CAM 工序自動(dòng)化簡(jiǎn)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(dòng)化呢？有些相信他們現(xiàn)有的CAM軟件已可達(dá)到要求、并不需要自動(dòng)化。其它的則缺乏重點(diǎn)，無(wú)法界定甚么工序需要自動(dòng)化，或者無(wú)法產(chǎn)生他們所需要的自動(dòng)化軟件。

無(wú)可置疑，一些走在前端的廠商已正在享受工序自動(dòng)化帶來(lái)的極大的好處，包括提升產(chǎn)能、增進(jìn)數(shù)據(jù)質(zhì)量和縮短培訓(xùn)時(shí)間。

第一個(gè)問(wèn)題要問(wèn)的是：為甚么需要自動(dòng)化？為甚么CAM系統(tǒng)就不能配備所有所需的自動(dòng)化功能，而我只需要按正確的鍵鈕來(lái)達(dá)到自動(dòng)化？要答復(fù)這些問(wèn)題是很容易的。世上沒(méi)有一個(gè)人是用同一樣的方法來(lái)做同一件事的。每一個(gè)廠商都用很不同的方法來(lái)使用CAM系統(tǒng)。舉個(gè)例子：在排板的時(shí)候，每一個(gè)廠商都用很不同的符號(hào)、靶標(biāo)、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(méi)有自動(dòng)化的功能。
CAM工序自動(dòng)化所帶來(lái)的好處
提升產(chǎn)量：無(wú)論有多少層的排板，自動(dòng)化可以把一小時(shí)的排板時(shí)間縮短到三分鐘。
資料質(zhì)量：所有數(shù)據(jù)都用同一種方法來(lái)處理。
操作者的培訓(xùn)：當(dāng)大部分的工序已經(jīng)自動(dòng)化時(shí)，培訓(xùn)一個(gè)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(nèi)定義好，操作人員只要作出幾項(xiàng)決定便可完成復(fù)雜的工序。

一個(gè)好的自動(dòng)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(dòng)化。自動(dòng)化可以達(dá)到甚么樣的程度，完全依賴CAM數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)所能儲(chǔ)存的資料質(zhì)和量。例如要寫出把某個(gè)鉆孔層內(nèi)的資料分為導(dǎo)通孔和非導(dǎo)通孔的話，只要數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)已能把導(dǎo)通孔和非導(dǎo)通孔分類，這就變成易如反掌。只要把script 寫成為把所有導(dǎo)通孔從該鉆孔層拷貝到新的導(dǎo)通孔層便可。這步驟可以重復(fù)用在產(chǎn)生非導(dǎo)通孔層上。

一個(gè)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(biāo)等。它更可根據(jù)不同的客戶名稱、操作人員或時(shí)限來(lái)區(qū)分不同的料號(hào)。這些都是一個(gè)好的自動(dòng)化程式必備的數(shù)據(jù)，自動(dòng)化程序員可很容易從數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)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(nèi)每一個(gè)鼠標(biāo)的動(dòng)作。 如要打開(kāi)一個(gè)料號(hào)的話，可用COM open_job,job=12022 便成。第一部分內(nèi)的 “COMopen_job” 告訴系統(tǒng)要怎么做(在這例子代表打開(kāi)料號(hào)) 。第二部分內(nèi)的告訴系統(tǒng)要處理甚么資料 (在這例子代表料號(hào)名稱為12022) 。同樣的道理，如要在坐標(biāo) (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(lái)實(shí)現(xiàn)。為了幫助自動(dòng)化程序員從幾千個(gè)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(guò)的動(dòng)作，繼而把它們變成line-mode 格式，程序員就可以運(yùn)用把它們 化為自動(dòng)化的內(nèi)容。
圖一、Genesis 指令記錄器
現(xiàn)在你已有指令可以在script 內(nèi)執(zhí)行。這個(gè)script 只有對(duì)這一個(gè)特定的料號(hào)有效；這時(shí)，你需要產(chǎn)生一個(gè)在每一個(gè)料號(hào)都可以用的script。
這就是script 語(yǔ)言產(chǎn)生的原因。你需要建立一些變量、做一些計(jì)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(gè)簡(jiǎn)單的用C-Shell script 語(yǔ)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(kù)讀進(jìn)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(gè)100mil 的圓盤。
DO_INFO -t step -e $JOB/$STEP ## 從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取有用的數(shù)據(jù)
MATH x1 = $gPROF_LIMITSxmin + 0.5 #### 計(jì)算X 和Y 坐標(biāo)
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 = $gPROF_LIMITSymax - 0.5 #### 結(jié)果存在x1, y1, x2 和y2 變數(shù)中
### 顯示每一層和在已計(jì)算的坐標(biāo)上
### 加上100 mils 的圓盤
foreach layer ($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(gè)script 語(yǔ)言？
　　你可以用任何一種程序語(yǔ)言來(lái)作為script 語(yǔ)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(jī)器語(yǔ)言。它們比較難學(xué)，沒(méi)有l(wèi)ine-mode 編輯器，故此是一種難以引起大家 興趣的script 語(yǔ)言。
　　市場(chǎng)上你可以考慮用不同的script 語(yǔ)言：C-shell, Tcl/Tk, Perl 和Python (還有很多其它的語(yǔ)言 ，在此不作探討)。C-Shell 是被公認(rèn)為最容易學(xué)的語(yǔ)言。它擁有非常簡(jiǎn)單而有限的指令，足夠 讓你可以寫出大部分的自動(dòng)化程序。偶爾你需要其它的小工具awk 或sed 來(lái)幫忙，但整體來(lái)說(shuō)，C-Shell 的標(biāo)準(zhǔn)工具已能符合一般要求。你更可以用Genesis 的表格功能和內(nèi)含的GUI來(lái)設(shè) 計(jì)用戶接口。
　　其它的程序語(yǔ)言，好像Perl, Python 和Tcl/Tk，具備更強(qiáng)大的功能，每一個(gè)都提供類似的工具 和能力。我可以再寫十頁(yè)來(lái)比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)，但這只會(huì)令我們迷路；在CAM自動(dòng)化程式語(yǔ)言中，它們都是大同小異。這三種語(yǔ)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(yù)先輸入?yún)?shù)和選擇 。

　　甚么工作可被自動(dòng)化？
　　理論上，你可以把CAM從輸入到輸出的每一步都可以自動(dòng)化，問(wèn)題是當(dāng)中需要考慮的事情實(shí)在太多。制程常常在被改變、輸入數(shù)據(jù)變化無(wú)常、更甚者常常會(huì)有特殊情況出現(xiàn)，而這一切都末在當(dāng)初寫程序時(shí)考慮到的。
　　第一步最容易自動(dòng)化的是重復(fù)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(jì)算銅面積
產(chǎn)生覆蓋層
層內(nèi)分析 (為報(bào)價(jià)或量產(chǎn))
PCB編輯
網(wǎng)絡(luò)比較
輸出至不同格式
數(shù)據(jù)庫(kù)管理及其它

　　為了簡(jiǎn)化程序，你可以從CAM流程中的單一的script 開(kāi)始。然后把每一個(gè)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?cè)阱e(cuò)誤的時(shí)候按錯(cuò)誤的鍵。就算有些工序需要手動(dòng)處理，script 也可以預(yù)先打開(kāi)正確畫(huà)面及顯示相關(guān)層的數(shù)據(jù)。當(dāng)手動(dòng)處理完成后，script 只需要跑一個(gè)檢查程序去確認(rèn)手動(dòng)處理沒(méi)有造成新的設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。
　　以下例子是典型的CAM料號(hào)輸入流程。左邊的按鈕是操作人員必須執(zhí)行的動(dòng)作，這動(dòng)作被連系到script 去執(zhí)行所需的介入或非介入工序。當(dāng)完成工序后，該按鈕的底盤顏色會(huì)改變，操作人員的數(shù)據(jù)和執(zhí)行時(shí)間都被自動(dòng)記錄在案。你可以用Genesis 的workform來(lái)設(shè)計(jì)用戶接口或沿用Tcl/Tk 的接口設(shè)計(jì)工具亦可。

掛接程序
　　Script 可連系到每一個(gè)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(kāi)料號(hào)、加圖盤或儲(chǔ)存料號(hào)等) ，這些掛接程序可改變指令的行為。例如我們可以把一個(gè)要求操作員輸入密碼的script 掛在打開(kāi)料號(hào)指令上，這就可以控制操作員在打開(kāi)料號(hào)時(shí)的權(quán)限。
　　另舉一例：一個(gè)跑網(wǎng)絡(luò)檢查的小script 可以掛接在儲(chǔ)存料號(hào)指令上，這便可保障該料號(hào)在儲(chǔ)存前網(wǎng)絡(luò)是正確的。如果網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)偏差，系統(tǒng)會(huì)拒絕儲(chǔ)存指令，要求操作員去檢查網(wǎng)絡(luò)。
　　總結(jié)
　　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(dòng)化。每一天，他們還是繼續(xù)投資在自動(dòng)化上。在程序人員的培訓(xùn)和自動(dòng)化維護(hù)的投資，都已回報(bào)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。