PC控制+EtherCAT實(shí)現(xiàn)高速度和高精度運(yùn)動(dòng)控制

通過(guò)基于PC的控制、EtherCAT和人工智能（AI），為客戶(hù)提供靈活的導(dǎo)電圖案技術(shù)，以滿(mǎn)足高精度加工要求。

印刷電路板（PCB）大多是通過(guò)蝕刻來(lái)生產(chǎn)的。然而，一家瑞典公司開(kāi)發(fā)了一種不同的方法，將工業(yè)以太網(wǎng)、伺服驅(qū)動(dòng)器、人機(jī)界面（HMI）、輸入/輸出（I/O）、圖像處理，以及基于PC的軟件和控制器無(wú)縫集成。使用專(zhuān)利工藝，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)由柔性電路板在機(jī)械工藝中完成。準(zhǔn)確而經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，需要同等的精度和速度度量?；赑C的控制和EtherCAT，是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的最佳控制技術(shù)。

DPPatterning公司由StaffanNordlinder于2006年在瑞典的Norrk?ping成立。自那以后，該公司一直在不斷研究和開(kāi)發(fā)用于柔性電路板的制造技術(shù)，即Dry Phase Patterning（DPP）。創(chuàng)新階段始于2001年，當(dāng)時(shí)Nordlinder在瑞典研究院（RISE）擔(dān)任科學(xué)家，這促成了密集的合作和持續(xù)的DPP技術(shù)研究。

DPP能夠在柔性材料上生產(chǎn)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)原理很簡(jiǎn)單，就像在一張紙上打孔或經(jīng)典的壓花技術(shù)一樣。帶有最終結(jié)構(gòu)負(fù)圖的旋轉(zhuǎn)模具，將載體材料壓在旋轉(zhuǎn)的銑輪上。載體材料涂覆有超薄導(dǎo)電頂層。銑床以機(jī)械方式去除上層。下部載體材料保持不變。這樣就在層壓板上實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電圖案，然后以卷軸的形式提供柔性電路板。

該工藝適用于各種不同的載體材料，包括聚對(duì)苯二甲酸乙二酯（PET）、聚碳酸酯（PC）、聚酰亞胺（PI）和聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）。根據(jù)所需的厚度，鋁、銅或銅包鋁都適合用作頂層。DPP也可用于非電子和非導(dǎo)電應(yīng)用。這些可包括塑料或紙裝飾物或功能性3D結(jié)構(gòu)，例如用于整平電子部件的微流體通道或空腔。

該專(zhuān)利工藝為電子元件制造商帶來(lái)了立竿見(jiàn)影的好處。收益包括提高成本效率，縮短交付周期和環(huán)境友好性，無(wú)需化學(xué)品或有害物質(zhì)的可持續(xù)生產(chǎn)。金屬屑也可以回收。更不用說(shuō)信息安全方面——將其集成到公司的生產(chǎn)過(guò)程中意味著制造商保留了所有的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。DPP機(jī)器的一個(gè)特點(diǎn)是：它們可以在一條生產(chǎn)線上，同時(shí)生產(chǎn)原型產(chǎn)品和批量產(chǎn)品。使用傳統(tǒng)方法時(shí)，較長(zhǎng)的交貨時(shí)間和數(shù)天的測(cè)試將使這變得困難。

01

集成式自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)高速度和高精度

由于基材非常薄，需要移除的材料厚度僅在幾微米范圍內(nèi)，DPP工藝需要配備高性能自動(dòng)化技術(shù)，并盡可能將更多的組件集成到一個(gè)連續(xù)系統(tǒng)中。因此，DP Patterning 公司一直與基于PC的自動(dòng)化技術(shù)供應(yīng)商合作。他們一開(kāi)始僅在子系統(tǒng)中使用工業(yè)PC與外部系統(tǒng)通信。自2016年以來(lái)，該公司開(kāi)始采用完全集成的技術(shù)：伺服驅(qū)動(dòng)器、HMI、I/O和圖像處理，這些功能都集成到基于PC的控制中。利用集成的HMI軟件,運(yùn)行人員現(xiàn)在可以通過(guò)用戶(hù)界面，直接控制材料的移除。這不僅提高了用戶(hù)友好程度，同時(shí)還使銑削參數(shù)更易于配置。

箔上的金屬層比人的頭發(fā)絲還要薄約10倍，在加工過(guò)程中需要極高的精度，并且可以在100nm范圍內(nèi)調(diào)整。DP Patterning公司的軟件工程師Jakob Sagatowski表示：“該自動(dòng)化供應(yīng)商產(chǎn)品的最大優(yōu)點(diǎn)之一：是它能夠幫助我們實(shí)現(xiàn)快的驚人的工藝循環(huán)速度。當(dāng)我們將其與其它控制制造商進(jìn)行比較時(shí)，結(jié)果令人印象深刻。我們的機(jī)器在全速運(yùn)行時(shí)，可以在1毫秒內(nèi)碾動(dòng)大約0.5毫米的圖案。這相當(dāng)于0.5米/秒的皮帶速度，比目前實(shí)際應(yīng)用中常見(jiàn)速度要快得多?！?/p>

生產(chǎn)數(shù)據(jù)的捕獲和歸檔是另一項(xiàng)關(guān)鍵要求。Nordlinder說(shuō)：“我們的技術(shù)持續(xù)不斷的發(fā)展，因此需要跟蹤數(shù)據(jù)越多越好?！薄?/p>

數(shù)據(jù)庫(kù)連接和大容量存儲(chǔ)，是優(yōu)化生產(chǎn)線配置的重要關(guān)鍵因素。基于PC的控制對(duì)此貢獻(xiàn)很大。DP Patterning可以在一臺(tái)工業(yè)PC上無(wú)縫地使用所有程序，簡(jiǎn)化系統(tǒng)配置。它還使客戶(hù)能夠投資于經(jīng)濟(jì)高效的標(biāo)準(zhǔn)硬件解決方案。

02

通過(guò)集成人工智能釋放潛能

每當(dāng)需要分析大量數(shù)據(jù)時(shí)，人工智能（AI）或機(jī)器學(xué)習(xí)總是討論的重點(diǎn)。作為一家創(chuàng)新型企業(yè)，DP Patterning一直在尋找下一個(gè)技術(shù)突破。Sagatowski說(shuō)：“這可能涉及AI的集成，例如，利用我們供應(yīng)商的機(jī)器學(xué)習(xí)軟件進(jìn)一步完善預(yù)測(cè)性維護(hù)和生產(chǎn)優(yōu)化?！薄?/p>

DP Patterning也在考慮圖像處理的擴(kuò)展應(yīng)用。使用集成視覺(jué)軟件和專(zhuān)用功能，他們現(xiàn)在希望檢測(cè)和標(biāo)記中斷的導(dǎo)體路徑，以便可以在后續(xù)工作步驟中自動(dòng)省略掉這些步驟。

關(guān)鍵概念：

■ 使用EtherCAT和基于PC的控制可以在柔性材料上生產(chǎn)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。

■使用DPP技術(shù)運(yùn)行人員可以利用集成HMI軟件，直接控制材料移除。

■集成AI有助于優(yōu)化下一代機(jī)器視覺(jué)。

審核編輯：劉清