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附錄1：外文翻譯 印刷電路板的自動打孔機 彼得基督教大學(xué)機電專業(yè) 摘要 在電子儀表上使用印刷電路板（PCB）是常見的。在實驗階段，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影響到鉆孔時的速度。這個想法是實行自動鉆孔。該系統(tǒng)主要分為兩部分，個人電腦中的工業(yè)工程軟件和鉆孔機本身。孔和通孔的坐標由PCB繪圖軟件生成為文本文件。 PC將提取，然后通過RS - 232連接送他們到計算機。該鉆機配備與MCS - 51家庭最低系統(tǒng)。這個控制鉆孔機的機械部分。要移動鉆頭到具體地點，要使用兩個步進電機。這使得控制系統(tǒng)成為開環(huán)系統(tǒng)。在實驗中，X和Y軸有不同的誤差，分別為2.34％和4.34％。這是因為在蠕蟲系統(tǒng)中的電機和機械部分存在有撓度。 9100米的距離有90個洞（9x10），平均每個為5分左右 關(guān)鍵詞-PCB，鉆孔機，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其中一個工藝就是制作一個洞，無論是過孔還是焊盤。對于小型印刷電路板，這個過程能夠快一點完成。但對于較大的一個，這可能需要更長的時間。 本文論述了PCB自動鉆孔機的發(fā)展。經(jīng)過蝕刻的過程后，印刷電路板放入這個系統(tǒng)，然后被自動打孔 同樣的系統(tǒng)已經(jīng)作出，但控制器是個人電腦，并使用相機檢測坐標位置[1]。另一個系統(tǒng)試圖使用優(yōu)化機制遺傳算法，以縮短鉆孔所需的時間[2]。后一個研究了用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)包括一個微控制器（89C51）,一個鉆孔程序和一臺PC。其鉆孔過程是89C51的責(zé)任，但是PC發(fā)出了該洞的坐標。 機械設(shè)備通過步進電機把鉆頭帶到坐標位置，X和Y軸。有一個直流電動機它控制鉆頭向上和向下。圖1顯示了機械系統(tǒng)的部分。 所有的電動機由89C51的控制，而89C51單片機接收來自PC的信息。電腦可以通過由為PCB設(shè)計的軟件生成的文本文檔得到坐標信息。這些數(shù)據(jù)是通過RS - 232串口傳送的。 直流電機 （Z軸） 進電機 （Y軸） 軸 軸 （Z軸） （Y軸） 軸 直流電機 （X軸） 步進電機 （X軸） 圖1 機械結(jié)構(gòu) 這項研究的目的是要縮短鉆孔所需的時間。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)有幾個缺點。其中之一就是他們所需的鉆孔時間太長。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。這使得鉆頭的運動不理想。有時，當步進電機旋轉(zhuǎn)時，鉆頭仍然靜止。 軸與電動機之間的結(jié)合點結(jié)合也不怎么樣。這也貢獻給了無效的運動。 因為步進馬達的速度被PLC的輸出速度而限制導(dǎo)致系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)不能移動很快。步進電機通過脈沖工作。如果脈沖太快則會丟失脈沖，但如果脈沖太慢，步進馬達將會變慢。最壞的是，當PLC輸出速度超出其能力時，我們不能使用。 3.第一個進程 第一個進程是修改技術(shù)性部分。彎曲軸被替換為新的。但是運動過程還是不滿意。 如果軸與電動機之間的連接點之間結(jié)合不緊密。這使得運動效率很低。新機構(gòu)就是為了提高效率而加入的。 畢竟這些機構(gòu)，運動方面不是很滿意。事實上問題就是這樣存在的，該步進電機的位置是不好的。 另一個加的部分是限位開關(guān)。兩個限位開關(guān)被添加到系統(tǒng)中。這兩個開關(guān)放置在Z軸上。 4．硬件設(shè)計 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。 制造一些電機驅(qū)動器，兩個用于步進電機（X和Y軸），一個用于直流馬達（Z軸），一個用于鉆頭。驅(qū)動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 有兩個部分，即個人電腦和89C51。雙方有不同的功能，但他們必須攜手運行系統(tǒng)。個人電腦得到協(xié)調(diào)信息然后發(fā)送到89C51通過串行端口。當收到這些數(shù)據(jù)時，89C51移動鉆頭到位置，然后開始工作。一個洞結(jié)束后，89C51請求PC得到下一坐標。 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)，來控制所有的機制系統(tǒng)。 要控制步進電機，89C51必須產(chǎn)生脈沖信號。從預(yù)實驗得知，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拖延使系統(tǒng)緩慢。 當步進電機旋轉(zhuǎn)時89C51還監(jiān)控限位開關(guān)，這將保證這次鉆眼將不能超出限定位置。 鉆頭使用直流電動機在Z軸向上和向下移動，有兩個限位開關(guān)看守在這個軸運動。 PC中的軟件讀取由PCB設(shè)計軟件生成的文件[4]。 PCB設(shè)計軟件可生成一個文件的文本。在文件中，我們可以找到關(guān)于打開文件的坐標信息。因此，印刷電路板也必須用本軟件設(shè)計。 圖2顯示了打開的個人電腦軟件的屏幕截圖。點擊打開文件按鈕來打開word文件。坐標來自放置在數(shù)據(jù)庫中的文件中。圖3顯示了數(shù)據(jù)庫截圖。 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，并保存當前數(shù)據(jù)庫。在這里，人們可以選擇是否手動選定的坐標還是選擇自動。通過手動選項，可以選擇坐標，然后將其發(fā)送到89C51。 在自動模式下，軟件將排序首先從X坐標，然后Y，這使得鉆頭行動有效率。 當鉆進過程中，用戶可以通過單擊取消按鈕來停止它。復(fù)位按鈕是用來重置鉆頭位置的。 從電腦發(fā)送的坐標有幾種格式。這取決于坐標中的位數(shù)。每一個動作，軸用4個字節(jié)儲存，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)則用來放置內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。規(guī)則是有點復(fù)雜。但是，這是強制性的信息該文本文件是固定的。 表1a和1b顯示了每個軸的內(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。例如，坐標是1.23:4.56。這個數(shù)據(jù)是9個字節(jié)長（點和冒號包含當中）。 “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)果是用于移動鉆頭所需的位置。如果結(jié)果為負，則鉆向后移動。在89C51的將不從地址031h，034h和036h計算因為結(jié)果不是數(shù)字， 第2條是10個字節(jié)的坐標。例如，1.23:45.67和12.34; 5.67.第3條是11個字節(jié)坐標。例如，12.34:56.78。有了這些規(guī)則，89C51的過程中協(xié)調(diào)移動鉆頭。 6.實驗 用于實驗的PCB展示在圖4中。前三個是和以前的系統(tǒng)相同的電路板。該實驗與過去系統(tǒng)相比。系統(tǒng)一用相機[1]，系統(tǒng)2通過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)的角度來看這是有道理的。原因是認為，Y軸仍然有很少的彎曲。另一原因是在Y軸步進電機位置不是很好。 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 當前系統(tǒng)和之前16孔PCB比較 表4 當前系統(tǒng)和之前21孔PCB比較 表5 當前系統(tǒng)和之前34孔PCB比較 表6 鉆孔所需時間 表3至5比較當前與以前的系統(tǒng)的表現(xiàn)。結(jié)果表明，整個針對當前系統(tǒng)的 表現(xiàn)并不總是更好。 對各種印刷電路板鉆孔的鉆探所需時間圖4所示是不同的。現(xiàn)在的系統(tǒng)可以提高這個性能。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。現(xiàn)在的系統(tǒng)可以最大限度地減少了步進電機的延遲。這顯著降低鉆孔浪費的時間，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)果是因為更換X和Y軸上的軸。系統(tǒng)可以通過使用較小延遲的步進電機來提升工作表現(xiàn)。 附錄2：外文原文