传感器技术在SMT传输系统中的应用

摘要：主要研究了传感器技术在SMT传输系统中的应用，包括如何增强传输系统的功能。提出了利用传感器技术和自动控制技术来控制流水线上的传输系统，增强各生产设备之间的兼容性，使每道工序之间能够更完美的衔接，降低生产成本的效果。实际应用情况表明，该设计满足系统的要求，运行稳定，可靠性能高。
关键词：传感器；表面贴装技术；流水线；控制

    随着中国的改革开放的进一步发展，中国已经成为全球电子产品的加工生产基地，中国市场对SMT设备的需求越来越大。由于经济开发力度等因素限制，我国SMT产业分布不均匀，主要集中在珠三角和长三角地区，主要产品是生产转角机、传输机、入料机等辅助生产设备，竞争力非常大，据不完全统计，在中山三乡就有10多家这类产品生产企业。因此厂家需要不断更新技术，加大研发力度，让自己的产品功能更齐全、价格更便宜、加大产品亮点等来吸引客户，提高竞争力。而在SMT传输系统中加入一种新型ML100系列光电传感器对整个系统的运行提供了保障。
    ML100系列光电传感器是倍加福中国推出新一代紧凑型系列的传感器，具有高灵敏度、体积小、高亮度LED状态提示、可适用于干冷环境等特点，具体应用在包装设备、皮带传输设备、PCB处理设备等。

1 系统构成
    如传感器流程示意图1、图2所示，假设一块PCB的编号为01，首先从通过传输设备伸缩接驳机(编号为CS01)进入设备贴片机(编号为TP01)进行操作贴片流程，完毕之后再从贴片机(编号为TP01)进入传输设备接驳机(编号为CS02)，再通过传输设备接驳机(编号为CS02)进入下一个SMT生产设备，如此反复。

2 工作原理
2．1 传输系统流程设计
    为了确定设备和传输系统的工作状态是否正常，本设计方案。在伸缩接驳机CS01与贴片机TP01的连接处A点安装一个传感器1(编号为CG01)，在贴片机TP01和伸缩接驳机CS02的连接处安装传感器2(编号为CG02)以及在下道工序设备入口处安装传感器3(编号为CG03)。这3个传感器分别位于贴片机的入口处、出口处以及下道工序设备的入口处，分别扫描进入贴片机的PCB板的编号、进入贴片机(TP01)时间T1和出机时间T2以及进入下道工序设备时间T3，并将这些数据传送到主机的数据库中。在贴片机输送数据端口增设一个报警系统，在传输系统的输入端和输出端分别增设一个报警系统。因为SMT设备中大型设备的进出时间基本上已固定(比如说一种小型贴片机的贴装速度为3 s／块)，每道工
序的操作时间基本上固定，现将设贴片机的参照理论操作时间设置为T4，在传输系统也就是传输纽带中的参照理论传输时间设置为T5(所有时间都精确到秒)。
    当PCB板(编号为01)经过传输设备伸缩接驳机(编号为CS01)进入设备贴片机(编号为TP01)时，由在A点安装的传感器1(编号为CG01)扫描PCB板的编号并记录进入贴片机(TP01)时间T1，经过贴片机后从B点输出，并被B点的传感器扫描其编号并记录出贴片机的时间T2，经过传输设备接驳机(编号为CS02)进入下道工序的设备中，由C点的传感器3(编号为CG03)扫描其编号并记录其进入下道工序设备的时间T3。通过这些参数的匹配和对比，就可以很清楚的分析出哪个环节出现了故障，什么时间、什么设备都能很及时的反映出来。分析数据时，会出现以下2种情况：
    1)当出入贴片机的PCB的编号以及进入下道工序设备时扫描的PCB的编号匹配时，就可以进行比较，由此可以综合以下几个情况：
    ①当|T2-T1-T4|≥0．5时(0．5 s是系统设置的允许误差)，也就是说出贴片机时间T2减去进入贴片机的时间T1，再与贴片机设备的参考时间T4比较，当这个比较值的绝对值大于或者等于系统允许的误差0．5 s时，说明设备贴片机(编号为TP01)工作不正常，装在贴片机输入数据端口的报警系统会进行报警，显示红灯；
    ②当|T2-T1-T4|<0．5时(0．5 s是系统设置的允许误差)，也就是说出贴片机时间T2减去进入贴片机的时间T1，再与贴片机设备的参考时间T4比较。当这个比较值的绝对值小于系统允许的误差0．5 s时，说明设备贴片机(编号为TP01)工作正常，装在贴片机输入数据端口的报警系统显示绿灯；
    ③当|T3-T2-T5|≥0．5时(0．5 s是系统设置的允许误差)，也就是说进入下道工序设备的时间死减去出贴片机的时间T2，再与传输系统的传送的参考时间T5比较，当这个比较值的绝对值大于或者等于系统允许的误差0．5 s时，说明传输设备接驳机(编号为CS02)工作不正常，装在接驳机(编号为CS02)的报警系统会进行报警，显示红灯；
    ④当|T3-T2-T5|<0．5时(0．5 s是系统设置的允许误差)，也就是说进入下道工序设备的时间死减去出贴片机的时间T2，再与传输系统的传送的参考时间T5比较，当这个比较值的绝对值小于系统允许的误差0．5 s时，说明传输设备接驳机(编号为CS02)工作正常，装在接驳机(编号为CS02)的报警系统会显示绿灯。
    2)当出入贴片机的PCB的编号以及进入下道工序设备时扫描的PCB的编号不匹配时，就可以进行比较，由此可以综合以下几个情况：
    ①当传输设备伸缩接驳机(编号为CS01)进入设备贴片机(编号为TP01)时由在A点安装的传感器1(编号为CG01)扫描的PCB的编号与在出设备贴片机(编号为TP01)扫描的编号不符合时，系统不不进行对比，等待(T4+0．5)(0．5 s是系统设置的允许误差)在进行比较；
    ②当从传输设备伸缩接驳机(编号为CS01)进入设备贴片机(编号为TP01)时由在A点安装的传感器1(编号为CG01)扫描的PCB的时间为T1，当等待时间大于或者等于(T4+0．5)(0．5 s是系统设置的允许误差)时，在贴片机的出口处的传感器2(编号为CG02)还未扫描与该PCB板匹配的编号时，说明该PCB板被卡在贴片机上，贴片机自动进行报警显示红灯；
    ③当传输设备伸缩接驳机(编号为CS02)出设备贴片机(编号为TP01)时由在B点安装的传感器2(编号为CG02)扫描的PCB的编号与在进入下道工序设备的传感器3(编号为CG03)扫描的编号不符合时，系统不不进行对比，等待(T5+0．5)(0．5 s是系统设置的允许误差)时间后在进行比较；
    ④当传输设备伸缩接驳机(编号为CS02)出设备贴片机(编号为TP01)时由在B点安装的传感器2(编号为CG02)记录的PCB的时间T2开始，当等待时间大于或者等于(T4+0．5)(0．5 s是系统设置的允许误差)时间后，在进入下道工序设备的传感器3(编号为CG03)还未扫描到与该PCB板匹配的编号时，说明该PCB板被卡在传送设备伸缩接驳机(编号为CS02)上，在其上面的报警系统会进行报警并显示红灯。
2．2 滑动模块设计
    以前的传输系统经常出现错位现象，导致产品被卡位。这些现象发生主要原因是生产线在生产过程中，设备会产生振动，从而会产生一定的位置误差，这个误差会影响设备的运行状况，当误差过大时，会影响产品的质量和生产率。要想抵消这个误差，必须有补偿装置。本方案在传输系统的皮带上装上位置传感器和马达等装置构成一套滑动模块装置，由位置传感器将数据采集过来，经过比较后调整整个传输系统的位置。

    如图3滑动模块流程示意图所示，本系统方案设计在传输系统和SMT生产设备的连接处，增设一个滑动装置，主要由滑动板、滚珠和位置传感器组成，形成了一个闭环控制，起到平衡作用。在生产过程中，由模块装置上的位置传感器实时将实际位置信号反馈给系统，与给定输入位置信号相比较产生一个位置误差信号，然后由这个误差信号驱动电机运转进行位置调整。当设备平衡时，位置误差为零，不进行位置调
整；当传输机有偏斜时，位置误差不为零，由它驱动电机运转，使设备进行一定的位置调整。通过这套装置，消除由振动产生位置偏移、利于整个生产线的生产、增强各设备之间衔接。
2．3 数据通信模块设计
    本设计方案按照传统的方法采用了SMT生产线系统的通信协议，达到数据的互相通信，用上位机(PC)和下位机(MCU)进行连接通信。通信的接口方式为RS232串口通信，波特率为9 600 bp／s，数据位数为8位，停止位为1位。其中第二位的命令数据位和功能数据位为设备正常模式下的数据位，每个命令数据位的都有其功能表达方式，而功能的表达是由功能数据为来规定的。而数据的传送有二种方式，第一种是当设备正常工作时(即设备的正常工作模式下)的传送方式，第二种是当设备非正常工作时(即设备的故障模式下)的传送方式。

3 实验结果
    通过近半年的使用，通过一系列的数据表明，达到了预想效果，大大增强了系统的可操作性、稳定性和兼容性。

4 结论
    总之，将这套方案运用到SMT生产系统中，增添了设备的亮点，提高了企业的竞争能力，势必给企业带来更多的机会，从而带动了企业的更大发展。据企业反馈过来的数据表明，企业的订单比原先的翻了一倍，现正在扩大生产规模，促进了企业的发展，提高了企业的竞争力。