CAM 工序自动化简介

CAM 工序自动化简介

虽然CAM系统在PCB业界中不断增加，但是为甚么还有很多厂商不愿意把工序自动化呢？有些相信他们现有的CAM软件已可达到要求、并不需要自动化。其它的则缺乏重点，无法界定甚么工序需要自动化，或者无法产生他们所需要的自动化软件。

无可置疑，一些走在前端的厂商已正在享受工序自动化带来的极大的好处，包括提升产能、增进数据质量和缩短培训时间。

第一个问题要问的是：为甚么需要自动化？为甚么CAM系统就不能配备所有所需的自动化功能，而我只需要按正确的键钮来达到自动化？要答复这些问题是很容易的。世上没有一个人是用同一样的方法来做同一件事的。每一个厂商都用很不同的方法来使用CAM系统。举个例子：在排板的时候，每一个厂商都用很不同的符号、靶标、字符等，放在不同的板边位置。这就是为甚么CAM系统只能提供基本的功能，让用户加入这些数据而没有自动化的功能。
CAM工序自动化所带来的好处
提升产量：无论有多少层的排板，自动化可以把一小时的排板时间缩短到三分钟。
资料质量：所有数据都用同一种方法来处理。
操作者的培训：当大部分的工序已经自动化时，培训一个新的操作人员是一件很容易的事情。工作流程和工序都已在软件内定义好，操作人员只要作出几项决定便可完成复杂的工序。

一个好的自动化需要甚么样的条件呢？明显的，如果CAM系统提供script 功能的话，我们便能完成基本的自动化。自动化可以达到甚么样的程度，完全依赖CAM数据库内所能储存的资料质和量。例如要写出把某个钻孔层内的资料分为导通孔和非导通孔的话，只要数据库内已能把导通孔和非导通孔分类，这就变成易如反掌。只要把script 写成为把所有导通孔从该钻孔层拷贝到新的导通孔层便可。这步骤可以重复用在产生非导通孔层上。

一个好的CAM系统可以让用户为钻孔和其它数据定义成不同的参数，好像孔径、坐标等。它更可根据不同的客户名称、操作人员或时限来区分不同的料号。这些都是一个好的自动化程式必备的数据，自动化程序员可很容易从数据库内得到正确的数据。

Script 是怎样工作的？

最容易的方法是用line-mode 指令；文字形式的指令已能代替CAM 系统内每一个鼠标的动作。 如要打开一个料号的话，可用COM open_job,job=12022 便成。第一部分内的 “COMopen_job” 告诉系统要怎么做(在这例子代表打开料号) 。第二部分内的告诉系统要处理甚么资料 (在这例子代表料号名称为12022) 。同样的道理，如要在坐标 (4.6; 4.4) 加上100mils 的圆盘，可用指令：COM dd_pad,x=4.6,y=4.4,symbol=r100,polarity=positive 来实现。为了帮助自动化程序员从几千个CAM系统所提供的指令中找出所需的功能，指令记录功能可记录所有执行过的动作，继而把它们变成line-mode 格式，程序员就可以运用把它们 化为自动化的内容。
图一、Genesis 指令记录器
现在你已有指令可以在script 内执行。这个script 只有对这一个特定的料号有效；这时，你需要产生一个在每一个料号都可以用的script。
这就是script 语言产生的原因。你需要建立一些变量、做一些计算、写一些if-then-else 的句子； 还有产生一些循环、目录、列阵种种。举一个简单的用C-Shell script 语言写的例子，可
让大家了解一下：
图二中的程序可从数据库读进排板大小，然后在每一层的左下角和右上角距离0.5mil 板边的地方放一个100mil 的圆盘。
DO_INFO -t step -e $JOB/$STEP ## 从数据库中读取有用的数据
MATH x1 = $gPROF_LIMITSxmin + 0.5 #### 计算X 和Y 坐标
MATH y1 = $gPROF_LIMITSymin + 0.5 #### 在Xmin 和Ymin 加上0.5
MATH x2 = $gPROF_LIMITSxmax - 0.5 #### 在Xmax 和Ymax 减去0.5
MATH y2 = $gPROF_LIMITSymax - 0.5 #### 结果存在x1, y1, x2 和y2 变数中
### 显示每一层和在已计算的坐标上
### 加上100 mils 的圆盘
foreach layer ($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

　　该用哪个script 语言？
　　你可以用任何一种程序语言来作为script 语言。但最被普遍接受的是通译程序而不是需要被编译的程序。通译程序可直接被执行；但是编译程序(像C、C++、Java 等) 必须在被执行前 先被翻译(编译)成机器语言。它们比较难学，没有line-mode 编辑器，故此是一种难以引起大家 兴趣的script 语言。
　　市场上你可以考虑用不同的script 语言：C-shell, Tcl/Tk, Perl 和Python (还有很多其它的语言 ，在此不作探讨)。C-Shell 是被公认为最容易学的语言。它拥有非常简单而有限的指令，足够 让你可以写出大部分的自动化程序。偶尔你需要其它的小工具awk 或sed 来帮忙，但整体来说，C-Shell 的标准工具已能符合一般要求。你更可以用Genesis 的表格功能和内含的GUI来设 计用户接口。
　　其它的程序语言，好像Perl, Python 和Tcl/Tk，具备更强大的功能，每一个都提供类似的工具 和能力。我可以再写十页来比较它们的优缺点，但这只会令我们迷路；在CAM自动化程式语言中，它们都是大同小异。这三种语言提供比较好的工具：好像列阵和子程序、还可产生用户接口，让用户预先输入参数和选择 。

　　甚么工作可被自动化？
　　理论上，你可以把CAM从输入到输出的每一步都可以自动化，问题是当中需要考虑的事情实在太多。制程常常在被改变、输入数据变化无常、更甚者常常会有特殊情况出现，而这一切都末在当初写程序时考虑到的。
　　第一步最容易自动化的是重复的工序，它们可被定义成流程图，配上固定的步骤和怎样执行每一步便可。典型的步骤包括：
生成排板
计算铜面积
产生覆盖层
层内分析 (为报价或量产)
PCB编辑
网络比较
输出至不同格式
数据库管理及其它

　　为了简化程序，你可以从CAM流程中的单一的script 开始。然后把每一个小script 连系在workflow上，CAM 工程师只需按正确的次序执行便可。你更可以防止他们在错误的时候按错误的键。就算有些工序需要手动处理，script 也可以预先打开正确画面及显示相关层的数据。当手动处理完成后，script 只需要跑一个检查程序去确认手动处理没有造成新的设计和网络问题。
　　以下例子是典型的CAM料号输入流程。左边的按钮是操作人员必须执行的动作，这动作被连系到script 去执行所需的介入或非介入工序。当完成工序后，该按钮的底盘颜色会改变，操作人员的数据和执行时间都被自动记录在案。你可以用Genesis 的workform来设计用户接口或沿用Tcl/Tk 的接口设计工具亦可。

挂接程序
　　Script 可连系到每一个被执行的指令，这些小script 名为挂接程序。它们可被特殊指令激活(好像：打开料号、加图盘或储存料号等) ，这些挂接程序可改变指令的行为。例如我们可以把一个要求操作员输入密码的script 挂在打开料号指令上，这就可以控制操作员在打开料号时的权限。
　　另举一例：一个跑网络检查的小script 可以挂接在储存料号指令上，这便可保障该料号在储存前网络是正确的。如果网络出现偏差，系统会拒绝储存指令，要求操作员去检查网络。
　　总结
　　很多PCB制造商已经成功的完成了绝大部份CAM制程的自动化。每一天，他们还是继续投资在自动化上。在程序人员的培训和自动化维护的投资，都已回报在显著增加的生产量，继而引发出更好、更快、更精确的CAM制程和产品。