CAM 工序自動化簡介

CAM 工序自動化簡介

雖然CAM系統(tǒng)在PCB業(yè)界中不斷增加，但是為甚么還有很多廠商不愿意把工序自動化呢？有些相信他們現(xiàn)有的CAM軟件已可達到要求、并不需要自動化。其它的則缺乏重點，無法界定甚么工序需要自動化，或者無法產(chǎn)生他們所需要的自動化軟件。

無可置疑，一些走在前端的廠商已正在享受工序自動化帶來的極大的好處，包括提升產(chǎn)能、增進數(shù)據(jù)質量和縮短培訓時間。

第一個問題要問的是：為甚么需要自動化？為甚么CAM系統(tǒng)就不能配備所有所需的自動化功能，而我只需要按正確的鍵鈕來達到自動化？要答復這些問題是很容易的。世上沒有一個人是用同一樣的方法來做同一件事的。每一個廠商都用很不同的方法來使用CAM系統(tǒng)。舉個例子：在排板的時候，每一個廠商都用很不同的符號、靶標、字符等，放在不同的板邊位置。這就是為甚么CAM系統(tǒng)只能提供基本的功能，讓用戶加入這些數(shù)據(jù)而沒有自動化的功能。
CAM工序自動化所帶來的好處
提升產(chǎn)量：無論有多少層的排板，自動化可以把一小時的排板時間縮短到三分鐘。
資料質量：所有數(shù)據(jù)都用同一種方法來處理。
操作者的培訓：當大部分的工序已經(jīng)自動化時，培訓一個新的操作人員是一件很容易的事情。工作流程和工序都已在軟件內定義好，操作人員只要作出幾項決定便可完成復雜的工序。

一個好的自動化需要甚么樣的條件呢？明顯的，如果CAM系統(tǒng)提供script 功能的話，我們便能完成基本的自動化。自動化可以達到甚么樣的程度，完全依賴CAM數(shù)據(jù)庫內所能儲存的資料質和量。例如要寫出把某個鉆孔層內的資料分為導通孔和非導通孔的話，只要數(shù)據(jù)庫內已能把導通孔和非導通孔分類，這就變成易如反掌。只要把script 寫成為把所有導通孔從該鉆孔層拷貝到新的導通孔層便可。這步驟可以重復用在產(chǎn)生非導通孔層上。

一個好的CAM系統(tǒng)可以讓用戶為鉆孔和其它數(shù)據(jù)定義成不同的參數(shù)，好像孔徑、坐標等。它更可根據(jù)不同的客戶名稱、操作人員或時限來區(qū)分不同的料號。這些都是一個好的自動化程式必備的數(shù)據(jù)，自動化程序員可很容易從數(shù)據(jù)庫內得到正確的數(shù)據(jù)。

Script 是怎樣工作的？

最容易的方法是用line-mode 指令；文字形式的指令已能代替CAM 系統(tǒng)內每一個鼠標的動作。 如要打開一個料號的話，可用COM open_job,job=12022 便成。第一部分內的 “COMopen_job” 告訴系統(tǒng)要怎么做(在這例子代表打開料號) 。第二部分內的告訴系統(tǒng)要處理甚么資料 (在這例子代表料號名稱為12022) 。同樣的道理，如要在坐標 (4.6; 4.4) 加上100mils 的圓盤，可用指令：COM dd_pad,x=4.6,y=4.4,symbol=r100,polarity=positive 來實現(xiàn)。為了幫助自動化程序員從幾千個CAM系統(tǒng)所提供的指令中找出所需的功能，指令記錄功能可記錄所有執(zhí)行過的動作，繼而把它們變成line-mode 格式，程序員就可以運用把它們 化為自動化的內容。
圖一、Genesis 指令記錄器
現(xiàn)在你已有指令可以在script 內執(zhí)行。這個script 只有對這一個特定的料號有效；這時，你需要產(chǎn)生一個在每一個料號都可以用的script。
這就是script 語言產(chǎn)生的原因。你需要建立一些變量、做一些計算、寫一些if-then-else 的句子； 還有產(chǎn)生一些循環(huán)、目錄、列陣種種。舉一個簡單的用C-Shell script 語言寫的例子，可
讓大家了解一下：
圖二中的程序可從數(shù)據(jù)庫讀進排板大小，然后在每一層的左下角和右上角距離0.5mil 板邊的地方放一個100mil 的圓盤。
DO_INFO -t step -e $JOB/$STEP ## 從數(shù)據(jù)庫中讀取有用的數(shù)據(jù)
MATH x1 = $gPROF_LIMITSxmin + 0.5 #### 計算X 和Y 坐標
MATH y1 = $gPROF_LIMITSymin + 0.5 #### 在Xmin 和Ymin 加上0.5
MATH x2 = $gPROF_LIMITSxmax - 0.5 #### 在Xmax 和Ymax 減去0.5
MATH y2 = $gPROF_LIMITSymax - 0.5 #### 結果存在x1, y1, x2 和y2 變數(shù)中
### 顯示每一層和在已計算的坐標上
### 加上100 mils 的圓盤
foreach layer ($gLAYERS_LIST)
COM display_layer,name=$layer,display=yes,number=1
COM work_layer,name=$layer
COM add_pad,x=$x1,y=$y1,symbol=r100,polarity=positive
COM add_pad,x=$x2,y=$y2,symbol=r100,polarity=positive
end

　　該用哪個script 語言？
　　你可以用任何一種程序語言來作為script 語言。但最被普遍接受的是通譯程序而不是需要被編譯的程序。通譯程序可直接被執(zhí)行；但是編譯程序(像C、C++、Java 等) 必須在被執(zhí)行前 先被翻譯(編譯)成機器語言。它們比較難學，沒有l(wèi)ine-mode 編輯器，故此是一種難以引起大家 興趣的script 語言。
　　市場上你可以考慮用不同的script 語言：C-shell, Tcl/Tk, Perl 和Python (還有很多其它的語言 ，在此不作探討)。C-Shell 是被公認為最容易學的語言。它擁有非常簡單而有限的指令，足夠 讓你可以寫出大部分的自動化程序。偶爾你需要其它的小工具awk 或sed 來幫忙，但整體來說，C-Shell 的標準工具已能符合一般要求。你更可以用Genesis 的表格功能和內含的GUI來設 計用戶接口。
　　其它的程序語言，好像Perl, Python 和Tcl/Tk，具備更強大的功能，每一個都提供類似的工具 和能力。我可以再寫十頁來比較它們的優(yōu)缺點，但這只會令我們迷路；在CAM自動化程式語言中，它們都是大同小異。這三種語言提供比較好的工具：好像列陣和子程序、還可產(chǎn)生用戶接口，讓用戶預先輸入?yún)?shù)和選擇 。

　　甚么工作可被自動化？
　　理論上，你可以把CAM從輸入到輸出的每一步都可以自動化，問題是當中需要考慮的事情實在太多。制程常常在被改變、輸入數(shù)據(jù)變化無常、更甚者常常會有特殊情況出現(xiàn)，而這一切都末在當初寫程序時考慮到的。
　　第一步最容易自動化的是重復的工序，它們可被定義成流程圖，配上固定的步驟和怎樣執(zhí)行每一步便可。典型的步驟包括：
生成排板
計算銅面積
產(chǎn)生覆蓋層
層內分析 (為報價或量產(chǎn))
PCB編輯
網(wǎng)絡比較
輸出至不同格式
數(shù)據(jù)庫管理及其它

　　為了簡化程序，你可以從CAM流程中的單一的script 開始。然后把每一個小script 連系在workflow上，CAM 工程師只需按正確的次序執(zhí)行便可。你更可以防止他們在錯誤的時候按錯誤的鍵。就算有些工序需要手動處理，script 也可以預先打開正確畫面及顯示相關層的數(shù)據(jù)。當手動處理完成后，script 只需要跑一個檢查程序去確認手動處理沒有造成新的設計和網(wǎng)絡問題。
　　以下例子是典型的CAM料號輸入流程。左邊的按鈕是操作人員必須執(zhí)行的動作，這動作被連系到script 去執(zhí)行所需的介入或非介入工序。當完成工序后，該按鈕的底盤顏色會改變，操作人員的數(shù)據(jù)和執(zhí)行時間都被自動記錄在案。你可以用Genesis 的workform來設計用戶接口或沿用Tcl/Tk 的接口設計工具亦可。

掛接程序
　　Script 可連系到每一個被執(zhí)行的指令，這些小script 名為掛接程序。它們可被特殊指令激活(好像：打開料號、加圖盤或儲存料號等) ，這些掛接程序可改變指令的行為。例如我們可以把一個要求操作員輸入密碼的script 掛在打開料號指令上，這就可以控制操作員在打開料號時的權限。
　　另舉一例：一個跑網(wǎng)絡檢查的小script 可以掛接在儲存料號指令上，這便可保障該料號在儲存前網(wǎng)絡是正確的。如果網(wǎng)絡出現(xiàn)偏差，系統(tǒng)會拒絕儲存指令，要求操作員去檢查網(wǎng)絡。
　　總結
　　很多PCB制造商已經(jīng)成功的完成了絕大部份CAM制程的自動化。每一天，他們還是繼續(xù)投資在自動化上。在程序人員的培訓和自動化維護的投資，都已回報在顯著增加的生產(chǎn)量，繼而引發(fā)出更好、更快、更精確的CAM制程和產(chǎn)品。