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附錄1：外文翻譯 印刷電路板的自動(dòng)打孔機(jī) 彼得基督教大學(xué)機(jī)電專業(yè) 摘要 在電子儀表上使用印刷電路板（PCB）是常見(jiàn)的。在實(shí)驗(yàn)階段，而不是最后階段，不得不靠自己打電路板上的孔。如果用手工完成鉆孔，在電路板上打大量的洞和通孔將會(huì)影響到鉆孔時(shí)的速度。這個(gè)想法是實(shí)行自動(dòng)鉆孔。該系統(tǒng)主要分為兩部分，個(gè)人電腦中的工業(yè)工程軟件和鉆孔機(jī)本身?？缀屯椎淖鴺?biāo)由PCB繪圖軟件生成為文本文件。 PC將提取，然后通過(guò)RS - 232連接送他們到計(jì)算機(jī)。該鉆機(jī)配備與MCS - 51家庭最低系統(tǒng)。這個(gè)控制鉆孔機(jī)的機(jī)械部分。要移動(dòng)鉆頭到具體地點(diǎn)，要使用兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)。這使得控制系統(tǒng)成為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)。在實(shí)驗(yàn)中，X和Y軸有不同的誤差，分別為2.34％和4.34％。這是因?yàn)樵谌湎x系統(tǒng)中的電機(jī)和機(jī)械部分存在有撓度。 9100米的距離有90個(gè)洞（9x10），平均每個(gè)為5分左右 關(guān)鍵詞-PCB，鉆孔機(jī)，洞，通孔 1.引言 電子電路的發(fā)展通常使用PCB或印刷電路板。制作PCB其中一個(gè)工藝就是制作一個(gè)洞，無(wú)論是過(guò)孔還是焊盤。對(duì)于小型印刷電路板，這個(gè)過(guò)程能夠快一點(diǎn)完成。但對(duì)于較大的一個(gè)，這可能需要更長(zhǎng)的時(shí)間。 本文論述了PCB自動(dòng)鉆孔機(jī)的發(fā)展。經(jīng)過(guò)蝕刻的過(guò)程后，印刷電路板放入這個(gè)系統(tǒng)，然后被自動(dòng)打孔 同樣的系統(tǒng)已經(jīng)作出，但控制器是個(gè)人電腦，并使用相機(jī)檢測(cè)坐標(biāo)位置[1]。另一個(gè)系統(tǒng)試圖使用優(yōu)化機(jī)制遺傳算法，以縮短鉆孔所需的時(shí)間[2]。后一個(gè)研究了用PLC替換換控制器[3]。所有前面提到的的系統(tǒng)都反應(yīng)遲緩。 系統(tǒng)包括一個(gè)微控制器（89C51）,一個(gè)鉆孔程序和一臺(tái)PC。其鉆孔過(guò)程是89C51的責(zé)任，但是PC發(fā)出了該洞的坐標(biāo)。 機(jī)械設(shè)備通過(guò)步進(jìn)電機(jī)把鉆頭帶到坐標(biāo)位置，X和Y軸。有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)它控制鉆頭向上和向下。圖1顯示了機(jī)械系統(tǒng)的部分。 所有的電動(dòng)機(jī)由89C51的控制，而89C51單片機(jī)接收來(lái)自PC的信息。電腦可以通過(guò)由為PCB設(shè)計(jì)的軟件生成的文本文檔得到坐標(biāo)信息。這些數(shù)據(jù)是通過(guò)RS - 232串口傳送的。 直流電機(jī) （Z軸） 進(jìn)電機(jī) （Y軸） 軸 軸 （Z軸） （Y軸） 軸 直流電機(jī) （X軸） 步進(jìn)電機(jī) （X軸） 圖1 機(jī)械結(jié)構(gòu) 這項(xiàng)研究的目的是要縮短鉆孔所需的時(shí)間。以使它的性能優(yōu)于以前的系統(tǒng)。 2.前系統(tǒng) 以前的系統(tǒng)有幾個(gè)缺點(diǎn)。其中之一就是他們所需的鉆孔時(shí)間太長(zhǎng)。從直接檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了工作于X和Y軸的軸發(fā)生了彎曲。這使得鉆頭的運(yùn)動(dòng)不理想。有時(shí)，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，鉆頭仍然靜止。 軸與電動(dòng)機(jī)之間的結(jié)合點(diǎn)結(jié)合也不怎么樣。這也貢獻(xiàn)給了無(wú)效的運(yùn)動(dòng)。 因?yàn)椴竭M(jìn)馬達(dá)的速度被PLC的輸出速度而限制導(dǎo)致系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)不能移動(dòng)很快。步進(jìn)電機(jī)通過(guò)脈沖工作。如果脈沖太快則會(huì)丟失脈沖，但如果脈沖太慢，步進(jìn)馬達(dá)將會(huì)變慢。最壞的是，當(dāng)PLC輸出速度超出其能力時(shí)，我們不能使用。 3.第一個(gè)進(jìn)程 第一個(gè)進(jìn)程是修改技術(shù)性部分。彎曲軸被替換為新的。但是運(yùn)動(dòng)過(guò)程還是不滿意。 如果軸與電動(dòng)機(jī)之間的連接點(diǎn)之間結(jié)合不緊密。這使得運(yùn)動(dòng)效率很低。新機(jī)構(gòu)就是為了提高效率而加入的。 畢竟這些機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)方面不是很滿意。事實(shí)上問(wèn)題就是這樣存在的，該步進(jìn)電機(jī)的位置是不好的。 另一個(gè)加的部分是限位開(kāi)關(guān)。兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)被添加到系統(tǒng)中。這兩個(gè)開(kāi)關(guān)放置在Z軸上。 4．硬件設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)是由89C51通用微控制器控制的。配置是單芯片和MAX232被用于串行通信外設(shè)與PC通信。 制造一些電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，兩個(gè)用于步進(jìn)電機(jī)（X和Y軸），一個(gè)用于直流馬達(dá)（Z軸），一個(gè)用于鉆頭。驅(qū)動(dòng)使用光耦合器從模擬系統(tǒng)中剔除數(shù)字系統(tǒng)。 5.軟件設(shè)計(jì) 有兩個(gè)部分，即個(gè)人電腦和89C51。雙方有不同的功能，但他們必須攜手運(yùn)行系統(tǒng)。個(gè)人電腦得到協(xié)調(diào)信息然后發(fā)送到89C51通過(guò)串行端口。當(dāng)收到這些數(shù)據(jù)時(shí)，89C51移動(dòng)鉆頭到位置，然后開(kāi)始工作。一個(gè)洞結(jié)束后，89C51請(qǐng)求PC得到下一坐標(biāo)。 首先，我們將討論89C51的軟件。它的作用是溝通與PC間的數(shù)據(jù)，來(lái)控制所有的機(jī)制系統(tǒng)。 要控制步進(jìn)電機(jī)，89C51必須產(chǎn)生脈沖信號(hào)。從預(yù)實(shí)驗(yàn)得知，延遲的連續(xù)脈沖為2.5ms。這是最佳的延遲。較短的延遲使得脈沖丟失而長(zhǎng)拖延使系統(tǒng)緩慢。 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)89C51還監(jiān)控限位開(kāi)關(guān)，這將保證這次鉆眼將不能超出限定位置。 鉆頭使用直流電動(dòng)機(jī)在Z軸向上和向下移動(dòng)，有兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)看守在這個(gè)軸運(yùn)動(dòng)。 PC中的軟件讀取由PCB設(shè)計(jì)軟件生成的文件[4]。 PCB設(shè)計(jì)軟件可生成一個(gè)文件的文本。在文件中，我們可以找到關(guān)于打開(kāi)文件的坐標(biāo)信息。因此，印刷電路板也必須用本軟件設(shè)計(jì)。 圖2顯示了打開(kāi)的個(gè)人電腦軟件的屏幕截圖。點(diǎn)擊打開(kāi)文件按鈕來(lái)打開(kāi)word文件。坐標(biāo)來(lái)自放置在數(shù)據(jù)庫(kù)中的文件中。圖3顯示了數(shù)據(jù)庫(kù)截圖。 圖2 電腦屏幕截圖 圖3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)截圖 我們還可以加載以前的數(shù)據(jù)庫(kù)，并保存當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)。在這里，人們可以選擇是否手動(dòng)選定的坐標(biāo)還是選擇自動(dòng)。通過(guò)手動(dòng)選項(xiàng)，可以選擇坐標(biāo)，然后將其發(fā)送到89C51。 在自動(dòng)模式下，軟件將排序首先從X坐標(biāo)，然后Y，這使得鉆頭行動(dòng)有效率。 當(dāng)鉆進(jìn)過(guò)程中，用戶可以通過(guò)單擊取消按鈕來(lái)停止它。復(fù)位按鈕是用來(lái)重置鉆頭位置的。 從電腦發(fā)送的坐標(biāo)有幾種格式。這取決于坐標(biāo)中的位數(shù)。每一個(gè)動(dòng)作，軸用4個(gè)字節(jié)儲(chǔ)存，即10s mm（在040h），1s mm（在041h），0.1s ss（在042h）和0.01s mm（在043h）。必須有一些規(guī)則用來(lái)放置內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。規(guī)則是有點(diǎn)復(fù)雜。但是，這是強(qiáng)制性的信息該文本文件是固定的。 表1a和1b顯示了每個(gè)軸的內(nèi)存地址。 表1a X軸記憶地址 記憶地址 功能 040h 控制每10mm 041h 控制每1mm 042h 控制每0.1mm 043h 控制每0.01mm 表 1b Y軸記憶地址 記憶地址 功能 044h 控制每10mm 045h 控制每1mm 046h 控制每0.1mm 047h 控制每0.01mm 第1條為9字節(jié)坐標(biāo)。例如，坐標(biāo)是1.23:4.56。這個(gè)數(shù)據(jù)是9個(gè)字節(jié)長(zhǎng)（點(diǎn)和冒號(hào)包含當(dāng)中）。 “1”將被放置在內(nèi)存地址030h，“.”是在031h，“2”是在032h，等等。這使用ASCII碼，因此該值必須先減掉030h。 內(nèi)存地址040h到043h被清除這將重置鉆頭的立位置。在030h的值是由減去在041h的值。其結(jié)果是用于移動(dòng)鉆頭所需的位置。如果結(jié)果為負(fù)，則鉆向后移動(dòng)。在89C51的將不從地址031h，034h和036h計(jì)算因?yàn)榻Y(jié)果不是數(shù)字， 第2條是10個(gè)字節(jié)的坐標(biāo)。例如，1.23:45.67和12.34; 5.67.第3條是11個(gè)字節(jié)坐標(biāo)。例如，12.34:56.78。有了這些規(guī)則，89C51的過(guò)程中協(xié)調(diào)移動(dòng)鉆頭。 6.實(shí)驗(yàn) 用于實(shí)驗(yàn)的PCB展示在圖4中。前三個(gè)是和以前的系統(tǒng)相同的電路板。該實(shí)驗(yàn)與過(guò)去系統(tǒng)相比。系統(tǒng)一用相機(jī)[1]，系統(tǒng)2通過(guò)GA優(yōu)化系統(tǒng)3采用PLC[3]。 表2顯示了X和Y軸的性能。該X軸的性能比Y軸更好。從力學(xué)的角度來(lái)看這是有道理的。原因是認(rèn)為，Y軸仍然有很少的彎曲。另一原因是在Y軸步進(jìn)電機(jī)位置不是很好。 圖 4a 16孔PCB 圖 4b 21孔PCB 圖 4c 34孔PCB 圖 4d 90孔PCB 表 2a X軸性能 表 2a X軸性能 表3 當(dāng)前系統(tǒng)和之前16孔PCB比較 表4 當(dāng)前系統(tǒng)和之前21孔PCB比較 表5 當(dāng)前系統(tǒng)和之前34孔PCB比較 表6 鉆孔所需時(shí)間 表3至5比較當(dāng)前與以前的系統(tǒng)的表現(xiàn)。結(jié)果表明，整個(gè)針對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)的 表現(xiàn)并不總是更好。 對(duì)各種印刷電路板鉆孔的鉆探所需時(shí)間圖4所示是不同的。現(xiàn)在的系統(tǒng)可以提高這個(gè)性能。系統(tǒng)1依賴圖像處理和有限引腳輸出的并行端口，而系統(tǒng)2取決于GA操作所需的時(shí)間。系統(tǒng)3取決于PLC的I / O端口能力。通常，普通離散PLC的I / O端口限制了處理數(shù)據(jù)的頻率?，F(xiàn)在的系統(tǒng)可以最大限度地減少了步進(jìn)電機(jī)的延遲。這顯著降低鉆孔浪費(fèi)的時(shí)間，其意義是重大的。 7.結(jié)論 現(xiàn)在的系統(tǒng)比之前的系統(tǒng)變現(xiàn)的更加出色。這一結(jié)果是因?yàn)楦鼡QX和Y軸上的軸。系統(tǒng)可以通過(guò)使用較小延遲的步進(jìn)電機(jī)來(lái)提升工作表現(xiàn)。 附錄2：外文原文