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什么是FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)？

FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)是通過PI/鋼片/導(dǎo)電膠/泡棉等補(bǔ)強(qiáng)材料，貼裝到FPC柔性電路板上指定加固位置（接口、焊盤、插拔受力等區(qū)域）的自動化設(shè)備。

目的是在不影響FPC整體柔性的前提下，增強(qiáng)局部區(qū)域支撐和剛性，減少制造、組裝、焊接和插拔過程中的變形、接觸不良、元器件掉落等問題，從而提升產(chǎn)品裝配穩(wěn)定性和使用壽命。

FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)應(yīng)用背景與控制需求

隨著電子產(chǎn)品向輕薄化、小型化和高集成度發(fā)展，F(xiàn)PC廣泛應(yīng)用于消費電子、汽車電子、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域。

由于FPC本體柔軟，需要貼合補(bǔ)強(qiáng)材料以增強(qiáng)局部支撐。相比人工貼合，全自動FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)具備貼片精度高、速度快、一致性好等優(yōu)勢，能夠滿足FPC批量生產(chǎn)的柔性需求。

全自動FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)工藝流程中多軸協(xié)同、視覺－運動閉環(huán)、高速精準(zhǔn)取放貼裝、恒溫恒力保壓是決定設(shè)備貼合精度、良率與產(chǎn)能的關(guān)鍵。

FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)對位貼合流程

（FPC補(bǔ)強(qiáng)材料對位貼合工藝示意圖）

設(shè)備采用龍門式結(jié)構(gòu)，F(xiàn)PC經(jīng)軌道或載具輸送至貼合工位，由夾具定位固定。補(bǔ)強(qiáng)材料由自動供料機(jī)上料后，由貼合頭真空吸取。

視覺系統(tǒng)識別FPC與補(bǔ)強(qiáng)材料的位置偏差，控制系統(tǒng)依據(jù)坐標(biāo)補(bǔ)償數(shù)據(jù)完成視覺對位，最后由Z軸下壓精準(zhǔn)貼合。

（FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)坐標(biāo)補(bǔ)償原理圖）

FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)傳統(tǒng)運動控制方案

主要以下面兩種“PC+非硬實時運動控制架構(gòu)”方案為主。

PLC+觸摸屏+工控機(jī)+視覺

方案架構(gòu)分散，運動與視覺參數(shù)分離，調(diào)試繁瑣，視覺定位、坐標(biāo)補(bǔ)償、IO觸發(fā)與運動執(zhí)行鏈路較長，限制節(jié)拍提升。

PCI脈沖控制卡+工控機(jī)+視覺

集成度較PLC方案提升，但脈沖接線復(fù)雜，軸數(shù)增加后布線和維護(hù)成本高；多軸同步差易導(dǎo)致貼偏、漏吸、掉片等問題，IO觸發(fā)和視覺補(bǔ)償實時性仍有提升空間。

因此，設(shè)備FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)廠商需要一種兼具高速高精、易集成、高性價比的國產(chǎn)化運動控制解決方案。從而提升整機(jī)貼合精度、生產(chǎn)良率和單位產(chǎn)能。

本篇通過介紹正運動技術(shù)XPCIE1032H運動控制卡在FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)上的應(yīng)用，展現(xiàn)其技術(shù)優(yōu)勢與落地價值。

正運動技術(shù)解決方案:XPCIE1032H在補(bǔ)強(qiáng)機(jī)的應(yīng)用

為突破傳統(tǒng)方案瓶頸，正運動技術(shù)采用“工控機(jī)+ XPCIE1032強(qiáng)實時運動控制卡+機(jī)器視覺”的核心架構(gòu)，通過純國產(chǎn)運動控制實時內(nèi)核MotionRT750實時內(nèi)核與CPU內(nèi)存直連交互，為FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)提供高速高精、穩(wěn)定的國產(chǎn)化一站式控制方案。

方案采用EtherCAT統(tǒng)一組網(wǎng)接線簡單，簡化布線，減少線束節(jié)點與潛在故障點，并為工控機(jī)安裝與布局提供更大靈活性，支持多任務(wù)并行進(jìn)行，提供完整的API開發(fā)函數(shù)庫。

▌XPCIE1032H 應(yīng)用價值

突破實時瓶頸，提升貼合精度：

“視覺－運動”us級交互，實時C語言提速，提升力控保壓特性，貼合精度≤0.03mm。

極速響應(yīng)，產(chǎn)能顯著提升：

基于us級指令交互與125us EtherCAT總線周期，F(xiàn)PC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)設(shè)備UPH顯著提升。

多模式柔性生產(chǎn)，一機(jī)多用：

支持PI/鋼片/泡棉/導(dǎo)電膠等多種補(bǔ)強(qiáng)材料，適配不同尺寸FPC，支持單頭/雙頭/雙工位交替貼裝，快速換型。

柔性運動控制，保護(hù)工件安全：

力控保壓、多段速軟著陸，提升設(shè)備的效率與安全性。

PSO視覺飛拍+軟著陸+精準(zhǔn)力控，提升貼合良率

01 視覺飛拍

16路獨立PSO位置同步輸出，可精準(zhǔn)觸發(fā)相機(jī)/光源，實現(xiàn)運動中連續(xù)拍照，取料/定位/貼合精度又快又準(zhǔn)，減少定點停機(jī)等待，提升整機(jī)UPH。

 

02 實時在線變速實現(xiàn)多段速柔性貼合軟著陸

• 運動初期由Va起步并加速至最大速度Vm運行，以縮短空行程時間；

• 接近目標(biāo)位置前提前減速，切換至低速模式（Vp貼合速度）；

• 速度平滑過渡，無突變和沖擊，最終以低速完成貼合，實現(xiàn)柔性軟著陸。

 

03 Z軸恒力控制 + 閉環(huán)保壓

XPCIE1032H控制卡根據(jù)壓力反饋實時調(diào)節(jié)Z軸位置或力矩，在設(shè)定保壓時間內(nèi)穩(wěn)定維持貼合壓力，防止壓壞產(chǎn)品，杜絕氣泡、溢膠等。

 

XPCIE1032H方案配置（典型雙工位/雙吸嘴機(jī)型）

• 軸控配置：EtherCAT驅(qū)動12—16軸XY取料、XY工作臺、Z1/Z2貼合、R1/R2旋轉(zhuǎn)、沖切、收料、軌道調(diào)寬；

• IO配置：16DI接傳感器/急停/限位/相機(jī)就緒，16DO接相機(jī)觸發(fā)光源/真空/電磁閥/熱控；

• PSO飛拍：16路獨立PSO，多吸嘴同步取料/定位/貼合，不丟拍、不偏位；

• 力控保壓：Z軸閉環(huán)力控，保壓波動±10%內(nèi)，貼合牢固無氣泡。

XPCIE1032H在FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)核心控制流程

FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)由上料機(jī)構(gòu)、沖切機(jī)構(gòu)、取料吸嘴XY、FPC工作臺XY、ZR貼合軸、熱壓保壓、視覺系統(tǒng)、下料機(jī)構(gòu)組成。

FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)貼裝控制過程以多軸點到點運動進(jìn)行貼合落料位置控制為主，結(jié)合視覺定位完成對位補(bǔ)償，并通過EtherCAT總線連接伺服，配合高速IO和壓力檢測單元，實現(xiàn)多軸同步、Z軸壓力控制及數(shù)據(jù)回傳，保證貼合精度與一致性。

XPCIE1032H在FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)的核心優(yōu)勢

01.純國產(chǎn)MotionRT750實時內(nèi)核，獨占x86/ARM CPU內(nèi)核

XPCIE1032H搭載Windows運動控制實時內(nèi)核MotionRT750，采用“Windows非實時層+MotionRT750實時層”雙架構(gòu)。

• 實時層獨占x86 CPU 1個物理內(nèi)核，隔絕Windows系統(tǒng)波動（如進(jìn)程占用、內(nèi)存調(diào)度）影響，運動控制周期穩(wěn)定無抖動；

• 非實時層可運行VS、Qt、LabVIEW等開發(fā)視覺軟件，運動控制跑在MotionRT750實時層，調(diào)試無需切換設(shè)備，開發(fā)效率進(jìn)一步提升；

• 支持Windows/Linux系統(tǒng)。

02.高交互，指令交互周期快至us級

XPCIE1032H直接調(diào)用工控機(jī)CPU與內(nèi)存計算，無需依賴PCI/網(wǎng)口等外部總線，與視覺系統(tǒng)的指令交互速率較傳統(tǒng)方案呈量級提升，實測數(shù)據(jù)如下。

使FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)設(shè)備實現(xiàn) “視覺定位→運動調(diào)整” 閉環(huán)響應(yīng)快至us級，相較于傳統(tǒng)的PCI/PCIe卡，效率與精度進(jìn)一步提升。

03.強(qiáng)實時，控制周期快至50us

• XPCIE1032H支持EtherCAT總線與脈沖混合控制，可滿足FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)多軸同步控制需求。

• 32軸EtherCAT同步周期快至125us，控制周期最快達(dá) 50us，運動控制更快更穩(wěn)；

• 多軸同步誤差<0.01mm，貼合精度≤0.03mm；

• EtherCAT方案僅需一根總線電纜連接所有驅(qū)動器，接線工作量減少，維護(hù)成本降低 。

04.更穩(wěn)定、更安全、更可靠

FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)需7*24H不間斷運行，XPCIE1032H通過雙重保障提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。
 

• EtherCAT總線冗余：支持主備雙總線設(shè)計，斷線時自動切換，停機(jī)風(fēng)險降低90%；

• 無懼PC藍(lán)屏：Windows系統(tǒng)藍(lán)屏?xí)r，MotionRT750實時層獨立運行，急停按鈕、運動鎖存、IO信號正常響應(yīng)，避免工件損壞與生產(chǎn)中斷，藍(lán)屏恢復(fù)后無需重新調(diào)試，藍(lán)屏恢復(fù)后無需重新調(diào)試，恢復(fù)時間從30min縮短至5min。

XPCIE1032H 產(chǎn)品硬件性能特點

• 多軸控制能力：支持6-64軸EtherCAT總線+脈沖混合控制，其中4路單端500KHz脈沖輸出，兼容伺服/步進(jìn)驅(qū)動器；

• IO與飛拍功能：板載16路通用輸入（8路高速輸入）、16路通用輸出（16路高速輸出），支持16路獨立硬件PSO（位置比較輸出），飛拍觸發(fā)延遲1us；

• 運動控制功能：支持直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、SS曲線加減速、連續(xù)軌跡前瞻；集成電子凸輪、電子齒輪、位置鎖存、螺距補(bǔ)償?shù)裙δ埽?/p>

• 編程與交互：支持內(nèi)置RTBasic語言編程，可獨立執(zhí)行核心控制邏輯，無需依賴上位機(jī)。支持C++/C#/Python/Qt/ROS等多種上位機(jī)語言開發(fā)，全系列產(chǎn)品共用一套API函數(shù)；

正運動技術(shù)專注于運動控制技術(shù)研究和通用運動控制軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)，是國家級高新技術(shù)企業(yè)。正運動技術(shù)匯集了來自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅持自主創(chuàng)新的同時，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運動控制基礎(chǔ)技術(shù)的研究。主要業(yè)務(wù)有：運動控制卡_運動控制器_EtherCAT運動控制卡_EtherCAT控制器_運動控制系統(tǒng)_視覺控制器__運動控制PLC_運動控制_機(jī)器人控制器_視覺定位_XPCIe/XPCI系列運動控制卡等等。