CN101986317B

CN101986317B - 电子整机smt生产线虚拟制造系统及其实现方法

Info

Publication number: CN101986317B
Application number: CN 201010552693
Authority: CN
Inventors: 龙绪明; 黄昊; 钱佳敏; 陈恩博; 詹明涛; 朱小红; 周涛; 林建辉; 曹宝江; 崔晓璐; 王帅; 倪伟全; 李新茹; 戈广来; 张冬林
Original assignee: CHANGZHOU AUTOSMT INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHANGZHOU AUTOSMT INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2030-11-19
Also published as: CN101986317A

Abstract

本发明涉及一种电子整机SMT生产线虚拟制造系统及其实现方法，根据组装方式和自动化程度，设计SMT生产线工艺流程和参数，并且3D动画显示SMT生产线工艺流程；再读入EDA设计文件，进行市场上主流机型的关键设备的摸拟编程，并将数据输入到组装数据库中；再在VC++6.0环境下采用面向对象技术和OpenGL技术，自动进行SMT关键设备机构工作过程3D仿真；并可自动进行制造性分析。本发明能在最短时间内为SMT生产线和关键设备程序设计的数据修改提供直观依据，以达到开发周期短、成本低、生产效率高的目的。

Description

电子整机SMT生产线虚拟制造系统及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种电子整机SMT生产线虚拟制造系统及其实现方法。

背景技术

虚拟制造(Virtual Manufacturing，VM)是实际制造在计算机上的本质实现，采用计算机建模与仿真技术，通过三维模型及动画或虚拟现实，实现产品的设计、工艺规划、加工制造、质量检验等产品制造的本质过程，以增强制造过程各级的决策与控制能力。表面组装技术(Surface Mounting Technology，SMT)被誉为电子工业第四次革命，SMT生产线是电子整机制造的主体和核心，SMT生产线主要设备包括：贴片机、丝印机、点胶机、回流焊炉、波峰焊炉和AOI测试机等。

电子产品在组装生产之前，制造工程师必须对SMT生产线主要设备编程并反复试生产，以确保操作规程的可行性和正确性，反复修改直到最后定型，再投入实际的批量生产。这样就使得生产准备时间很长，投入资金很大。随着市场竞争的加剧，产品交货周期必须缩短，生产成本必须控制。目前，国内外均是针对单台设备(主要是贴片机)开发离线编程系统，只能缩短设备CAM编程时间，还需反复试生产。因此如果可以提供一套电子整机SMT生产线虚拟制造系统及其实现方法，按照所设计的SMT关键设备的摸拟程序，能3D动画模拟SMT关键设备工作过程，能实时、并行地模拟出其未来组装全过程及对设计的影响，预测PCB组装的性能、成本和可制造性，从而有助于更有效、更经济灵活地组织生产，使工厂和车间的资源得到合理配置，使生产布局更合理、更有效，以达到开发周期短、成本低、生产效率高的目的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种电子整机SMT生产线虚拟制造系统及其实现方法，该系统根据EDA设计的电子整机板级电路，能3D可视化模拟SMT生产线工艺过程；按照所设计的SMT关键设备的摸拟程序，能3D动画模拟SMT关键设备工作过程，在3D仿真过程中对摸拟编程的错误进行检测，实时提示和存档。该系统在最短时间内为SMT生产线和关键设备程序设计的数据修改提供直观依据，以达到开发周期短、成本低、生产效率高的目的。

本发明所采用的技术方案为：一种电子整机SMT生产线虚拟制造系统，该系统包含5个模块：

1、EDA输入模块：读入EDA设计文件，从中提取PCB板设计的信息；

2、SMT生产线工艺可视化仿真模块：根据PCB组装方式和生产线自动化程度，设计SMT生产线工艺流程和参数，并且3D动画显示SMT生产线工艺流程；

3、SMT关键设备摸拟编程与加工过程3D可视化仿真模块：在VC++6.0环境下，先读入EDA设计文件，再由工程师进行CAM模拟编程，系统自动生成贴装顺序程序文件，并将数据存入贴装数据库中；系统采用3DMax、UG、ProE等建模软件工具，建立SMT关键设备的仿真模型，再在VC++6.0环境下采用面向对象技术和OpenGL技术自动进行SMT关键设备静态3D仿真；采用图形变换技术和双缓存技术，并按照所设计的SMT关键设备的CAM模拟程序，系统自动进行SMT关键设备机构工作过程3D动画仿真。SMT关键设备包括：丝印机、点胶机、贴片机、回流炉、波峰焊、AOI测试机等。

4、可制造性分析模块：根据CAM程序文件、组装数据库和规则数据库的可制造性参数比较，在3D仿真过程中对SMT关键设备编程的错误进行检测，实时提示和存档；规则数据库是系统各种关键设备的SMT技术工艺要求建立的，包括：丝印规则库、贴片规则库、点胶规则库、回流焊规则库、波峰焊规则库、AOI规则库，可制造性参数是各种关键设备的关键SMT技术工艺要求参数。例如进行贴片机模拟编程时，CAM程序文件若没有标号定位编程，组装数据库就没有相应标号定位的数据，比较组装数据库与规则数据库的数据，即可检测出错误，并在进行3D仿真过程的同时，直观显示错误位置和类型。

5、组装数据库模块：工程师进行SMT关键设备模拟编程和建立CAM程序文件同时，系统自动生成组装数据库，包括：丝印数据库、贴片数据库、点胶数据库、回流焊数据库、波峰焊数据库、AOI数据库。组装数据库主要用于SMT关键设备加工过程可视化仿真和可制造性分析。

EDA输入模块输出端连接SMT关键设备摸拟编程与3D可视化仿真模块，SMT关键设备摸拟编程模块输出端连接组装数据库模块，组装数据库模块输出端连接关键设备3D仿真模块和可制造性分析模块。

同时，本发明还提供了一种利用电子整机SMT生产线虚拟制造系统实现电子整机SMT生产线虚拟制造的方法，该方法包括以下步骤：

1)EDA输入模块读入EDA设计文件，从中提取PCB板设计的信息；

2)SMT生产线工艺可视化仿真模块根据PCB组装方式和生产线自动化程度，设计SMT生产线工艺流程和参数，并且3D动画显示SMT生产线工艺流程；

3)SMT关键设备摸拟编程与加工过程可视化3D仿真模块先读入EDA设计文件，进行模拟编程，自动生成贴装顺序程序文件，并将数据存入贴装数据库中；根据3DMax、UG或ProE建模软件工具，建立SMT关键设备的仿真模型，再在VC++6.0环境下采用面向对象技术和OpenGL技术进行SMT关键设备静态3D仿真；采用图形变换技术和双缓存技术，并按照所设计的SMT关键设备的CAM模拟程序，进行SMT关键设备机构的工作过程的3D动画仿真；

4)可制造性分析模块是根据CAM程序文件，比较组装数据库的参数和规则数据库的可制造性参数，在SMT关键设备3D仿真过程中对SMT关键设备编程的错误进行检测，实时提示和存档。

本发明SMT关键设备模拟编程系统采用VC++6.0模拟真实SMT关键设备的界面、编程过程和CAM模拟程序。SMT关键设备模拟编程包括：丝印机模拟编程、点胶机模拟编程、贴片机模拟编程、回流炉模拟编程、波峰焊模拟编程、AOI测试机模拟编程。

本发明SMT关键设备加工过程可视化3D仿真系统包括：丝印机3D仿真、点胶机3D仿真、贴片机3D仿真、回流炉3D仿真、波峰焊3D仿真、AOI测试机3D仿真。每种类型又分为静态仿真和动画仿真，静态仿真包括外部和内部静态仿真，可缩放、旋转、平移；动画仿真可按照所设计的CAM模拟程序，可以将SMT关键设备的机构的工作过程在计算机上以直观、生动、精确的方式呈现出来，以在计算机上模拟贴片机的工作过程的方式取代传统的试机过程，节省了大量的时间和生产成本。

本发明的有益效果是：1)本发明提供一套电子整机SMT生产线虚拟制造系统及其实现方法，能设计和3D动画显示整体SMT生产线工艺流程，按照所设计的SMT关键设备的摸拟程序，能3D动画模拟SMT关键设备工作过程；以在计算机上模拟SMT关键设备的工作过程的方式取代传统的试机过程，节省了大量的时间和生产成本；2)本发明SMT关键设备模拟编程系统采用VC++6.0模拟真实SMT关键设备的界面、编程过程和CAM模拟程序。不仅仅是贴片机离线编程系统，还包括所有SMT关键设备模拟编程：丝印机模拟编程、点胶机模拟编程、贴片机模拟编程、回流炉模拟编程、波峰焊模拟编程、AOI测试机模拟编程；3)本发明SMT关键设备加工过程可视化仿真系统包括所有SMT关键设备，不仅仅是静态仿真，还可以自动将SMT关键设备的机构的工作过程在计算机上以直观、生动、精确的方式呈现出来，并在进行3D仿真过程的同时，自动直观显示模拟编程的错误。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明电子整机SMT生产线虚拟制造系统的结构图和实现方法的流程图；

图2为本发明的SMT生产线工艺可视化仿真方法的流程图；

图3为本发明SMT关键设备摸拟编程与加工过程可视化仿真方法的流程图；

图4为本发明可制造性分析方法的流程图。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

本实施例为一种电子整机SMT生产线虚拟制造系统，如图1所示系统结构和实现方法的流程图，包括：

1)EDA输入模块：读入EDA设计文件，从中提取PCB板设计的信息；

2)SMT生产线工艺可视化仿真模块：根据PCB组装方式和生产线自动化程度，设计SMT生产线工艺流程和参数，并且3D动画显示SMT生产线工艺流程；

3)SMT关键设备摸拟编程与加工过程可视化3D仿真模块：SMT关键设备包括：丝印机、点胶机、贴片机、回流炉、波峰焊、AOI测试机等；系统先读入EDA设计文件，进行模拟编程，自动生成贴装顺序程序文件，并将数据存入贴装数据库中；再在VC++6.0环境下采用面向对象技术和OpenGL技术，按照所设计的SMT关键设备的摸拟程序，进行SMT关键设备机构工作过程3D动画仿真；

4)可制造性分析模块：根据CAM程序文件、组装数据库和规则数据库的可制造性参数比较，在3D仿真过程中对SMT关键设备编程的错误进行检测，实时提示和存档。规则数据库包括：丝印规则库、贴片规则库、点胶规则库、回流焊规则库、波峰焊规则库、AOI规则库；

5)组装数据库模块：包括：丝印数据库、贴片数据库、点胶数据库、回流焊数据库、波峰焊数据库、AOI数据库。组装数据库主要用于SMT关键设备加工过程可视化仿真和可制造性分析。

所述系统进行电子整机SMT生产线虚拟制造的实现方法，该方法包括以下步骤：

1)EDA输入模块读入EDA设计文件，从中提取PCB板设计的信息；

2)SMT生产线工艺可视化仿真模块根据PCB组装方式和生产线自动化程度，设计SMT生产线工艺流程和参数，并且3D动画显示SMT生产线的工艺流程；

3)SMT关键设备摸拟编程与加工过程可视化3D仿真模块先读入EDA设计文件，进行模拟编程，自动生成贴装顺序程序文件，并将数据存入贴装数据库中；根据3DMax、UG、ProE等建模工具，建立SMT关键设备的仿真模型，再在VC++6.0环境下采用面向对象技术和OpenGL技术进行SMT关键设备静态3D仿真；采用图形变换技术和双缓存技术，并按照所设计的SMT关键设备的CAM模拟程序，进行SMT关键设备机构工作过程3D动画仿真；

4)可制造性分析模块根据CAM程序文件、组装数据库和规则数据库的可制造性参数比较，在3D仿真过程中对SMT关键设备编程的错误进行检测，实时提示和存档。

图2则是本发明的SMT生产线工艺可视化仿真方法的流程说明：根据PCB组装方式和生产线自动化程度，选择设计SMT生产线工艺流程和参数，并且3D动画显示SMT生产线的工艺流程。

图3则是本发明的SMT关键设备摸拟编程与加工过程可视化仿真方法的说明：采用VC++6.0模拟真实SMT关键设备的界面、编程过程和CAM模拟程序。SMT关键设备模拟编程包括：丝印机模拟编程、点胶机模拟编程、贴片机模拟编程、回流炉模拟编程、波峰焊模拟编程、AOI测试机模拟编程。

SMT关键设备加工过程可视化仿真系统包括：丝印机3D仿真、点胶机3D仿真、贴片机3D仿真、回流炉3D仿真、波峰焊3D仿真、AOI测试机3D仿真。每种类型又分为静态仿真和动画仿真，静态仿真包括外部和内部静态仿真，可缩放、旋转、平移；动画仿真可按照所设计的CAM模拟程序，可以将SMT关键设备的机构的工作过程在计算机上以直观、生动、精确的方式呈现出来。具体3D仿真方法是首先将贴片机模型的3DS文件转换成OpenGL模型文件，进行贴片机3D静态仿真；再将贴装顺序程序文件转换成贴装仿真链表文件，采用图形变换技术和双缓存技术进行贴装动画3D仿真。

图4则是本发明的可制造性分析方法的流程说明：根据CAM程序文件，比较组装数据库的参数和规则数据库的可制造性参数，在3D仿真过程中对SMT关键设备编程的错误进行检测，实时提示和存档。

以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。

Claims

1.一种电子整机SMT生产线虚拟制造系统，其特征在于该系统包含：

EDA输入模块：读入EDA设计文件，从中提取PCB板设计的信息；

SMT生产线工艺可视化仿真模块：根据PCB组装方式和生产线自动化程度，设计SMT生产线工艺流程和参数，并且3D动画显示SMT生产线工艺流程；

SMT关键设备摸拟编程与加工过程可视化3D仿真模块：SMT关键设备包括：丝印机、点胶机、贴片机、回流炉、波峰焊和AOI测试机；系统先读入EDA设计文件，进行模拟编程，自动生成贴装顺序程序文件，并将数据存入贴装数据库中；再在VC++6.0环境下采用面向对象技术和OpenGL技术，按照所设计的SMT关键设备的摸拟程序，进行SMT关键设备机构工作过程3D动画仿真；

可制造性分析模块：根据CAM程序文件，比较组装数据库的参数和规则数据库的可制造性参数，在3D仿真过程中对SMT关键设备编程的错误进行检测，实时提示和存档；

组装数据库模块：包括丝印数据库、贴片数据库、点胶数据库、回流焊数据库、波峰焊数据库和AOI数据库；

所述的EDA输入模块输出端连接SMT关键设备摸拟编程与加工过程可视化3D仿真模块，所述的SMT关键设备摸拟编程与加工过程可视化3D仿真模块中的SMT关键设备摸拟编程模块连接组装数据库模块、SMT关键设备加工过程可视化3D仿真模块和可制造性分析模块。

2.如权利要求1所述的一种电子整机SMT生产线虚拟制造系统，其特征在于：根据EDA设计的电子整机板级电路，能3D可视化模拟SMT生产线的工艺过程；按照所设计的SMT关键设备的摸拟CAM程序，能3D可视化模拟SMT关键设备机构的工作过程，在3D仿真过程中对摸拟编程的错误进行检测，实时提示和存档。

3.一种利用如权利要求1所述系统实现电子整机SMT生产线虚拟制造的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1）EDA输入模块读入EDA设计文件，从中提取PCB板设计的信息；

2）SMT生产线工艺可视化仿真模块根据PCB组装方式和生产线自动化程度，设计SMT生产线工艺流程和参数，并且3D动画显示SMT生产线工艺流程；

3）SMT关键设备摸拟编程与加工过程可视化3D仿真模块先读入EDA设计文件，进行模拟编程，自动生成贴装顺序程序文件，并将数据存入贴装数据库中；根据3DMax、UG或ProE建模软件工具，建立SMT关键设备的仿真模型，再在VC++6.0环境下采用面向对象技术和OpenGL技术进行SMT关键设备静态3D仿真；采用图形变换技术和双缓存技术，并按照所设计的SMT关键设备的CAM模拟程序，进行SMT关键设备机构的工作过程的3D动画仿真；

4）可制造性分析模块是根据CAM程序文件，比较组装数据库的参数和规则数据库的可制造性参数，在SMT关键设备3D仿真过程中对SMT关键设备编程的错误进行检测，实时提示和存档。

4.如权利要求3所述的实现电子整机SMT生产线虚拟制造的方法，其特征在于：所述的SMT关键设备模拟编程采用VC++6.0模拟真实SMT关键设备的界面、编程过程和CAM模拟程序；SMT关键设备模拟编程包括：丝印机模拟编程、点胶机模拟编程、贴片机模拟编程、回流炉模拟编程、波峰焊模拟编程和AOI测试机模拟编程。

5.如权利要求3所述的实现电子整机SMT生产线虚拟制造的方法，其特征在于：所述的SMT关键设备摸拟编程与加工过程可视化3D仿真模块的仿真包括：丝印机3D仿真、点胶机3D仿真、贴片机3D仿真、回流炉3D仿真、波峰焊3D仿真和AOI测试机3D仿真，每一个仿真又分为静态仿真和动画仿真，静态仿真包括外部和内部静态仿真，可缩放、旋转、平移；动画仿真可按照所设计的CAM模拟程序，能3D可视化模拟SMT关键设备的机构的工作过程。

6.如权利要求3所述的实现电子整机SMT生产线虚拟制造的方法，其特征在于：所述的组装数据库包括：丝印数据库、贴片数据库、点胶数据库、回流焊数据库、波峰焊数据库和AOI数据库，组装数据库用于SMT关键设备加工过程可视化仿真和可制造性分析。

7.如权利要求3所述的实现电子整机SMT生产线虚拟制造的方法，其特征在于：所述的规则数据库包括：丝印规则库、贴片规则库、点胶规则库、回流焊规则库、波峰焊规则库和AOI规则库。