CAM工序自动化

mutougeda

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
8 Z% o2 b2 y2 P! C- j" X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。
  h6 e; E4 v0 q8 u. W2 p1 X  s% h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。
# E+ P% t6 w* V5 y( h) `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。
6 `, q  n5 c6 o     • 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
% j- l, ?& p$ o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
) f  V2 N7 a) N- G; p- o7 W; k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
$ x" T, O: _% r0 r# g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
. x+ b0 R" D% p. u5 ?& E* B8 H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
+ A6 D; O$ ^. A7 I5 w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
( A" e# W5 F" _1 s" @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
! m( `' ~) d" n( k; p1 a7 b+ zopen_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 add_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。
5 E! V1 Q/ q5 |  K6 h        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。
+ o) D( B% b  m/ G3 l) k        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
; C6 o" r1 D3 R: D, ^$ O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  
6 e7 G$ a% y/ \# X3 SMATH x1 = $gPROF_LIMITSxmin + 0.5 #### 计算X 和Y 坐标  
MATH y1 = $gPROF_LIMITSymin + 0.5 #### 在Xmin 和Ymin 加上0.5   
( n; ?+ ]/ _5 _8 P$ I1 mMATH x2 = $gPROF_LIMITSxmax - 0.5 #### 在Xmax 和Ymax 减去0.5   
/ p, x' x- I+ ]0 |9 s4 h% F. y$ }MATH y2 = $gPROF_LIMITSymax - 0.5 #### 结果存在x1, y1, x2 和y2 变数中  
) [0 U9 ?+ C3 W& x### 显示每一层和在已计算的坐标上  
% b5 j! v7 `1 t; Q' M* `- T, j### 加上100 mils 的圆盘  
6 R! J/ S1 e* p" W2 \/ J$ V  [foreach layer ($gLAYERS_LIST)   
& O9 D  V. h* {; j8 d' D; Q( }COM display_layer,name=$layer,display=yes,number=1   
# T4 j4 ]4 L& t' F! w! Y8 R+ B4 }# |3 tCOM work_layer,name=$layer   
! Z- m8 W+ @/ y. x3 i& k* U4 _  ECOM add_pad,x=$x1,y=$y1,symbol=r100,polarity=positive   
COM add_pad,x=$x2,y=$y2,symbol=r100,polarity=positive   
end   
% h' C1 Q# b/ \0 g图二：C-shell Script 例子  
该用哪个script 语言？
你可以用任何一种程序语言来作为script 语言。但最被普遍接受的是通译程序而不是需要被编
译的程序。通译程序可直接被执行；但是编译程序(像C、C++、Java 等) 必须在被执行前 先被翻译(编译)成机器语言。它们比较难学，没有line-mode 编辑器，故此是一种难以引起大家 兴
趣的script 语言。
市场上你可以考虑用不同的script 语言：C-shell, Tcl/Tk, Perl 和Python (还有很多其它的语
& K, [' e: w. v( t, _言 ，在此不作探讨)。C-Shell 是被公认为最容易学的语言。它拥有非常简单而有限的指令，
足够 让你可以写出大部分的自动化程序。偶尔你需要其它的小工具awk 或sed 来帮忙，但整
体来说，C-Shell 的标准工具已能符合一般要求。你更可以用Genesis 的表格功能和内含的
4 x! R# n$ E: s# B; d' DGUI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
9 q% O+ `/ b& k# i3 H" E生用户接口，让用户预先输入参数和选择 (请参考图三)。

) |6 N& N6 q7 P: O  }) M( V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
4 ?+ V& E( @5 `/ O2 J6 \% X" X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。
8 O, d, W5 O6 _. n; c0 Z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
# x6 e; \! R; b+ U: j/ \• 计算铜面积
2 q  m) Z& b" `. s• 产生覆盖层
• 层内分析 (为报价或量产)
• PCB编辑
• 网络比较
' P! V9 ]* T$ I/ p• 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
6 _" R. Y( }: h0 j8 c& l& L# Y0 p) r( w题。
$ \  z$ z+ `5 B4 P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
+ I: G* R$ r1 R  y1 `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。

图四：输入流程例子
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
, a* w. Y7 d1 D2 w9 {! a* o(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。
0 n4 y' ]0 b6 x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
, G+ G# s' y* r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
8 O- ]2 d8 I" {6 `而引发出更好、更快、更精确的CAM制程和产品。

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