CAM 工序自動化簡介

CAM 工序自動化簡介

雖然CAM系統在PCB業界中不斷增加，但是為甚么還有很多廠商不愿意把工序自動化呢？有些相信他們現有的CAM軟件已可達到要求、并不需要自動化。其它的則缺乏重點，無法界定甚么工序需要自動化，或者無法產生他們所需要的自動化軟件。

無可置疑，一些走在前端的廠商已正在享受工序自動化帶來的極大的好處，包括提升產能、增進數據質量和縮短培訓時間。

第一個問題要問的是：為甚么需要自動化？為甚么CAM系統就不能配備所有所需的自動化功能，而我只需要按正確的鍵鈕來達到自動化？要答復這些問題是很容易的。世上沒有一個人是用同一樣的方法來做同一件事的。每一個廠商都用很不同的方法來使用CAM系統。舉個例子：在排板的時候，每一個廠商都用很不同的符號、靶標、字符等，放在不同的板邊位置。這就是為甚么CAM系統只能提供基本的功能，讓用戶加入這些數據而沒有自動化的功能。
CAM工序自動化所帶來的好處
提升產量：無論有多少層的排板，自動化可以把一小時的排板時間縮短到三分鐘。
資料質量：所有數據都用同一種方法來處理。
操作者的培訓：當大部分的工序已經自動化時，培訓一個新的操作人員是一件很容易的事情。工作流程和工序都已在軟件內定義好，操作人員只要作出幾項決定便可完成復雜的工序。

一個好的自動化需要甚么樣的條件呢？明顯的，如果CAM系統提供script 功能的話，我們便能完成基本的自動化。自動化可以達到甚么樣的程度，完全依賴CAM數據庫內所能儲存的資料質和量。例如要寫出把某個鉆孔層內的資料分為導通孔和非導通孔的話，只要數據庫內已能把導通孔和非導通孔分類，這就變成易如反掌。只要把script 寫成為把所有導通孔從該鉆孔層拷貝到新的導通孔層便可。這步驟可以重復用在產生非導通孔層上。

一個好的CAM系統可以讓用戶為鉆孔和其它數據定義成不同的參數，好像孔徑、坐標等。它更可根據不同的客戶名稱、操作人員或時限來區分不同的料號。這些都是一個好的自動化程式必備的數據，自動化程序員可很容易從數據庫內得到正確的數據。

Script 是怎樣工作的？

最容易的方法是用line-mode 指令；文字形式的指令已能代替CAM 系統內每一個鼠標的動作。 如要打開一個料號的話，可用COM open_job,job=12022 便成。第一部分內的 “COMopen_job” 告訴系統要怎么做(在這例子代表打開料號) 。第二部分內的告訴系統要處理甚么資料 (在這例子代表料號名稱為12022) 。同樣的道理，如要在坐標 (4.6; 4.4) 加上100mils 的圓盤，可用指令：COM dd_pad,x=4.6,y=4.4,symbol=r100,polarity=positive 來實現。為了幫助自動化程序員從幾千個CAM系統所提供的指令中找出所需的功能，指令記錄功能可記錄所有執行過的動作，繼而把它們變成line-mode 格式，程序員就可以運用把它們 化為自動化的內容。
圖一、Genesis 指令記錄器
現在你已有指令可以在script 內執行。這個script 只有對這一個特定的料號有效；這時，你需要產生一個在每一個料號都可以用的script。
這就是script 語言產生的原因。你需要建立一些變量、做一些計算、寫一些if-then-else 的句子； 還有產生一些循環、目錄、列陣種種。舉一個簡單的用C-Shell script 語言寫的例子，可
讓大家了解一下：
圖二中的程序可從數據庫讀進排板大小，然后在每一層的左下角和右上角距離0.5mil 板邊的地方放一個100mil 的圓盤。
DO_INFO -t step -e $JOB/$STEP ## 從數據庫中讀取有用的數據
MATH x1 = $gPROF_LIMITSxmin + 0.5 #### 計算X 和Y 坐標
MATH y1 = $gPROF_LIMITSymin + 0.5 #### 在Xmin 和Ymin 加上0.5
MATH x2 = $gPROF_LIMITSxmax - 0.5 #### 在Xmax 和Ymax 減去0.5
MATH y2 = $gPROF_LIMITSymax - 0.5 #### 結果存在x1, y1, x2 和y2 變數中
### 顯示每一層和在已計算的坐標上
### 加上100 mils 的圓盤
foreach layer ($gLAYERS_LIST)
COM display_layer,name=$layer,display=yes,number=1
COM work_layer,name=$layer
COM add_pad,x=$x1,y=$y1,symbol=r100,polarity=positive
COM add_pad,x=$x2,y=$y2,symbol=r100,polarity=positive
end

　　該用哪個script 語言？
　　你可以用任何一種程序語言來作為script 語言。但最被普遍接受的是通譯程序而不是需要被編譯的程序。通譯程序可直接被執行；但是編譯程序(像C、C++、Java 等) 必須在被執行前 先被翻譯(編譯)成機器語言。它們比較難學，沒有line-mode 編輯器，故此是一種難以引起大家 興趣的script 語言。
　　市場上你可以考慮用不同的script 語言：C-shell, Tcl/Tk, Perl 和Python (還有很多其它的語言 ，在此不作探討)。C-Shell 是被公認為最容易學的語言。它擁有非常簡單而有限的指令，足夠 讓你可以寫出大部分的自動化程序。偶爾你需要其它的小工具awk 或sed 來幫忙，但整體來說，C-Shell 的標準工具已能符合一般要求。你更可以用Genesis 的表格功能和內含的GUI來設 計用戶接口。
　　其它的程序語言，好像Perl, Python 和Tcl/Tk，具備更強大的功能，每一個都提供類似的工具 和能力。我可以再寫十頁來比較它們的優缺點，但這只會令我們迷路；在CAM自動化程式語言中，它們都是大同小異。這三種語言提供比較好的工具：好像列陣和子程序、還可產生用戶接口，讓用戶預先輸入參數和選擇 。

　　甚么工作可被自動化？
　　理論上，你可以把CAM從輸入到輸出的每一步都可以自動化，問題是當中需要考慮的事情實在太多。制程常常在被改變、輸入數據變化無常、更甚者常常會有特殊情況出現，而這一切都末在當初寫程序時考慮到的。
　　第一步最容易自動化的是重復的工序，它們可被定義成流程圖，配上固定的步驟和怎樣執行每一步便可。典型的步驟包括：
生成排板
計算銅面積
產生覆蓋層
層內分析 (為報價或量產)
PCB編輯
網絡比較
輸出至不同格式
數據庫管理及其它

　　為了簡化程序，你可以從CAM流程中的單一的script 開始。然后把每一個小script 連系在workflow上，CAM 工程師只需按正確的次序執行便可。你更可以防止他們在錯誤的時候按錯誤的鍵。就算有些工序需要手動處理，script 也可以預先打開正確畫面及顯示相關層的數據。當手動處理完成后，script 只需要跑一個檢查程序去確認手動處理沒有造成新的設計和網絡問題。
　　以下例子是典型的CAM料號輸入流程。左邊的按鈕是操作人員必須執行的動作，這動作被連系到script 去執行所需的介入或非介入工序。當完成工序后，該按鈕的底盤顏色會改變，操作人員的數據和執行時間都被自動記錄在案。你可以用Genesis 的workform來設計用戶接口或沿用Tcl/Tk 的接口設計工具亦可。

掛接程序
　　Script 可連系到每一個被執行的指令，這些小script 名為掛接程序。它們可被特殊指令激活(好像：打開料號、加圖盤或儲存料號等) ，這些掛接程序可改變指令的行為。例如我們可以把一個要求操作員輸入密碼的script 掛在打開料號指令上，這就可以控制操作員在打開料號時的權限。
　　另舉一例：一個跑網絡檢查的小script 可以掛接在儲存料號指令上，這便可保障該料號在儲存前網絡是正確的。如果網絡出現偏差，系統會拒絕儲存指令，要求操作員去檢查網絡。
　　總結
　　很多PCB制造商已經成功的完成了絕大部份CAM制程的自動化。每一天，他們還是繼續投資在自動化上。在程序人員的培訓和自動化維護的投資，都已回報在顯著增加的生產量，繼而引發出更好、更快、更精確的CAM制程和產品。