研祥工控机IPC-820在自动化LED固晶机系统中的应用

在全球大力推动节能减排、积极应对气候变化的形势下，我国提出了单位GDP能耗降低、主要污染物排放减少的目标，与此同时，很多国家纷纷出台淘汰白炽灯路线图，我国也将会于2016年全面禁止各种瓦数的白炽灯市面销售，这无疑给我国的LED推广及普及应用提供了巨大的市场机遇。

作为目前全球最受瞩目的新一代光源，LED因其高亮度、低热量、长寿命、无毒、可回收再利用等优点，被称为是21世纪最有发展前景的绿色照明光源。我国的LED产业起步于20世纪70年代，经过近40年的发展，现已形成上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家庄7个国家半导体照明工程产业化基地，产品广泛应用于景观照明和普通照明领域，我国已成为世界第一大照明电器生产国和第二大照明电器出口国；虽然LED行业面临激烈竞争、核心技术受制于人、产学研松散、标准体系不完备的严峻格局，但是政府招标如火如荼、禁白补贴大步迈进、上游技术国产化突破、下游管道猛烈进展……也让该行业看到了未来的光明。

LED产业链的中游封装技术（固晶机、焊线机、点胶机等）基本掌握在中国大陆和台湾地区的企业手中，减少人力、提高产品一致性、提高产品质量、更适合大批量生产、降低生产成本、提高生产效率成为这些企业追求的目标，而自动化的生产设备为这些企业提高生产效率、降低成本、提高产品的一致性提供了有效保障，从而切实有效的提高了企业的竞争力，尤其是要提高产品精度，不使用自动化生产，根本就无法满足生产需要。

二、 系统要求

1.整个系统设备要求长时间工作，由主控设备来控制整机设备的运行，对主控设备的可靠性要求较高，主控设备一般采用工控机，商用机一般不会考虑；

2.主控设备安装于高速、精准的自动化的终端设备中，终端设备一般放置于LED颗粒封装厂工作车间内，且带有X、Y、Z轴控制马达、吸晶摆臂机械手自动输送系統、自动传动系统，受振动、灰尘等恶劣环境影响较大；

3.因为需要连接网络摄像机，一般需要2-4个网口；

4.因为要扩展一些应用卡，需要1-2个PCI扩展槽位；

5.因为要调试设备、设置参数、显示结果、接外设等，所以VGA接口、PS2接口、COM接口、USB接口是必须的；

6.应用程序全中文界面、操作简单，要求操作系统一般为Windows XP； 

7.主控系统要完成信息的采集、处理、分析、传输通信等功能，CPU性能不能太低，但是一般也不要求太高，适用即可。

三、 系统描述

固晶机系统的运动控制系统一般采用基于PCI总线的运动控制卡与工控机相结合的方案，气动部分和机器视觉部分也是通过PCI总线实现相互间的数据通讯，通过图像识别系统、运动控制和气动抓取等模块系统相结合，实现了基于机器视觉的自动LED固晶控制的全自动高速固晶功能，采用了模糊控制算法和高精度数字伺服控制方式，实现了固晶机控制中多轴、运动时序配合、高精度、高速度的运功控制。系统以Windows为平台，采用了可视化用户界面程序，人机界面友好。

LED固晶机的主要功能是实现LED晶片的自动键合和缺陷晶片的检测，在把晶片从晶片盘吸取后，贴装到PCB上去。由上料机构把PCB板传送到工作台夹具上的工作位置，再由点胶机构将PCB板上需要键合的晶片的位置点胶， 然后键合摆臂从原点位置运动到吸取晶片的位置，晶片放置在薄膜支撑的扩张器晶盘上，键合臂到位后键合臂吸嘴向下运动顶针向下运动顶起晶片，在拾取晶片后键合臂返回原点位置（漏晶检测位置），键合臂在从原点位置运动到键合臂位置，吸嘴向下键合晶片后键合臂再次返回原点位置，这样就实现了一个完整的固晶节拍。当一个节拍运行完成后，由机器视觉系统检测到晶片下一个位置的数据，并把数据传送给晶片盘的电机，电机走完相应的距离后使晶盘的下一个晶片到达键合臂拾取晶片位置。PCB板的点胶键合位置也完成同样类似的过程，直到PCB上所有的点胶位置都固晶完毕，再由传送机构把固晶后PCB板从工作台移走，并装上新的PCB板开始下一轮工作循环.....。

四、 系统框图

五、 项目产品清单

主控设备：研祥EPE整机IPC-820

该主控设备的主板是一款采用Intel®H61芯片组，支持Intel®LGA1155封装双核、四核I3、I5、I7等系列CPU的高性能平台；支持2条800M/1066M/1333M的DDR3内存条，总容量最大支持16GB；板载2个10/100/1000Mbps网络接口；支持VGA+VGA、VGA+DVI双显示功能；支持4个SATA接口；10个USB 2.0接口、2个串口（其中1个支持RS-232/RS-422/RS-485）、1个并口等丰富的I/O接口。

该整机机箱是一款4U 19＂上架机箱，该机箱采用1.2mm厚的优质钢板成型，喷涂高温烘烤漆，结构坚固。具有优良的散热、抗振及抗幅射性能。可以满足振动、电磁干扰等严酷工作环境的使用， 该主控设备的CPU板及底板采用研祥EPE总线设计，CPU板与底板间连接全采用CPCI针孔连接器来实现。

六、 EVOC产品优势

1.整机系统采用研祥EPE总线设计，CPU板与底板间采用CPCI针孔连接器相连，360度全包围接触，具有高度气密性、防腐防氧化性、防尘性等，解决了在多尘、潮湿、高/低温、腐蚀等各种工业恶劣环境下工作时连接器接触面间易堵塞、氧化或发霉而造成的电气接触不良，彻底消除金手指连接在实际使用中所有的不良表现，保证了工控机工作的可靠性；

2.CPU板一旦安装到位，CPCI针孔连接器公母头接触面间不会发生相对位移，不会产生相对摩擦，不会损伤导电层，提升了系统抗振动和冲击的能力，保证设备在振动环境下长时间可靠工作的要求；

3.独特的CPU背板支架设计，将CPU散热器重量转架到金属机箱上，避免CPCI针对连接器间接触力的不平衡，同时使两个连接器间更加稳固，不会产生相对位移，进一步提高了整机在振动环境下可靠工作的能力； 

4.EPE总线计算机解决了传统金手指工业计算机平台无法通过底板供电，造成机箱走线复杂；EPE总线定义PS－ON#，5V SBS(2A)等信号，12V电源有5个管脚可承受7A电流，避免使用ATX电源时底板与CPU板之间控制连线；

5.EPE总线系统扩展接口在信号分布上优先考虑高速控制信号走线，设置地信号和高速控制信号的针脚相邻, 避免由于信号传输线上存在较大的分布电容的影响，从而增强了信号的完整性，增强了EMC性能，增强了高速信号对地的参考和屏蔽作用，使得PCI、PCIE扩展信号质量得到大大改善，保证了系统的可靠性；

6.整机系统采用了研祥独创的“工业计算机运行状态实时监控智能系统”，它可以实时的监控系统关键器件温度及运行的内部环境温度，并能实时通过计算机技术根据温度状况来控制散热器件智能工作,根据不同的CPU温度，温控风扇会有不同的转速调节与之对应，在此过程中，操作人员同时可以直接实时查看到变化中CPU内核温度，通过此智能交互系统，能有效防范系统过热运行，即使运行出现问题，也能在瞬间知道问题所在，为操作人员进行有效操作提供指南，避免其“知其然，不知其所以然”的尴尬境地。

8.整机系统采用注油减震垫对硬盘进行减震保护，在硬盘与其安装支架之间采用注油减震垫进行软连接，有效避免硬盘与支架在外界震动及冲击作用力下的相互硬碰撞，从而有力保护硬盘不被震动或冲击损坏；注油减震垫结构简单、适用宽温环境、使用寿命长、能对三维振动进行减震、兼容不同重量物体减震。

七、 结论

研祥EPE总线产品具备在恶劣工业环境下长时间无故障稳定工作的特性，能够很好的满足多尘、潮湿、高/低温、腐蚀、振动等各种严酷环境下对硬件的需求。