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什么是FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)？
FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)是通過(guò)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(pán)、插拔受力等區(qū)域）的自動(dòng)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(guò)程中的變形、接觸不良、元器件掉落等問(wèn)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(fèi)電子、汽車(chē)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(dòng)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(shì)，能夠滿(mǎn)足FPC批量生產(chǎn)的柔性需求。
全自動(dòng)FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)工藝流程中多軸協(xié)同、視覺(jué)－運(yùn)動(dòng)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(duì)位貼合流程
（FPC補(bǔ)強(qiáng)材料對(duì)位貼合工藝示意圖）
設(shè)備采用龍門(mén)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(dòng)供料機(jī)上料后，由貼合頭真空吸取。
視覺(jué)系統(tǒng)識(shí)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(jué)對(duì)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(yùn)動(dòng)控制方案
主要以下面兩種“PC+非硬實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制架構(gòu)”方案為主。
PLC+觸摸屏+工控機(jī)+視覺(jué)
方案架構(gòu)分散，運(yùn)動(dòng)與視覺(jué)參數(shù)分離，調(diào)試繁瑣，視覺(jué)定位、坐標(biāo)補(bǔ)償、IO觸發(fā)與運(yùn)動(dòng)執(zhí)行鏈路較長(zhǎng)，限制節(jié)拍提升。
PCI脈沖控制卡+工控機(jī)+視覺(jué)
集成度較PLC方案提升，但脈沖接線(xiàn)復(fù)雜，軸數(shù)增加后布線(xiàn)和維護(hù)成本高；多軸同步差易導(dǎo)致貼偏、漏吸、掉片等問(wèn)題，IO觸發(fā)和視覺(jué)補(bǔ)償實(shí)時(shí)性仍有提升空間。
因此，設(shè)備FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)廠(chǎng)商需要一種兼具高速高精、易集成、高性?xún)r(jià)比的國(guó)產(chǎn)化運(yùn)動(dòng)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(guò)介紹正運(yùn)動(dòng)技術(shù)XPCIE1032H運(yùn)動(dòng)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(shì)與落地價(jià)值。
正運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)技術(shù)采用“工控機(jī)+ XPCIE1032強(qiáng)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制卡+機(jī)器視覺(jué)”的核心架構(gòu)，通過(guò)純國(guó)產(chǎn)運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT750實(shí)時(shí)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(guó)產(chǎn)化一站式控制方案。
方案采用EtherCAT統(tǒng)一組網(wǎng)接線(xiàn)簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化布線(xiàn)，減少線(xiàn)束節(jié)點(diǎn)與潛在故障點(diǎn)，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(kāi)發(fā)函數(shù)庫(kù)。
▌XPCIE1032H 應(yīng)用價(jià)值
突破實(shí)時(shí)瓶頸，提升貼合精度：
“視覺(jué)－運(yùn)動(dòng)”us級(jí)交互，實(shí)時(shí)C語(yǔ)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(jí)指令交互與125us EtherCAT總線(xiàn)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(yùn)動(dòng)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(jué)飛拍+軟著陸+精準(zhǔn)力控，提升貼合良率
01 視覺(jué)飛拍
16路獨(dú)立PSO位置同步輸出，可精準(zhǔn)觸發(fā)相機(jī)/光源，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)中連續(xù)拍照，取料/定位/貼合精度又快又準(zhǔn)，減少定點(diǎn)停機(jī)等待，提升整機(jī)UPH。
02 實(shí)時(shí)在線(xiàn)變速實(shí)現(xiàn)多段速柔性貼合軟著陸
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運(yùn)動(dòng)初期由Va起步并加速至最大速度Vm運(yùn)行，以縮短空行程時(shí)間；
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接近目標(biāo)位置前提前減速，切換至低速模式（Vp貼合速度）；
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速度平滑過(guò)渡，無(wú)突變和沖擊，最終以低速完成貼合，實(shí)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(shí)時(shí)調(diào)節(jié)Z軸位置或力矩，在設(shè)定保壓時(shí)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）
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軸控配置：EtherCAT驅(qū)動(dòng)12—16軸XY取料、XY工作臺(tái)、Z1/Z2貼合、R1/R2旋轉(zhuǎn)、沖切、收料、軌道調(diào)寬；
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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；
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PSO飛拍：16路獨(dú)立PSO，多吸嘴同步取料/定位/貼合，不丟拍、不偏位；
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力控保壓：Z軸閉環(huán)力控，保壓波動(dòng)±10%內(nèi)，貼合牢固無(wú)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(tái)XY、ZR貼合軸、熱壓保壓、視覺(jué)系統(tǒng)、下料機(jī)構(gòu)組成。
FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)貼裝控制過(guò)程以多軸點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行貼合落料位置控制為主，結(jié)合視覺(jué)定位完成對(duì)位補(bǔ)償，并通過(guò)EtherCAT總線(xiàn)連接伺服，配合高速I(mǎi)O和壓力檢測(cè)單元，實(shí)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(shì)
01.純國(guó)產(chǎn)MotionRT750實(shí)時(shí)內(nèi)核，獨(dú)占x86/ARM CPU內(nèi)核
XPCIE1032H搭載Windows運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT750，采用“Windows非實(shí)時(shí)層+MotionRT750實(shí)時(shí)層”雙架構(gòu)。
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實(shí)時(shí)層獨(dú)占x86 CPU 1個(gè)物理內(nèi)核，隔絕Windows系統(tǒng)波動(dòng)（如進(jìn)程占用、內(nèi)存調(diào)度）影響，運(yùn)動(dòng)控制周期穩(wěn)定無(wú)抖動(dòng)；
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非實(shí)時(shí)層可運(yùn)行VS、Qt、LabVIEW等開(kāi)發(fā)視覺(jué)軟件，運(yùn)動(dòng)控制跑在MotionRT750實(shí)時(shí)層，調(diào)試無(wú)需切換設(shè)備，開(kāi)發(fā)效率進(jìn)一步提升；
02.高交互，指令交互周期快至us級(jí)
XPCIE1032H直接調(diào)用工控機(jī)CPU與內(nèi)存計(jì)算，無(wú)需依賴(lài)PCI/網(wǎng)口等外部總線(xiàn)，與視覺(jué)系統(tǒng)的指令交互速率較傳統(tǒng)方案呈量級(jí)提升，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如下。
使FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn) “視覺(jué)定位→運(yùn)動(dòng)調(diào)整” 閉環(huán)響應(yīng)快至us級(jí)，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(shí)時(shí)，控制周期快至50us
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XPCIE1032H支持EtherCAT總線(xiàn)與脈沖混合控制，可滿(mǎn)足FPC補(bǔ)強(qiáng)機(jī)多軸同步控制需求。
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32軸EtherCAT同步周期快至125us，控制周期最快達(dá) 50us，運(yùn)動(dòng)控制更快更穩(wěn)；
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多軸同步誤差<0.01mm，貼合精度≤0.03mm；
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EtherCAT方案僅需一根總線(xiàn)電纜連接所有驅(qū)動(dòng)器，接線(xiàn)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(yùn)行，XPCIE1032H通過(guò)雙重保障提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。
XPCIE1032H 產(chǎn)品硬件性能特點(diǎn)
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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(dú)立硬件PSO（位置比較輸出），飛拍觸發(fā)延遲1us；
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運(yùn)動(dòng)控制功能：支持直線(xiàn)插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、SS曲線(xiàn)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>
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編程與交互：支持內(nèi)置RTBasic語(yǔ)言編程，可獨(dú)立執(zhí)行核心控制邏輯，無(wú)需依賴(lài)上位機(jī)。支持C++/C#/Python/Qt/ROS等多種上位機(jī)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，全系列產(chǎn)品共用一套API函數(shù)；
正運(yùn)動(dòng)技術(shù)專(zhuān)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(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。正運(yùn)動(dòng)技術(shù)匯集了來(lái)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。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(jué)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(jué)定位_XPCIe/XPCI系列運(yùn)動(dòng)控制卡等等。
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