PCB切割系統(tǒng)正朝高速、高精度、高可靠性、系統(tǒng)集成化、智能化程度高的方式發(fā)展，在此，推薦使用眾為興自主研發(fā)的ADT-8948A1運(yùn)動(dòng)控制卡，開(kāi)發(fā)成簡(jiǎn)單易用的高性能、高可靠的PCB切割系統(tǒng)，可以滿足對(duì)PCB切割行業(yè)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制的高速、高精等的要求。PCB中文名稱為印制電路板，又稱印刷電路板、印刷線路板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的提供者。

一、引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的專用型封閉式系統(tǒng)逐漸向靈活的多樣式數(shù)控系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，隨著應(yīng)用領(lǐng)域的精工化和專業(yè)化，在專用領(lǐng)域，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的工作效率和精度要求更進(jìn)一步提高，在靈活多樣式的數(shù)控系統(tǒng)中延伸出各種專業(yè)高效的專用數(shù)控設(shè)備，在解決靈活多樣與專一高效的矛盾中發(fā)展，出現(xiàn)了各種通用系統(tǒng)平臺(tái)和專用系統(tǒng)平臺(tái)，PCB切割系統(tǒng)就是由通用切割領(lǐng)域延伸出來(lái)的專門(mén)針對(duì)PCB穿孔和切割進(jìn)行高效工作的一種專業(yè)高效的專用數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)字控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，英文名稱為（Numerical Control System），根據(jù)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能，并配有接口電路和伺服驅(qū)動(dòng)裝置的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通過(guò)利用數(shù)字、文字和符號(hào)組成的數(shù)字指令來(lái)實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和開(kāi)關(guān)量。

隨著我國(guó)電子工業(yè)的快速發(fā)展和集成電路的廣泛應(yīng)用，對(duì)印刷線路板切割精度、線形的要求越來(lái)越高。為了滿足對(duì)高速高精度印刷電路板加工的需求，眾為興在WINDOWS系統(tǒng)平臺(tái)上，研制了基于ADT-8948A1運(yùn)動(dòng)控制卡直接插入PC機(jī)的PCI插槽的PCB切割控制系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)控制卡是基于PC總線，利用高性能微處理器（如 DSP）及大規(guī)模可編程器件實(shí)現(xiàn)多個(gè)伺服電機(jī)的多軸協(xié)調(diào)控制的一種高性能的步進(jìn)/伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制卡，包括脈沖輸出、脈沖計(jì)數(shù)、數(shù)字輸入、數(shù)字輸出、D/A輸出等功能，它可以發(fā)出連續(xù)的、高頻率的脈沖串，通過(guò)改變發(fā)出脈沖的頻率來(lái)控制電機(jī)的速度，改變發(fā)出脈沖的數(shù)量來(lái)控制電機(jī)的位置，它的脈沖輸出模式包括脈沖/方向、脈沖/脈沖方式。脈沖計(jì)數(shù)可用于編碼器的位置反饋，提供機(jī)器準(zhǔn)確的位置，糾正傳動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的誤差。數(shù)字輸入/輸出點(diǎn)可用于語(yǔ)限位、原點(diǎn)開(kāi)關(guān)等。該系統(tǒng)具有運(yùn)行速度快、控制精度高、性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多個(gè)印刷電路板加工廠家實(shí)踐使用證明，該系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單易用、高效、高精、高可靠性。

二、基于控制卡運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、ADT-8948A1卡簡(jiǎn)介

（1）、32 位 PCI 總線，即插即用

（2）、所有輸入、輸出均采用光耦隔離，抗干擾性強(qiáng)

（3）、4 軸伺服/步進(jìn)電機(jī)控制，既可獨(dú)立控制，互不影響

（4）、脈沖輸出的頻率誤差小于 0.1%

（5）、最大脈沖輸出頻率為 4MHz

（6）、脈沖輸出可用單脈沖（脈沖+方向）或雙脈沖（脈沖+脈沖）方式

（7）、4軸均有位置反饋輸入，32位計(jì)數(shù)，最大計(jì)數(shù)范圍 - 2,147,483,648～+2,147,483,647（8）、直線或 S 曲線進(jìn)行加/減速、非對(duì)稱直線加/減速運(yùn)動(dòng)

（9）、2-4 軸直線插補(bǔ)

（10）、CW、CCW 圓弧插補(bǔ)

（11）、可用連續(xù)插補(bǔ)功能，最大驅(qū)動(dòng)速度頻率 2MHz

（12）、每軸都有 2 個(gè) 32 位比較寄存器用于邏輯位置計(jì)數(shù)器或者實(shí)際位置計(jì)數(shù)器的位置大小比較，可用于軟件限位

（13）、可接收伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器的各種信號(hào)，如編碼器 Z 相信號(hào)、到位信號(hào)、報(bào)警信號(hào)等

（14）、每軸有 3 個(gè) STOP 信號(hào)，可用于原點(diǎn)搜尋、編碼器 Z相搜尋

（15）、運(yùn)動(dòng)中可實(shí)時(shí)改變速度

（16）、運(yùn)動(dòng)中可以實(shí)時(shí)讀出邏輯位置、實(shí)際位置、驅(qū)動(dòng)速度、加速度、驅(qū)動(dòng)狀態(tài)

（17）、手輪和外部信號(hào)操作功能

（18）、每軸有 8 入 8 出數(shù)字 I/O， 除 2 限位信號(hào)外均可作為通

（19）、用 I/O 使用，數(shù)字輸出可用于伺服開(kāi)啟，伺服報(bào)警復(fù)位等信號(hào)

（20）、每一個(gè)輸入信號(hào)的輸入端都裝備積分型的濾波器，可以設(shè)定哪一個(gè)輸入信號(hào)的濾波器功能變?yōu)橛行Щ驘o(wú)效，濾波器的時(shí)間常數(shù)從 8 個(gè)種類里可以選擇 1 個(gè)支持在一個(gè)系統(tǒng)中使用多達(dá) 16 個(gè)控制卡。濾波器（filter），是一種用來(lái)消除干擾雜訊的器件，將輸入或輸出經(jīng)過(guò)過(guò)濾而得到純凈的直流電。對(duì)特定頻率的頻點(diǎn)或該頻點(diǎn)以外的頻率進(jìn)行有效濾除的電路，就是濾波器，其功能就是得到一個(gè)特定頻率或消除一個(gè)特定頻率。

（21）、支持 DOS、WINDOWS95/98/NT/2000/XP、WINCE 等操作系統(tǒng)；Windows是微軟公司嵌入式、移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)的基礎(chǔ)，它是一個(gè)開(kāi)放的、可升級(jí)的32位嵌入式操作系統(tǒng)，是基于掌上型電腦類的電子設(shè)備操作系統(tǒng)，它是精簡(jiǎn)的Windows 95，Windows CE的圖形用戶界面相當(dāng)出色。

2.PCB切割系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

數(shù)控系統(tǒng)軟件程序在Windows2000下，采用Visual C++6.0面向?qū)ο笳Z(yǔ)言進(jìn)行基于組件的模塊化開(kāi)發(fā)，利用教導(dǎo)方式對(duì)PCB切割系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。Visual C++ 6.0，簡(jiǎn)稱VC或者VC6.0，是微軟推出的一款C++編譯器，將“高級(jí)語(yǔ)言”翻譯為“機(jī)器語(yǔ)言（低級(jí)語(yǔ)言）”的程序。Visual C++是一個(gè)功能強(qiáng)大的可視化軟件開(kāi)發(fā)工具。自1993年Microsoft公司推出Visual C++1.0后，隨著其新版本的不斷問(wèn)世，Visual C++已成為專業(yè)程序員進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)的首選工具。雖然微軟公司推出了 Visual C++.NET（Visual C++7.0），但它的應(yīng)用的很大的局限性，只適用于Windows 2000、Windows XP和Windows NT4.0。所以實(shí)際中，更多的是以Visual C++6.0為平臺(tái)。

系統(tǒng)使用了3個(gè)運(yùn)動(dòng)控制軸，一個(gè)主軸高速馬達(dá)，3個(gè)伺服電機(jī)，2個(gè)放PCB的進(jìn)出加工平臺(tái)。

系統(tǒng)主要功能有：加工程序的教導(dǎo)生成和修改，運(yùn)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，MARK點(diǎn)的定位和矯正，自動(dòng)換刀，刀具使用壽命管理，加工數(shù)量分別累計(jì)，主軸使用時(shí)間的累計(jì)，系統(tǒng)異常的判斷和報(bào)警，可以實(shí)現(xiàn)左右平臺(tái)切割不同的PCB板。

3.PCB切割系統(tǒng)的主要功能

教導(dǎo)類型：有點(diǎn)鉆孔，直線切割，L型切割，U型切割，圓弧切割，圓切割。

程式編程：教導(dǎo)生成各種的切割數(shù)據(jù)或修改/矯正切割數(shù)據(jù)。

加 工：將教導(dǎo)生成的數(shù)據(jù)，通過(guò)插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的方式，調(diào)動(dòng)3個(gè)伺服配合運(yùn)動(dòng)成各種的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行PCB切割的過(guò)程。

回歸原點(diǎn)：回歸平臺(tái)的機(jī)械原點(diǎn)的操作，確保每次加工的精度。

路徑模擬：模擬加工過(guò)程，以便于查找和驗(yàn)證切割過(guò)程中的位置精度。

I O測(cè)試：輸入輸出測(cè)試和4軸的運(yùn)動(dòng)測(cè)試。

系統(tǒng)設(shè)定：系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的設(shè)定和修改保存。

換 刀：系統(tǒng)刀具達(dá)到使用壽命，進(jìn)行換刀的過(guò)程。

CCD矯正：矯正CCD對(duì)位與系統(tǒng)切割之間的數(shù)據(jù)偏差。CCD是一種半導(dǎo)體器件，能夠把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。 CCD上植入的微小光敏物質(zhì)稱作像素（Pixel）。一塊CCD上包含的像素?cái)?shù)越多，其提供的畫(huà)面分辨率也就越高。CCD的作用就像膠片一樣，但它是把圖像像素轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。

信息提示：提示操作過(guò)程或系統(tǒng)警告信息

三、結(jié)束語(yǔ)

本文采用深圳眾為興數(shù)控技術(shù)有限公司的ADT-8948A1四軸伺服運(yùn)動(dòng)控制卡為控制平臺(tái)的數(shù)控系統(tǒng)，基于模塊化組件的軟件設(shè)計(jì)，在WINDOWS操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)友好的人機(jī)界面、靈活的系統(tǒng)配置，同時(shí)提高了系統(tǒng)的運(yùn)算速度和控制精度。為PCB加工提高了加工品質(zhì)，縮短了加工周期，提高了線路板的質(zhì)量和加工效率。