При производстве электронного оборудования одним из этапов является изготовление печатной платы — пластины, на поверхности которой сформированы электропроводящие цепи электронной схемы. Без нее устройство не будет работать. Печатные платы широко применяются в бытовой и вычислительной технике, аппаратуре средств связи, в системах автоматизации. Они используются в медицинском приборостроении, автомобильной, авиационной и космической промышленности. При мелкосерийном производстве, достаточно часто заготовку печатной платы изготавливают методом сверления и фрезерования на CNC станке, который производит операции по заданной программе без участия человека. Станок оснащен рабочим столом, на котором крепится деталь, и выполняется ее обработка с высокой степенью точности. Однако для минимального участия оператора и повышения качества обработки требуется конкретное определение координат расположения заготовки. Ученые Пермского Политеха разработали интеллектуальную систему управления процессом изготовления печатных плат для CNC станка. Разработка экономит время работы и повышает качество производства.
Статья опубликована в сборнике материалов научно-технической конференции «Автоматизированные системы управления и информационные технологии», 2023.
Различные системы управления станками для производства печатных плат имеют примерно одинаковый функционал. При этом остаются нерешенными такие важные проблемы, как идентификация заготовки платы на рабочей зоне станка, фотографический контроль возможного результата и работы самого оборудования, автоматическое определение смещения координат и формирование команд для станка по схеме печатной платы. Политехники устранили эти недостатки.
Взяв за основу бюджетный небольшой станок, ученые разработали и напечатали 3D модели различных компонентов, которыми дополнили конструкцию аппаратной части станка. В том числе установили две камеры подсистемы технического зрения и микрокомпьютер, на котором анализируются все данные и происходит управление приводами трех осей и электромотора обрабатывающего инструмента.
— Технология двойного определения координат заготовки печатной платы позволяет оператору точно и быстро настраивать станок для работы. Кроме этого, станок может изготовить печатную плату по рисунку (например, в Paint, а не в сложной программе), что позволяет понизить порог входа для работы с системой. Так устройство можно будет использовать в программах среднего или дополнительного образования на практических занятиях по разработке электрических схем, чтобы не перегружать обучающегося сложными программами по проектированию печатных плат, — рассказывает студент электротехнического факультета Алексей Духанин.
Для системы управления станком ученые разработали программное обеспечение. В нем прописаны алгоритмы для систем позиционирования и идентификации заготовки печатной платы. Тестирование доказало пригодность их использования в интеллектуальной системе. Алгоритм работает в автоматическом режиме, а точность идентификации детали составила менее одной десятой миллиметра. Это отличный результат, благодаря которому обработка печатных плат с обеих сторон будет эффективной и быстрой.
Разработанная учеными система позволяет корректно определять координаты заготовки на рабочей зоне станка. Созданные алгоритмы полезны не только для применения в интеллектуальной системе управления CNC станком для изготовления печатных плат, но и в других системах числового программного управления станков.