表面贴装技术(SMT)的机器自动化最佳实践

KINGSTAR如何改变4家领先的SMT公司的运动控制

总结
在全球范围内，包括intervalzero实时操作系统（RTOS）的金技术产品用于几十种不同的表面贴装技术机器（SMT），这些机器由许多不同客户带来着名的品牌生产。这个成功的故事股票来自4名客户的最佳实践，他们代表日本最识别的最识别的SMT品牌。它突出了他们面临的行业级别挑战，由此所需的自动化和运动控制要求，他们实现的结果和允许这些客户在全球市场中区分自己的关键平台策略。成功的故事结论为什么金斯特软运动控制平台为SMT行业的公司提供最有意义。

SMT概述
在像绿色印刷电路板(PCB)这样的基板上，表面贴装技术生产电子电路，在电路上放置表面贴装电子元件。这种技术与传统的通孔焊接方法有很大的不同。这是因为SMT设备使用不同的焊接原理——更像是用导电材料将元件粘在基板上——因此比传统的穿透式焊接具有更高的导电性。

通过电子市场的快速扩张，全球SMT设备市场得到加强。这是由3 C产业 - 计算机，通信和消费电子产品的不断增长的需求驱动 - 3G＆4G电信网络，消费电子，LED和CFL照明，以及LCD / LED监视器和电视等等。对表面贴装技术设备的需求也在响应需要更高效和轻质电子设备的需求上升。将其添加到现有的医疗和汽车领域的增长，地面安装技术设备市场呈指数增长。

SMT挑战
修复使用SMT设备制造的产品很困难，需要高技能的人员和专业工具。结果，质量绝对是至关重要的。更大的包装复杂性（例如，小型化和双面安装）与紧固焊接质量要求相结合，润滑了对复杂检测过程的需求，以确保有效的产品控制和整体修复成本。为实现质量目标，自动光学检测（AOI）和X射线设备的使用和创新也在增加。在进行过程时必须进行检查，而不仅仅是在SMT操作完成后的测试。这确保了质量并提高了收益率，因为问题越早闻名。

依托实时机器视觉显着提高放置的准确性，从而提高了表面安装装置的包装的质量。由于每家公司必须克服高质量的障碍，它迫使企业在市场上运营，专注于产品创新，以享受可持续增长和竞争差异化。

除了质量和小型化，创新的主要维度是机器设置时间，部件和板处理的多样性，以及吞吐量性能。例如，有些车间只使用单个设置连续运行相同的作业，并关注每小时的组件放置(CPH)。性能受到部件馈线系统、臂、头和喷嘴的数量，以及运动控制、视觉系统和通信的集成的影响。相比之下，其他车间运行各种作业，因此性能仍然很重要，但安装时间成为差异化的一个更重要的维度。模块化这样的解决方案可以将多台机器连接起来执行不同的任务，这是一种很好的解决方案。

但这还不是全部。成本是一个主要问题。全球SMT设备市场竞争激烈。SMT机产能的增长速度快于市场需求。由于存在明显的进入壁垒，这个行业的利润非常低。

关键成功因素
没有短缺的要求，使SMT机器在市场上有竞争力。该行业需要大量的研究投资，因为该技术的周转时间非常低;因此，在市场上经营的企业需要定期对产品创新进行投资。竞争如此激烈，需要如此大规模的投资，而且面临着低利润率，任何误判或失误都可能代价高昂。

主要成功因素包括:

质量

• 组件放置的准确性
• 整体PCB成品率高

高性能

• 高成品率板顺利完成
• 高吞吐量-组件每小时，板每小时
• 完美的运动控制

易用性

• 触摸屏用户体验
• 最小的物理设置
• 允许客户提高速度到市场

灵活，可扩展，适应性和可取的

• 模块化与操作规模
• 设备内部与运动控制器之间的确定性通信
• 装配线中设备模块之间的可靠通信
• 允许内部修改的机器更快地进入市场

加速投放市场的时间

• 解决小型化的关键趋势
• 利用机器整合趋势 - 动作，PLC，精度和视野检验（AOI）在一台机器上的愿景

低成本

• 利润率是紧
• 有效地，随着设备变得更高效，需要更少，因此竞争增加

最佳实践:软动作平台策略
鉴于大规模的投资和低利润率，这些日本SMT机器建设者如何始终如一地击中他们的标记，特别是由于该技术的长期周转时间，该行业需要相当大的研究投资？日本的4家最佳SMT公司开发了一个答案：他们自己版本的机器自动化的软运动控制平台策略。

这些日本公司的软运动控制平台背后的一般概念是，他们开发了一种基于组件的运动控制框架，可用于机器自动化，可以适用于每项创新或市场的每一个新需求，同时保护其现有的大部分投资在机器自动化和运动控制中尽可能。它可以添加插入到平台的新组件等同地解决新功能，例如新的伺服驱动器或添加的视觉系统。

如此成本意识，这些SMT公司在基于Windows的64位工业PC上建立了软运动控制平台。这使他们能够提供世界级的用户体验，以确保它们具有最低的硬件成本（特别是与专有DSP或FPGA运动控制器成本对比时），并利用标准，商业现货（COTS）通信。

他们的设备需要实时操作系统（RTOS）功能，因此它们选择了KINGSTARTROS，由IntervalZero供电。Kingstar让它们在与Windows IPC相同的PC上运行RTOS。由于KINGSTAR RTOS为SMP，因此SMT设备制造商可以通过将更多PC的核心分配给KINGSTAR RTOS来添加多个组件，例如运动控制，机器视觉系统，软件PLC和更多功能。例如，这种灵活性和可扩展性使SMT建设者可以解决新的小型化和整合要求，例如，通过简单地增加PC上的核心数并将更多内核分配给KINGSTAR RTOS。

在大多数情况下，这些公司与特定的伺服驱动、PLC和机器视觉系统制造商合作，这些制造商提供现场工程师帮助调整和优化系统的性能。运动控制平台，虽然灵活，更有针对性地为他们的目标环境周围的运动控制基础设施。但他们成功解决行业关键成功因素的关键是软运动控制平台的实施。

对SMT KINGSTAR

在全球范围内，KINGSTAR的客户在SMT设备市场面临着一个新的行业趋势，如果他们想要保持竞争力，就必须解决这个问题。实时、确定性、以太网支持的现场总线在三个非常重要的方面取得了突破。

实时以太网标准，如用于运动控制的EtherCAT和用于视觉的GigE正在交付:

• 提高质量
• 增加吞吐量性能
• 大幅节省成本

SMT市场中的3个最重要的分化点的第三次Trifecta促进了软动作控制平台架构的综述。我们大多数客户都接受了伺服驱动器基础设施的单一来源，以便可以优化设备。使用EtherCAT和GigE，供应商可以混合和匹配，没有专有的IO卡和网络电缆 - 只是以太网。有关更多信息，请阅读5个基于实时以太网的现场总线。

为了从这些实时以太网标准中获得优化的价值，客户现在正在评估和拥抱KINGSTAR软运动控制平台。这个平台提供了我们的客户在SMT市场上享有的所有好处，但在一个开放的，基于标准的，即插即用的模型十年或更久。因此，设备制造商不需要依赖单一的伺服驱动制造商，而是可以将合适的伺服应用到合适的工作中，而不是因为它们被锁定在一个特制的平台上，而削弱或压制某个操作。

与我们的客户的实现一样，金斯塔尔软动作直接在PC上运行，但它可以节省资金，因为它使用了NIC卡来用于I / O，并使用强大的EtherCAT协议将您从专有和昂贵的硬件释放中释放您。随着KINGSTAR软动作，运动控制工程师可以在“即插即用”环境中设计，开发和集成基于PC的机器控制器，以进行整合，廉价和可扩展的运动控制。

Kingstar SMT客户的结果
随着金席公司，日本领先的SMT公司已实现显着，可衡量的结果。KINGSTAR允许所有SMT客户在技术曲线上留在质量，精度，小型化，产量，元件多样性，板尺寸变化和性能方面，所有这些都转化为成功提供世界级机器的能力。虽然不同的指标与不同的组织或多或少相关，但每个客户都表现出前一代或竞争的等效式SMT机器，而不是运行KINGSTAR软运动平台。

平均而言，使用金席尔的SMT公司可以期待：

降低成本

• 整体运动计算基础设施的成本降低25%或更多
• 仅使用KINGSTAR RTOS，每台SMT机器的直接计算成本减少$1,230
• 约。$ 3,620降低每SMT机器的直接计算成本，带金斯特PLC，柔软的运动和以太网
• 每台机器每年减少$5,000的间接成本，因为易于组装和维护
• 在同一计算平台上执行视觉和激光系统的能力，将成本降低25％

提高了生产率

• 提高拣选和放置的可靠性从99.5%到99.98%，由于RTOS的能力，利用更快的PC和网络
• 由于windows平台的易用性，安装时间缩短了50%。在某些情况下，产品更换可以在2分钟内完成，而不是20-60分钟
• 在不改变RTOS架构的情况下，每一代机器每小时的组件位置或组件密度提高10%以上
• 由于RTOS体系结构的可扩展性，通过加倍波束和磁头，可以将生产能力和电路板提高一倍
• 潜力实现高达200,000个芯片每小时（CPH）的生产力（CPH），紧凑型平台上最快的SMT速度

虽然个别结果取决于每个公司的情况，上述结果已被金星SMT客户一致证明。

结论
KINGSTAR是下一代的软运动控制平台，适用于任何机器的自动化。主要架构是根据从SMT行业学到的最佳实践设计的，并经过调整，以利用EtherCAT和GigE愿景等新兴的实时以太网标准。有了KINGSTAR，客户已经获得了差异化的优势:质量、性能、易用性、上市时间和成本。