Установщик SMD-деталей на платы (Pick and Place) TVM802B-X, часть 2

¥25300.00 / ≈$3700 / 254189 руб (плюс 37547 руб доставка)
Это вторая и последняя часть обзора. Целиком он не влез в одну публикацию из-за ограничения на объем текста в обзоре :)
Первая часть тут — mySKU.me/blog/taobao/66376.html
В этой части я опишу процесс подготовки файлов для станка и работу с программой софта.


Интерфейс я описал в первой части уже с высоты моего опыта работы с этим станком, показал опыт первого запуска, а теперь немного расскажу как я по незнанию промучился несколько часов с настройкой и как поимел очень много геморвозни после того как решил улучшить станок :)


Ну а теперь приступим к работе в софте станка. Сам софт, к сожалению, практически никак не документирован — нет ни нормального мануала (кроме некоего «Быстрого старта»), ни встроенной помощи. Поэтому почти до всего пришлось доходить самому, причем многие моменты я узнал или прояснил для себя в процессе написания этого обзора :)

Софт работает с файлами в формате .csv — списки значений, разделенных запятыми. Первая строка в таком файле — названия полей, все последующие строки — значения, по одной записи на строку. Это очень старый и стандартный формат, проблем с ним не должно быть. Кроме как у Excel, который вроде бы и понимает его и экспортировать в него может, только вот почему-то формат «список с разделением запятыми» он экспортирует как «список с разделением точкой с запятой». Победить это можно только зайдя в виндовую Панель управления — Язык и региональные стандарты — Дополнительные параметры и поставив там в поле «Разделитель элементов списка» запятую вместо точки с запятой. После этого можно вполне комфортно работать с файлами .csv в Excel.
В этом файле для программы установщика требуются несколько обязательных полей:
— Designator (можно так же RefDes) — позиционное обозначение компонента, например R12, C6 и т.п.
— MidX (можно так же Center-X или Center-X(mm)) — координата компонента по X.
— MidY (можно так же Center-Y или Center-Y(mm)) — координата компонента по Y.
— Rotation — угол установки компонента.
— Explanation или Footprint — о них ниже
Необязательное поле:
— Layer — сторона установки компонента. Если это поле присутствует в файле, то программа при открытии файла спросит для какой стороны платы взять из файла компоненты. Если указать нижнюю сторону, то станет доступна опция Reverse X для зеркалирования координат по оси X.


— Explanation — описание компонента, это может быть любое значение, например тип корпуса и номинал для резисторов и конденсаторов или название для микросхем и т.д. Служит исключительно для удобства оператора. Если этого поля нет, то в описание программа вставляет значения Footprint и Comment.
— Footprint — название корпуса компонента.
— Comment — любое описание компонента, например его номинал.
По поводу полей Explanation, Footprint и Comment. Если в файле нет одного из двух полей — Explanation или Footprint, программа вылетает с ошибкой при попытке открыть такой файл. Если имеется поле Explanation, то программа берет значение для столбца Comment в выводимой на экран таблице именно из этого поля, игнорируя поля Footprint и Comment. Если поля Explanation в файле нет, то для столбца Comment берется значение поля Footprint плюс значение поля Comment (если оно есть).
Любые другие поля в файле .csv программа станка будет просто игнорировать.
Координаты при импорте округляются до сотых долей миллиметра.

Такие файлы может формировать практически любая программа проектирования печатных плат. Там это так и называется — вывод для Pick and Place (PnP). Это может быть в разделе экспорта или в разделе отчетов. Я буду показывать на примере программы P-CAD 2006.





Файлы со списками готовы, копируем их на компьютер станка. Если это отдельные файлы для каждой стороны (с перевернутой нижней стороной), то программа установщика открывает эти файлы молча. Если это один файл для обеих сторон, то при открытии программа спросит какую сторону нужно выбрать из файла:

При выборе нижней стороны становится доступна галочка Reverse X и ее нужно отметить.


Итак, файл открыли:

Как видим, список в основном поле программы почти повторяет список из файла .csv, только с добавлением дополнительных полей. Кстати, эти поля можно выводить и сразу из программы проектирования печатных плат — добавить компонентам свойства с соответствующими названиями и сразу присваивать нужные значения. Только тут есть нюансы. Например, если у какого-то компонента не будет такого свойства, то в файл выведется пустое значение, а программа установщика не принимает файлы с пустыми значениями.
Из дополнительных полей мы можем увидеть:
Nozzle — каким соплом работать с этим компонентом. Доступен выбор из списка — 1 — первым (левым), 2 — вторым, 1/2 — можно и первым и вторым.
Stack — из какой позиции какого питателя брать этот компонент. Так же выбор из списка — левый питатель, задний, и лотки для микросхем:

Height — высота компонента. На эту высоту сопло будет недоопускаться при установке компонента на плату или при взятии его из лотка для микросхем. Задается в миллиметрах.
Speed — скорость опускания сопла с компонентом при его установке. Доступен список в процентах с шагом 10:

Vision — коррекция положения компонента по нижней камере. Доступен список — None (не корректировать), Quick (быстрая коррекция) и Accurate (точная коррекция):

Галочка Pressure — подавать ли в сопло избыточное давление после установки компонента на плату.
Галочка Done — говорит о том, что компонент уже установлен, его ставить не надо. Эти галочки заполняются автоматически по мере установки компонентов, так что остановив выполнение программы потом можно продолжить установку с первого неустановленного компонента. Или можно перед установкой вручную отметить эту галочку у тех компонентов, которые ставить не нужно.
Самая левая часть строк (перед колонкой ID) предназначена для выделения строк. Выделять строки можно для:
— установки только выделенных компонентов. Для этого нужно выделить нужные компоненты, щелкнуть правой клавишей мыши и выбрать из выпавшего меню пункт Place Selected Components.
— задания одинакового значения параметров для всех выделенных строк. Например, выделяем все строки с резисторами 0603 15к и в любой из выделенных строк ставим значение Stack в L14. Автоматически во всех выделенных строках этот параметр поменяется на это значение. Так же можно изменить и любой другой параметр, включая галочки, списки, числовые значения.
— удаления выделенных строк. Выделяем, жмем Del и подтверждаем удаление.

Нажатие правой кнопки мыши на списке вызывает выпадающее меню, в котором можно:
— добавить новый компонент (новую строку) в разных вариантах — с нулевыми координатами, с текущими координатами сопла, с текущими координатами камеры;
— установить текущему компоненту (на котором щелкнули) текущие координаты сопла или текущие координаты камеры;
— передвинуть на координаты текущего компонента сопло или камеру;
— выделить все строки с таким же значением того параметра, который в данный момент выделен. Например, выделяем параметр угла компонента, кликаем на нем правой кнопкой и выбираем Select The Same:

В результате выделяются все строки, в которых параметр угла равен тому, который был выделен:


Все компоненты настроены, для них указаны позиции в питателях, сопла, скорость, режим визуальной коррекции и т.д. Теперь переходим в настройки платы — кнопка PCB Config внизу. Первым делом идем во вкладку Config и настраиваем параметры реперных меток, используемых в нашей плате.


Этот установщик работает с одной или двумя реперными метками на плату. По одной он может определять только смещение плат, по двум — еще и угол их поворота. Желательно всегда использовать две метки.
Выбираем Pattern:
— если хотим, чтобы установщик сам находил, распознавал и центрировался на реперных метках, то выбираем Machine Vision.
— если хотим, чтобы станок оставлял возможность точного центрирования на метках оператору в ручном режиме, ставим Manual.
— и если вообще не собираемся делать коррекцию по реперным меткам, ставим None. В этом случае предполагается, что платы всегда устанавливаются абсолютно одинаково и точно и нет нужды во внесении поправок на погрешность установки платы.
Выбираем Shape:
— Circular или Circular Template — метка представляет собой стандартный кружок. Отличие этих параметров в том, что просто Circular будет искать любой круг в радиусе обнаружения, а Circular Template будет искать круг заданного диаметра.
— ImageTemplate — метка представляет собой что-то нестандартное.
Галочка Pause After Machine Vision ставит установщик на паузу после того как он в автоматическом режиме распознал и определил координаты метки. Оператор может проконтролировать точность распознавания и при необходимости поправить перед тем как продолжить.
Range говорит установщику в каком радиусе от предполагаемых координат искать и пытаться распознать метку. Это ограничение вводится для того, чтобы станок не принял за метку какое-то соседнее отверстие или контактную площадку, попадающие в поле зрения камеры.
Группа TemplateParam отвечает за размер меток и их вид.
Size говорит станку какого размера метку нужно искать. Это или диаметр круга для Circular Template или размер картинки для ImageTemplate.
Strength устанавливает степень соответствия искомого изображения. Если метка имеет высокую контрастность и повторяемость от платы к плате, то это значение можно поставить побольше для бОльшей точности определения центра метки. Если метка видна плохо или ее изображение может слегка варьироваться от платы к плате, то это значение лучше сделать поменьше. При неправильно настроенном этом параметре установщик может вообще не находить метку (при слишком высоком значении) или видеть ее там, где ее нет (при слишком низком значении).
ImageMark1 и ImageMark2 отвечают за нестандартный тип первой и второй реперных меток соответственно — например, квадратные контактные площадки, какие-то знаки или буквы на плате и т.п. Они активны только если выбрана опция ImageTemplate в параметре Shape. При нажатии кнопки Get установщик сохранит область из центра текущего изображения камеры размером, установленным в Size. Этот кусок изображения будет служить эталоном при автоматическом поиске и распознавании меток. Следует обратить внимание, что центром метки будет считаться центр этого куска изображения, так что перед тем как нажать Get следует выставить центр камеры точно в центр метки, это важно. Кнопка Test включает распознавание метки и накладывает на изображение камеры бирюзовый квадрат (или круг) вокруг распознанной метки:

Это помогает проверить насколько правильно были заданы параметры метки.

Теперь переходим во вкладку PCB, где нужно настроить координаты реперных меток. Тут можно настроить до 50 плат — это группы PCB1, PCB2, PCB3 … PCB50. Если Вы ставите в установщик одновременно три платы, значит настраиваете параметры в трех группах, например PCB1, PCB2 и PCB3 , в остальных группах галочки Enable должны быть отключены. При этом можно настроить, скажем, 10 плат PCB1-PCB10, но если в очередной раз нужно будет поставить компоненты только на 3-ю и 5-ю платы, то можно просто снять галочки во всех группах кроме PCB3 и PCB5, а позже опять поставить их.
Mark1 и Mark2 задают координаты первой и второй реперных меток в системе проектирования платы. Эти координаты берутся в программе проектирования и во всех группах имеют одинаковое значение.
Например, тут координаты первой метки равны 139.0-185.0, их и нужно вносить в поля Mark1.

Если из проекта был выведен список компонентов с обеих сторон и при его импорте в программу установщика была выбрана нижняя сторона с зеркалированием координат X, то координаты по X в Mark1 и Mark2 нужно вводить отрицательными. К примеру, если в системе проектирования координата X у реперной метки равна 110.0, то сюда ее нужно вписать как -110.0.
Real1 и Real2 — это координаты этих же меток уже на реальных платах, установленных в станке. Для каждой метки нужно подвести к ее центру верхнюю камеру и нажать Set XY. Эти координаты служат отправной точкой для автоматического поиска реперных меток. При работе установщик подводит к этим координатам камеру и начинает искать здесь реперную метку по настроенным параметрам.
Это не значит, что все эти координаты нужно вводить после каждой установки плат. Нет, они вводятся только один раз, ведь платы в установщик всегда устанавливаются одинаково, так что и реперные метки всегда будут находиться в примерно одинаковых координатах. Может быть только небольшая погрешность, например, из-за неровного края отломанной от панели по скрайбированию платы (скрайбирование — прорезание текстолита по контурам плат примерно на треть толщины сверху и снизу), которую установщик и компенсирует, распознавая метки и точно определяя их центр.

Итак, настроили метки для всех плат, что дальше?
Теперь нужно сохранить файл кнопкой Save внизу главного окна. Если Вы открывали общий файл с компонентами и верхнего и нижнего слоев, то программа в диалоге сохранения автоматически добавит в конце имени файла "_top" или "_bottom", смотря какой слой Вы выбрали при открытии. Иначе имя для сохранения будет таким же, по которым .csv файл был открыт.
Программа сохраняет с тем же расширением — .csv, но это уже не совсем тот самый «comma separated values» формат. Начинается он в правильном формате — списком компонентов со всеми настроенными параметрами (сопла, позиция в питателе, режим визуальной коррекции т.д.) но после этого списка в файл пишутся и все те настройки, которые были внесены в разделе PCB Config — вплоть до образов пользовательских реперных меток, захваченных с камеры. А так же настройки лотков для микросхем, хотя они находятся в системных настройках. И это логично — для каждого вида плат могут понадобиться уникальные лотки под конкретный набор микросхем, так что сохранять настройки лотков в файле конкретных плат — отличная идея. И вот эти дополнительные настройки хранятся в файле уже совершенно не в соответствии с форматом .csv, хотя и в текстовом виде. Так что открыть этот файл в том же Екселе, чтобы что-то подправить, не получится.

И вот теперь можно нажимать Start в программе или на передней панели станка и смотреть как он работает за Вас :)
Это если был установлен режим Machine Vision и снята галочка Pause After Machine Vision. Иначе установщику придется помочь с определением реперных меток. В режиме Machine Vision с установленной галочкой Pause After Machine Vision нужно будет просто проконтролировать как он находит центры меток и кнопкой Pause/Cont подтверждать ему после каждой метки. При этом перед продолжением можно подкорректировать положение если станок сам не совсем точно определил центр. В режиме Manual все то же самое, но только станок сам не будет пытаться найти метку и ее центр, так что корректировать руками придется практически каждую метку.
Ниже в видео показаны три режима поиска реперных меток станком. В первом режиме установщик в полностью автоматическом режиме проходит по всем меткам, распознавая их, находя центр и переходя к следующей метке. Во втором режиме (с установленной галочкой Pause After Machine Vision) он так же сам распознает метки, находит их центр, но после этого встает на паузу, ожидая подтверждения оператором (нажатия кнопки Pause/Cont). В третьем режиме (Manual) установщик только подводит камеру к предполагаемым координатам метки (заданным в настройках платы), но не пытается определить ее центр, хотя саму метку распознает — это видно на изображении с камеры (в правом верхнем углу). Обратите внимание, что метки смещены от центра, но станок не пытается скорректировать это смещение, в отличии от двух предыдущих режимов, он оставляет это за оператором.


И еще одно видео — установка компонентов на две одинаковые платы.
Небольшие пояснения к видео — в начале видно, что я отключаю реперные метки с трех плат из пяти, тем самым исключая эти платы из работы. Вообще файл рассчитан на работу с пятью платами, но для более короткого видео я взял только две платы, поэтому остальные три отключил.
Некоторые компоненты я предварительно установил на плату вручную. Это не потому что с ними какие-то проблемы у станка, просто так получилось :) И в начале видео видно, что я для этих компонентов устанавливаю в списке галочку Done, чтобы программа знала, что они установлены. Из-за этого программа при старте работы и спрашивает «Продолжить или начать заново?». Начать заново — программа очистит галочки Done у всех компонентов и будет ставить все что есть в списке. Продолжить — программа не будет устанавливать компоненты с галочкой Done.
На видео видно, что одна большая и одна мелкая микросхемы при установке на плату чуть съехали в сторону — это из-за очень толстого лужения производителем плат. На второй плате эти же микросхемы сели без сползания и отлично попали на свои площадки, в конце видео я привел их фотографии под микроскопом. Так же не попал в отверстия один из разъемов miniUSB, почему- фиг знает :) Где-то один из 20 разъемов не попадает. Может быть при проектировании платы я не точно указал центр разъема как точку установки…
Микросхемы с мелким шагом — TQFP64 и MSOP10 устанавливаются с точной коррекцией по нижней камере. Остальные микросхемы, miniUSB и кварц — устанавливаются с быстрой коррекцией по камере. Остальные компоненты ставятся без визуальной коррекции. Скорость работы — по умолчанию, 50% :) И сорри за звуковой фон и за качество монтажа — мой слабый рабочий комп едва шевелился в видеоредакторе, так что было не до лоска :)


И эти платы после печки еще до мытья:

После 12 минут мытья в УЗ-ванне, 5 секунд ополаскивания в дистиллированной воде и 30 минут сушки при температуре 110 градусов не останется ни следов флюса, ни разводов, ни налета — платы будут девственно чисты :)

Коротко в целом по станку:
+ есть стандартные китайские огрехи и некоторая экономия, но в целом сделан очень и очень неплохо, я ожидал худшего.
+ работает практически из коробки, хотя для наилучшего результата тщательная настройка требуется.
+ механика достойного качества, работает не очень шумно, как и помпа.
+ встроенный компьютер при всей его слабости легко справляется с управлением станком.
+ цена вполне оправдана возможностями :)
+ поддержка производителя отвечает по email довольно оперативно и по делу.
— требует очень много места, на стандартный стол со столешницей глубиной 60 см не встанет — у него между ножками 62 см, к тому же требует наличие доступа с трех сторон (ну или как минимум спереди и сзади).
— вопреки заверениям продавца, не способен точно ставить корпуса размером с TQFP-144 и больше.
— концевики механические, неточные (обычные микрики), хотя от их точности здесь зависит очень многое, очень желательно сразу менять на оптические.
— нет питателей на ленты 24 мм и вибролотка.

Коротко в целом по софту:
+ гораздо более гибкий и мощный, чем я ожидал, предусматривает множество моментов, о которых я даже не задумывался раньше.
+ весьма удобный для работы со списками компонентов.
+ довольно развитые средства работы с несколькими платами.
+ обширные настройки и калибровки.
+ умеет работать с пользовательскими реперными метками.
— нет ни одной горячей клавиши, что бывает весьма неудобно.
— совершенно не документирован.
— нет рисок на линиях поверх изображения с камер для более удобного центрирования, пришлось выкручиваться варварскими методами — матовый скотч на мониторе с нарисованными маркером миллиметровыми рисками :))


Спасибо всем, кто хотя бы попытался прочесть хотя бы половину моей писанины :))))

Если остались любые вопросы задавайте, постараюсь ответить :)

UPD (25.09.2018): получил пару катушек с резисторами и конденсаторами типоразмера 0402 (размер такого резистора — 1.0х0.5 мм), установил в питатели и попробовал установку на максимальной скорости без визуальной коррекции. На состояние платы не обращайте внимания — это на ней двухсторонний скотч для удерживания компонентов :) Результат более чем устраивает: