加工生產(chǎn)基地，中國市場對SMT設(shè)備的需求越來越大。由于經(jīng)濟(jì)開發(fā)力度等因素限制，我國SMT產(chǎn)業(yè)分布不均勻，主要集中在珠三角和長三角地區(qū)，主要產(chǎn)品是生產(chǎn)轉(zhuǎn)角機(jī)、傳輸機(jī)、入料機(jī)等輔助生產(chǎn)設(shè)備，競爭力非常大，據(jù)不完全統(tǒng)計，在中山三鄉(xiāng)就有10多家這類產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)。因此廠家需要不斷更新技術(shù)，加大研發(fā)力度，讓自己的產(chǎn)品功能更齊全、價格更便宜、加大產(chǎn)品亮點(diǎn)等來吸引客戶，提高競爭力。而在SMT傳輸系統(tǒng)中加入一種新型ML100系列光電傳感器對整個系統(tǒng)的運(yùn)行提供了保障。
    ML100系列光電傳感器是倍加福中國推出新一代緊湊型系列的傳感器，具有高靈敏度、體積小、高亮度LED狀態(tài)提示、可適用于干冷環(huán)境等特點(diǎn)，具體應(yīng)用在包裝設(shè)備、皮帶傳輸設(shè)備、PCB處理設(shè)備等。

1 系統(tǒng)構(gòu)成
    如傳感器流程示意圖1、圖2所示，假設(shè)一塊PCB的編號為01，首先從通過傳輸設(shè)備伸縮接駁機(jī)(編號為CS01)進(jìn)入設(shè)備貼片機(jī)(編號為TP01)進(jìn)行操作貼片流程，完畢之后再從貼片機(jī)(編號為TP01)進(jìn)入傳輸設(shè)備接駁機(jī)(編號為CS02)，再通過傳輸設(shè)備接駁機(jī)(編號為CS02)進(jìn)入下一個SMT生產(chǎn)設(shè)備，如此反復(fù)。

2 工作原理
2．1 傳輸系統(tǒng)流程設(shè)計
    為了確定設(shè)備和傳輸系統(tǒng)的工作狀態(tài)是否正常，本設(shè)計方案。在伸縮接駁機(jī)CS01與貼片機(jī)TP01的連接處A點(diǎn)安裝一個傳感器1(編號為CG01)，在貼片機(jī)TP01和伸縮接駁機(jī)CS02的連接處安裝傳感器2(編號為CG02)以及在下道工序設(shè)備入口處安裝傳感器3(編號為CG03)。這3個傳感器分別位于貼片機(jī)的入口處、出口處以及下道工序設(shè)備的入口處，分別掃描進(jìn)入貼片機(jī)的PCB板的編號、進(jìn)入貼片機(jī)(TP01)時間T1和出機(jī)時間T2以及進(jìn)入下道工序設(shè)備時間T3，并將這些數(shù)據(jù)傳送到主機(jī)的數(shù)據(jù)庫中。在貼片機(jī)輸送數(shù)據(jù)端口增設(shè)一個報警系統(tǒng)，在傳輸系統(tǒng)的輸入端和輸出端分別增設(shè)一個報警系統(tǒng)。因為SMT設(shè)備中大型設(shè)備的進(jìn)出時間基本上已固定(比如說一種小型貼片機(jī)的貼裝速度為3 s／塊)，每道工
序的操作時間基本上固定，現(xiàn)將設(shè)貼片機(jī)的參照理論操作時間設(shè)置為T4，在傳輸系統(tǒng)也就是傳輸紐帶中的參照理論傳輸時間設(shè)置為T5(所有時間都精確到秒)。[!--empirenews.page--]
    當(dāng)PCB板(編號為01)經(jīng)過傳輸設(shè)備伸縮接駁機(jī)(編號為CS01)進(jìn)入設(shè)備貼片機(jī)(編號為TP01)時，由在A點(diǎn)安裝的傳感器1(編號為CG01)掃描PCB板的編號并記錄進(jìn)入貼片機(jī)(TP01)時間T1，經(jīng)過貼片機(jī)后從B點(diǎn)輸出，并被B點(diǎn)的傳感器掃描其編號并記錄出貼片機(jī)的時間T2，經(jīng)過傳輸設(shè)備接駁機(jī)(編號為CS02)進(jìn)入下道工序的設(shè)備中，由C點(diǎn)的傳感器3(編號為CG03)掃描其編號并記錄其進(jìn)入下道工序設(shè)備的時間T3。通過這些參數(shù)的匹配和對比，就可以很清楚的分析出哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了故障，什么時間、什么設(shè)備都能很及時的反映出來。分析數(shù)據(jù)時，會出現(xiàn)以下2種情況：
    1)當(dāng)出入貼片機(jī)的PCB的編號以及進(jìn)入下道工序設(shè)備時掃描的PCB的編號匹配時，就可以進(jìn)行比較，由此可以綜合以下幾個情況：
    ①當(dāng)|T2-T1-T4|≥0．5時(0．5 s是系統(tǒng)設(shè)置的允許誤差)，也就是說出貼片機(jī)時間T2減去進(jìn)入貼片機(jī)的時間T1，再與貼片機(jī)設(shè)備的參考時間T4比較，當(dāng)這個比較值的絕對值大于或者等于系統(tǒng)允許的誤差0．5 s時，說明設(shè)備貼片機(jī)(編號為TP01)工作不正常，裝在貼片機(jī)輸入數(shù)據(jù)端口的報警系統(tǒng)會進(jìn)行報警，顯示紅燈；
    ②當(dāng)|T2-T1-T4|<0．5時(0．5 s是系統(tǒng)設(shè)置的允許誤差)，也就是說出貼片機(jī)時間T2減去進(jìn)入貼片機(jī)的時間T1，再與貼片機(jī)設(shè)備的參考時間T4比較。當(dāng)這個比較值的絕對值小于系統(tǒng)允許的誤差0．5 s時，說明設(shè)備貼片機(jī)(編號為TP01)工作正常，裝在貼片機(jī)輸入數(shù)據(jù)端口的報警系統(tǒng)顯示綠燈；
    ③當(dāng)|T3-T2-T5|≥0．5時(0．5 s是系統(tǒng)設(shè)置的允許誤差)，也就是說進(jìn)入下道工序設(shè)備的時間死減去出貼片機(jī)的時間T2，再與傳輸系統(tǒng)的傳送的參考時間T5比較，當(dāng)這個比較值的絕對值大于或者等于系統(tǒng)允許的誤差0．5 s時，說明傳輸設(shè)備接駁機(jī)(編號為CS02)工作不正常，裝在接駁機(jī)(編號為CS02)的報警系統(tǒng)會進(jìn)行報警，顯示紅燈；
    ④當(dāng)|T3-T2-T5|<0．5時(0．5 s是系統(tǒng)設(shè)置的允許誤差)，也就是說進(jìn)入下道工序設(shè)備的時間死減去出貼片機(jī)的時間T2，再與傳輸系統(tǒng)的傳送的參考時間T5比較，當(dāng)這個比較值的絕對值小于系統(tǒng)允許的誤差0．5 s時，說明傳輸設(shè)備接駁機(jī)(編號為CS02)工作正常，裝在接駁機(jī)(編號為CS02)的報警系統(tǒng)會顯示綠燈。
    2)當(dāng)出入貼片機(jī)的PCB的編號以及進(jìn)入下道工序設(shè)備時掃描的PCB的編號不匹配時，就可以進(jìn)行比較，由此可以綜合以下幾個情況：
    ①當(dāng)傳輸設(shè)備伸縮接駁機(jī)(編號為CS01)進(jìn)入設(shè)備貼片機(jī)(編號為TP01)時由在A點(diǎn)安裝的傳感器1(編號為CG01)掃描的PCB的編號與在出設(shè)備貼片機(jī)(編號為TP01)掃描的編號不符合時，系統(tǒng)不不進(jìn)行對比，等待(T4+0．5)(0．5 s是系統(tǒng)設(shè)置的允許誤差)在進(jìn)行比較；
    ②當(dāng)從傳輸設(shè)備伸縮接駁機(jī)(編號為CS01)進(jìn)入設(shè)備貼片機(jī)(編號為TP01)時由在A點(diǎn)安裝的傳感器1(編號為CG01)掃描的PCB的時間為T1，當(dāng)?shù)却龝r間大于或者等于(T4+0．5)(0．5 s是系統(tǒng)設(shè)置的允許誤差)時，在貼片機(jī)的出口處的傳感器2(編號為CG02)還未掃描與該P(yáng)CB板匹配的編號時，說明該P(yáng)CB板被卡在貼片機(jī)上，貼片機(jī)自動進(jìn)行報警顯示紅燈；
    ③當(dāng)傳輸設(shè)備伸縮接駁機(jī)(編號為CS02)出設(shè)備貼片機(jī)(編號為TP01)時由在B點(diǎn)安裝的傳感器2(編號為CG02)掃描的PCB的編號與在進(jìn)入下道工序設(shè)備的傳感器3(編號為CG03)掃描的編號不符合時，系統(tǒng)不不進(jìn)行對比，等待(T5+0．5)(0．5 s是系統(tǒng)設(shè)置的允許誤差)時間后在進(jìn)行比較；
    ④當(dāng)傳輸設(shè)備伸縮接駁機(jī)(編號為CS02)出設(shè)備貼片機(jī)(編號為TP01)時由在B點(diǎn)安裝的傳感器2(編號為CG02)記錄的PCB的時間T2開始，當(dāng)?shù)却龝r間大于或者等于(T4+0．5)(0．5 s是系統(tǒng)設(shè)置的允許誤差)時間后，在進(jìn)入下道工序設(shè)備的傳感器3(編號為CG03)還未掃描到與該P(yáng)CB板匹配的編號時，說明該P(yáng)CB板被卡在傳送設(shè)備伸縮接駁機(jī)(編號為CS02)上，在其上面的報警系統(tǒng)會進(jìn)行報警并顯示紅燈。
2．2 滑動模塊設(shè)計
    以前的傳輸系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)錯位現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)品被卡位。這些現(xiàn)象發(fā)生主要原因是生產(chǎn)線在生產(chǎn)過程中，設(shè)備會產(chǎn)生振動，從而會產(chǎn)生一定的位置誤差，這個誤差會影響設(shè)備的運(yùn)行狀況，當(dāng)誤差過大時，會影響產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率。要想抵消這個誤差，必須有補(bǔ)償裝置。本方案在傳輸系統(tǒng)的皮帶上裝上位置傳感器和馬達(dá)等裝置構(gòu)成一套滑動模塊裝置，由位置傳感器將數(shù)據(jù)采集過來，經(jīng)過比較后調(diào)整整個傳輸系統(tǒng)的位置。

    如圖3滑動模塊流程示意圖所示，本系統(tǒng)方案設(shè)計在傳輸系統(tǒng)和SMT生產(chǎn)設(shè)備的連接處，增設(shè)一個滑動裝置，主要由滑動板、滾珠和位置傳感器組成，形成了一個閉環(huán)控制，起到平衡作用。在生產(chǎn)過程中，由模塊裝置上的位置傳感器實時將實際位置信號反饋給系統(tǒng)，與給定輸入位置信號相比較產(chǎn)生一個位置誤差信號，然后由這個誤差信號驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行位置調(diào)整。當(dāng)設(shè)備平衡時，位置誤差為零，不進(jìn)行位置調(diào)
整；當(dāng)傳輸機(jī)有偏斜時，位置誤差不為零，由它驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，使設(shè)備進(jìn)行一定的位置調(diào)整。通過這套裝置，消除由振動產(chǎn)生位置偏移、利于整個生產(chǎn)線的生產(chǎn)、增強(qiáng)各設(shè)備之間銜接。
2．3 數(shù)據(jù)通信模塊設(shè)計
    本設(shè)計方案按照傳統(tǒng)的方法采用了SMT生產(chǎn)線系統(tǒng)的通信協(xié)議，達(dá)到數(shù)據(jù)的互相通信，用上位機(jī)(PC)和下位機(jī)(MCU)進(jìn)行連接通信。通信的接口方式為RS232串口通信，波特率為9 600 bp／s，數(shù)據(jù)位數(shù)為8位，停止位為1位。其中第二位的命令數(shù)據(jù)位和功能數(shù)據(jù)位為設(shè)備正常模式下的數(shù)據(jù)位，每個命令數(shù)據(jù)位的都有其功能表達(dá)方式，而功能的表達(dá)是由功能數(shù)據(jù)為來規(guī)定的。而數(shù)據(jù)的傳送有二種方式，第一種是當(dāng)設(shè)備正常工作時(即設(shè)備的正常工作模式下)的傳送方式，第二種是當(dāng)設(shè)備非正常工作時(即設(shè)備的故障模式下)的傳送方式。

3 實驗結(jié)果
    通過近半年的使用，通過一系列的數(shù)據(jù)表明，達(dá)到了預(yù)想效果，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的可操作性、穩(wěn)定性和兼容性。

4 結(jié)論
    總之，將這套方案運(yùn)用到SMT生產(chǎn)系統(tǒng)中，增添了設(shè)備的亮點(diǎn)，提高了企業(yè)的競爭能力，勢必給企業(yè)帶來更多的機(jī)會，從而帶動了企業(yè)的更大發(fā)展。據(jù)企業(yè)反饋過來的數(shù)據(jù)表明，企業(yè)的訂單比原先的翻了一倍，現(xiàn)正在擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，促進(jìn)了企業(yè)的發(fā)展，提高了企業(yè)的競爭力。