CAM工序自动化

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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？
/ v  K; j* N& V! a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
4 ]8 k' O5 r8 p4 Z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
. V; v% E, j7 a1 O; g5 o) J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。
! k+ S1 d3 K" P# ^5 N6 `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。
" Z! H9 w$ R4 ]1 m( c     • 资料质量：所有数据都用同一种方法来处理。
% ?9 G5 ?' M6 K. n3 B8 v     • 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
0 |& {9 p: ~. o3 g" Z% }/ {9 V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
3 F, ^) t3 z- F0 X! I/ E/ d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
% M4 u( ~2 i5 |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
! g' w9 F# ~) [$ l% S7 p; A* f4 K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 “COM
) m7 L; E( I' }7 A$ G2 X" Nopen_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
+ J0 l/ o3 f* J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
8 c. H! F) j% o5 o$ Q/ v盘，可用指令：COMadd_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
+ Q5 d+ G4 m& v  Y/ s. [, w        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：
/ @/ r# m% }8 x        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  
! r, C2 s" O3 ]: Q) \4 D1 E* N, `1 ZMATH 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   
" H" Q6 I" I3 Z+ hMATH y2 = $gPROF_LIMITSymax - 0.5 #### 结果存在x1, y1, x2 和y2 变数中  
### 显示每一层和在已计算的坐标上  
### 加上100 mils 的圆盘  
6 P  ?' l  \* Y- Lforeach layer ($gLAYERS_LIST)   
COM display_layer,name=$layer,display=yes,number=1   
  X) |& ?/ q; }* \5 w6 KCOM work_layer,name=$layer   
COM add_pad,x=$x1,y=$y1,symbol=r100,polarity=positive   
! F( N% B9 |, q# B3 k/ {4 ECOM add_pad,x=$x2,y=$y2,symbol=r100,polarity=positive   
end   
图二：C-shell Script 例子  
该用哪个script 语言？
3 F; l9 ^6 F& y+ k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。
3 X. L* V7 i3 f. M! K. e0 m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
3 h- a7 q% V$ \1 e3 o8 M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 (请参考图三)。

; N+ H4 c; f) x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
0 T: X+ o. q; |& d2 q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
8 q$ }; Z8 K: X3 K4 w7 g5 V- D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：
0 R( j6 p. [, x• 生成排板
• 计算铜面积
• 产生覆盖层
0 a# v, a$ k2 g• 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。
7 _6 a/ |: {5 {3 ^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。
, @. m# `; I# H1 Z- H% ]6 D$ {以下例子(图四) 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
/ v# j4 H( C, E9 E* S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
& g* ?( R7 g6 V4 I户接口或沿用Tcl/Tk 的接口设计工具亦可。

图四：输入流程例子
! I7 W" r, ?  v  w! F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
4 u' q5 s1 T& }: v7 p(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
2 u8 B: H/ i6 c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
, l" [2 f+ L- K! Q; V7 x. H的权限。
' ?1 @( s3 v: r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
1 r! E3 H- U3 u5 x' y3 W, ]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。
. y! P4 V* q  Y1 Q7 O( H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。

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道法自然

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。