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研祥第3代新概念工控机IPC-820在LED固晶机系统中的应用

供稿:研祥智能科技股份有限公司 2013/4/2 9:34:12

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一、 系统概述
  由于全球环保节能的意识加强,在各国大力出台推动节能减排、积极应对气候变化等法律法规的形势下,我国提出了单位GDP能耗降低、主要污染物排放减少的目标要求。我国在2016年全面禁止各种瓦数的白炽灯市面销售,这无疑给我国的LED推广及普及应用提供了巨大的市场机遇。随着LED产业的蓬勃发展对LED生产设备的要求也越来越高,固晶机等半导体设备在市场上的需求越来越大,与此同时,研祥IPC技术的快速发展为满足以上需求提供了保证。研祥IPC-820整机具有高可靠更稳定性的特种计算机,在LED固晶机的控制、处理和机器视觉等先进技术被广泛应用,极大提高了LED固晶机的自动化程度,使设备在精度、速度、人机交互性等方面更加优化。
  而LED产业链的中游封装技术(固晶机、焊线机、点胶机等)基本掌握在中国大陆和台湾地区的企业手中,减少人力、提高产品一致性、提高产品质量、更适合大批量生产、降低生产成本、提高生产效率成为这些企业追求的目标,而自动化的生产设备为这些企业提高生产效率、降低成本、提高产品的一致性提供了有效保障,从而切实有效的提高了企业的竞争力,尤其是要提高产品精度,不使用自动化生产,根本就无法满足生产需要。
二、 系统要求
  LED固晶机是一种将LED晶片从晶片盘吸取后贴装到PCB(印刷线路板)上,实现LED晶片的自动健合和缺陷晶片检测功能的自动化设备,可满足大多数LED生产线的需求,适于各种高品质、高亮度LED(红色、绿色、白色、黄色等)的生产,部分可适用于三极管、半导体分立器件、DIP和SOP等产品的生产,适用范围广,通用性强。
  LED固晶机系统结构主要包括运动控制模块、气动部分、机器视觉部分和运动执行机构模块,通过PCI总线接口实现与特种计算机控制中心的数据通信。
  工作原理:由上料机构把PCB板传送到工作台卡具上的工作位置,先由点胶机构将PCB需要键合晶片的位置点胶,然后键合臂从原点位置运动到吸取晶片位置,晶片放置在薄膜支撑的扩张器晶片盘上,键合臂到位后吸嘴向下运动,顶针向上运动顶起晶片,在拾取晶片后键合臂返回原点位置(漏晶检测位置),键合臂再从原点位置运动到键合位置,吸嘴向下键合晶片后键合臂再次返回原点位置,这样就是一个完整的键合过程。当一个节拍运行完成后,由机器视觉检测得到晶片下一个位置的数据,并把数据传送给晶片盘电机,让电机走完相应的距离后使下一个晶片移动到对准的拾取晶片位置。PCB板的点胶键合位置也是同样的过程,直到PCB板上所有的点胶位置都键合好晶片,再由传送机构把PCB板从工作台移走,并装上新的PCB板开始新的工作循环。
三、 系统描述
  固晶机系统的运动控制系统一般采用基于PCI总线的运动控制卡与工控机相结合的方案,气动部分和机器视觉部分也是通过PCI总线实现相互间的数据通讯,通过图像识别系统、运动控制和气动抓取等模块系统相结合,实现了基于机器视觉的自动LED固晶控制的全自动高速固晶功能,采用了模糊控制算法和高精度数字伺服控制方式,实现了固晶机控制中多轴、运动时序配合、高精度、高速度的运功控制。
  LED固晶机系统的运动控制部分由伺服电机和步进电机实现,其中的各个电机运动都是由行业专用计算机和运动控制卡来控制,行业专用计算机是LED固晶机控制系统的核心部分,主要负责人机交互界面管理和控制系统实时监控工作,发布运动指令,有效处理控制卡采集传输的信息,使各个环节实现预期运动,确保机械位置精度检测和操作安全。
  在Windows平台的行业专用计算机控制下,LED固晶机系统可以充分利用硬件资源,大大加快了数据处理速度,提高了系统运行效率,并采用了可视化用户界面程序,人机界面友好。
四、 系统框图
 

五、 项目产品清单
  主控设备:研祥EPE整机IPC-820
  该主控设备的主板是一款采用Intel®H61芯片组,支持Intel®LGA1155封装双核、四核I3、I5、I7等系列CPU的高性能平台;支持2条800M/1066M/1333M的DDR3内存条,总容量最大支持16GB;板载2个10/100/1000Mbps网络接口;支持VGA+VGA、VGA+DVI双显示功能;支持4个SATA接口;10个USB 2.0接口、2个串口(其中1个支持RS-232/RS-422/RS-485)、1个并口等丰富的I/O接口。
  该整机机箱是一款4U 19"上架机箱,该机箱采用1.2mm厚的优质钢板成型,喷涂高温烘烤漆,结构坚固。具有优良的散热、抗振及抗幅射性能。可以满足振动、电磁干扰等严酷工作环境的使用, 该主控设备的CPU板及底板采用研祥EPE总线设计,CPU板与底板间连接全采用CPCI针孔连接器来实现。
六、 EVOC产品优势
  1.整机系统采用研祥EPE总线设计,CPU板与底板间采用CPCI针孔连接器相连,360度全包围接触,具有高度气密性、防腐防氧化性、防尘性等,解决了在多尘、潮湿、高/低温、腐蚀等各种工业恶劣环境下工作时连接器接触面间易堵塞、氧化或发霉而造成的电气接触不良,彻底消除金手指连接在实际使用中所有的不良表现,保证了工控机工作的可靠性;
  2.CPU板一旦安装到位,CPCI针孔连接器公母头接触面间不会发生相对位移,不会产生相对摩擦,不会损伤导电层,提升了系统抗振动和冲击的能力,保证设备在振动环境下长时间可靠工作的要求;
  3.独特的CPU背板支架设计,将CPU散热器重量转架到金属机箱上,避免CPCI针对连接器间接触力的不平衡,同时使两个连接器间更加稳固,不会产生相对位移,进一步提高了整机在振动环境下可靠工作的能力;
  4.EPE总线计算机解决了传统金手指工业计算机平台无法通过底板供电,造成机箱走线复杂;EPE总线定义PS-ON#,5V SBS(2A)等信号,12V电源有5个管脚可承受7A电流,避免使用ATX电源时底板与CPU板之间控制连线;
  5.EPE总线系统扩展接口在信号分布上优先考虑高速控制信号走线,设置地信号和高速控制信号的针脚相邻, 避免由于信号传输线上存在较大的分布电容的影响,从而增强了信号的完整性,增强了EMC性能,增强了高速信号对地的参考和屏蔽作用,使得PCI、PCIE扩展信号质量得到大大改善,保证了系统的可靠性;
  6.整机系统采用了研祥独创的“工业计算机运行状态实时监控智能系统”,它可以实时的监控系统关键器件温度及运行的内部环境温度,并能实时通过计算机技术根据温度状况来控制散热器件智能工作,根据不同的CPU温度,温控风扇会有不同的转速调节与之对应,在此过程中,操作人员同时可以直接实时查看到变化中CPU内核温度,通过此智能交互系统,能有效防范系统过热运行,即使运行出现问题,也能在瞬间知道问题所在,为操作人员进行有效操作提供指南,避免其“知其然,不知其所以然”的尴尬境地。
  7.整机系统采用注油减震垫对硬盘进行减震保护,在硬盘与其安装支架之间采用注油减震垫进行软连接,有效避免硬盘与支架在外界震动及冲击作用力下的相互硬碰撞,从而有力保护硬盘不被震动或冲击损坏;注油减震垫结构简单、适用宽温环境、使用寿命长、能对三维振动进行减震、兼容不同重量物体减震。
七、 结论
  研祥EPE总线产品具备在恶劣工业环境下长时间无故障稳定工作的特性,能够很好的满足多尘、潮湿、高/低温、腐蚀、振动等各种严酷环境下对硬件的需求。
多年来研祥还在自动化控制、机器视觉、数控机床设计上积累了诸多经验和成功案例,研祥将不懈努力,为大家提供高性价比的产品和技术服务。

更多内容请访问 研祥智能科技股份有限公司(http://c.gongkong.com/?cid=34756)

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