FLUX噴頭噴射路徑控制優化可行性报告.doc
FLUX噴頭噴射路徑控制優化可行性評估報告一.工藝流程描述PCBA經手插件后從底面上錫針對需上錫部分由波峰焊從底面噴助焊劑為了有效保護不需上錫元件通常采用專用治具即將PCBA放在專用治具上,隨著傳送帶將治具板傳送到波峰焊爐前.爐前感應到後,傳送到爐内,首先在治具底部噴塗助焊劑FLUX,隨著爐内傳動鏈條的轉動,治具板向前移動,噴頭縱向來回作往復運動在整個治具底面噴塗助焊劑之後,治具板傳送到爐内波峰焊一端,在治具開孔部分的零件上錫,冷卻後將插件固定.達到組裝的目的.二.問題描述如上圖所示治具,該治具是PTH段的專用治具,該治具採用專用材料制作,在上錫過程中只會在開孔地方上錫.但是目前噴塗助焊劑時,噴頭為縱向來回往復運動即將整個治具面噴完才能將開孔處全部噴到助焊劑.而需噴涂助焊劑僅為治具開孔部份<上圖紅框標注部份>,約占整個治具面積的1/4左右.而治具其它3/4部份則不需涂助焊劑.CNSBG各事業處目前平均每月助焊劑用量如下表物品名稱部門規格單位單價<元/L>平均每月耗用量<L>金額<元>合計助焊劑NSDI MFGI<D9-2F>Kester 959# <20L/桶>L27.813409455.4477850.4NSDI MFGI<D9-3F>Kester 959# <20L/桶>L27.81304084542.4Kester 955# <20L/桶>L27.294260116255.4Alpha 859 <20L/桶>L24.11202892NSDI MFGII<D10-3F>Kester 959# <20L/桶>L27.812005562Kester 955# <20L/桶>L27.294260116255.4Alpha 859 <20L/桶>L24.11202892CPEIKester 955# <20L/桶>L27.2954014736.6IPCBUSM816 <20L/桶>L25.62005120MBDKester 959# <20L/桶>L27.814320120139.2因此助焊劑浪費嚴重!存在較大的改善空間.三.改善目的優化噴頭噴射路徑,使噴頭只在治具上開孔的地方噴塗助焊劑,從而有效降低助焊劑之使用量。四.改善關鍵了解並掌握助焊劑噴頭的控制原理對治具的開孔區域進行有效的組合和劃分,建立優化後的助焊劑選擇噴塗控制模型,通過該模型控制並確定噴塗優化路徑,有效降低無效區域助焊劑的耗費量編寫相關機器控制程序PLC五.改善原則盡量在不改變現有機械運動方式的條件下,建立助焊劑選擇噴塗控制模型,優化噴塗控制操作後實現有效減少助焊劑用量,降低生産成本之目的。六.建模過程1.已知條件：錫焊機鏈條速度,V1鏈條勻速轉動,帶動治具板進入爐内 噴頭往返運行速度,V2平均速度 噴頭噴射FLUX的流量速度,xx/s治具本身的尺寸大小治具上各個待噴塗FLUX的開口的位置及大小2.已知噴頭現有作業方式：相對於PCB板傳送方向,FLUX噴頭做縱向往復運動。如下圖所示3.求解:噴塗FLUX區域的快速劃分建立劃分原則和區域合並原則噴頭噴涂FLUX的控制原則建立判斷條件和標準4.構建模型<1>治具面板基本信息處理：治具的尺寸和面積長度：Amm；寬度：Bmm；面積S=A*B相應地治具四個頂點的坐標為<0,0>,<0,B>,<A,B>,<A,0><2>治具面板上開口信息處理：治具上開口,共計有N個口,每個開口都為標準矩形,且各邊的尺寸通過測量已知關鍵點：如何觀測到治具上開口處每個點的坐標並有效分類記錄數據處理例如：開口K的四個頂點的在治具面上的坐標可以採用如下圖方法進行表示,並且,開口的長度=X2-X1；開口的寬度=Y2-Y1。構建治具面開口位置坐標矩陣如下：假設有N個開口,P= <P1,P2,P3,PN>T,則會有4N個頂點,每個頂點標記為：Pi=<Pi1, Pi2, Pi3, Pi4>,每個點的坐標記為：Pi1pix1, piy1,Pi2pix1, piy2,Pi3pix2, piy2,Pi4pix2, piy1信息處理方法：Pi<X1, X2,Y1, Y2><3>控制噴頭噴射FLUX的思路根據治具面開口各點的坐標信息,將得到橫向開口坐標信息與縱向的坐標開口信息。然後將這些信息經過處理就可以得到噴頭在治具面上有效噴塗的區域信息。噴頭的控制動作只有兩種P, S,P表示噴塗,S表示停止噴塗,因此,噴頭的控制時間分爲兩種TP, TS。根據治具面上的噴塗信息,結合傳送帶和噴頭的運動速度,就可以得到控制噴塗的倆個控制時間TP<tp1,tp2,tp3,.tpn>；TS<ts1,ts2,ts3,tsn,tsn+1>,綜合這倆個時間就得到噴頭運動的控制時間序列T<ts1,tp1,ts2,tp2,.,tsn,tpn,tsn+1>,控制信號序列C<0,1,0,.,0,1,0><其中：0表示S,1表示P>。<4>控制噴頭噴射時間計算模型：噴塗作業時,可調整控制的相關參數：a.噴頭的噴射寬度,假定為W0b.噴頭的噴射流量速度參數,假定為F0c.鏈條傳動速度假定為勻速,V1d.噴頭往返運動速度假定為勻速,V2通過計算得到控制噴頭作業的時間序列T<t1,t2,t3,tn>；控制序列C<0, 1, 0, 1, 0, 1, 0>。相關計算模型如下：治具面板基本信息,轉換計算得到噴頭往返行走路徑：二維à一維S<=B*A/ W0 如下圖所示：W0>=L1根據噴頭噴射寬度,計算得到總的噴塗作業控制時間：T= S/V2噴頭移動到開口處後每次噴塗的時間控制為：Tij= Hpi/V2,j=<pix2-pix1>/W0<i代表每次所噴的時間J代表每個開口所噴的次數>Hpi代表每個開口的寬度j代表每個開口所噴的次數通過治具面板開口信息計算得到噴頭有效噴射路徑：首先,找到治具面板内的開口範圍min<pix1>,max<pix2>；min<piy1>,max<piy2>其次,進行治具面板内的開口區域劃分關鍵點！劃分原則：規定倆個開口之間pi,pj的X軸相鄰距離最小劃分距離為W0,倆個開口之間的Y軸相鄰距離最小劃分距離為V2*T0T0為噴頭噴射最短控制時間。若：pjx2-pix1< Wpi+Wpj+W0且pjy2-piy1<<Hpj+Hpi>+ V2*T0,<wpi表示第I個開口的距離wpj代表第j個開口的距離。>則可認爲這倆個開口相連；可將這倆個開口和並成爲一個開口,其坐標為Pij<min<pix1,pjx1>,max<pix2,pjx2>min<piy1,pjy1>,max<piy2,pjy2>>通過這樣的方法對各開口倆倆之間進行計算比較判斷,逐步循環,直到最後得到的各個開口再無可以和並的爲止。最後將n個開口和並為m個m<=n。然後,計算得到噴頭在對一個治具板面進行噴塗作業時,噴頭每次從板的一端運行到另一端需要噴塗FLUX的時間序列Tk,k=1,2, A/ W0假設有m個開口位于某一段區域距離内,則時間序列Tk為Hp1/V2,Hpm/V2k=i最後,綜合所有這些噴塗時間序列Tk,就可以得到有效進行噴塗作業控制的時間序列TP<tp1,tp2,tp3,.tpn>,進而得到時間序列TS<ts1,ts2,ts3,tsn,tsn+1>。對機構進行相應地改動,並通過編寫相關機器控制程序PLC,將得到的控制噴頭噴射作業的時間序列T<ts1,tp1,ts2,tp2,.,tsn,tpn,tsn+1>轉換成控制噴頭噴射FLUX的控制信號。四.評估績效1.改善后需對波峰焊噴霧機進行改裝每台機器需投資45,000RMB. 以CNSBG D10-3F<NSDI MFGII>為例其共有6台波峰焊噴霧機每台改裝投資需45,000RMB,則一次性需投入45,000*6=27萬RMB.而優化噴涂路徑后每月約可節省1/2的助焊劑用量每月可節省助焊劑費用約為62,354RMB,假設不考慮資金的時間價值則投資回收期Pt=27000/62354=4.33月若20XX5月即可投入使用則至20XX年底D10-3F可節省助焊劑費用為23萬RMB.全年可節約RMB75萬左右.全部優化后CNSBG每年助焊劑費用約可節省RMB 286萬元.2該方案可推廣性強,可推廣至集團任何一台相同作業原理之設備上同時還可推廣到噴漆等相關屏蔽類產品.3.該方案可申請專利具有較大的無形效用與專利效益.FLUX噴頭噴射路徑控制優化. .
