基于外形数控程序的PCB Mapping可视化分析*

周进群，刘义亚，冯勇



基于外形数控程序的PCB Mapping可视化分析*

周进群，刘义亚，冯勇

（深南电路股份有限公司，广东 深圳 518000）

大数据分析是目前非常实用的一种分析手段，通过收集数据并对其进行清洗，能够获得大量的有效数据，对这些数据进行关联后通过分类、聚类、寻优等手段可获得人工无法发现的隐藏在数据中的一些问题及特性，从而为产品质量、生产效率等方面改善提供思路和方向，这也是各行各业都在不断推崇的一种分析途径。现阶段，PCB工厂数据追述困难，现有的数据收集系统只能记录追溯到批次，无法实现PNL及拼版追溯管理，且数据需经历多次记录汇总，才能录入系统中，工作效率十分低下，且存在数据丢失的风险，导致无法进行智能化管理。针对以上分析，现需根据外形数控的走刀程序结合二维码坐标程序进行mapping追溯管理系统开发，实现信息在线收集，利用成品拼版二维码实现拼版信息追溯，为后期大数据清洗、分析、关联、分类、聚类等操作提供基础，提高工厂的生产效率，为企业带来良好的效益。

大数据分析；PCB；Mapping；聚类

前言

随着科技不断进步，大数据分析成为目前最火热及使用的一种分析手段，通过对大数据进行分析处理获得隐藏在数据中的一些问题及特性，从而为改善提供方向，这也是各行各业都在不断推崇的一种分析途径。但大数据分析的基础是有有效的数据，其第一步也是十分重要的一步便是大数据收集，数据的有效性直接关乎到后期分析的结果。但目前PCB工厂订单多样，多为不规则版型，工程部无法统一给出Center档资料，且在开发过程中无法获取具体Set或者Pcs的边界，从而造成Mapping系统开发十分困难，目前，现有的数据收集系统只能记录追溯到批次，无法实现PNL及拼版追溯管理，且检验数据需经历多次记录汇总，才能录入系统中。经研究，外形数控加工设备会根据工程部做出的走刀程序进行加工并根据自己的设备规则生成数控程序，本文对该数控程序进行深入研究，推导出该数控程序规则后加以改进修改，从而还原出板件的拼版图，创建逻辑计算出Set范围并结合工程部给出的Pcs中心点资料，以c#为工具开发出mapping追溯管理系统，将检测数据进行分类存储管理，从而达到数据追溯及大数据收集的目的，为后期大数据分析操作提供基础，从而提高产品品质，降低成本，提高生产率。

1 外形数控程序解析

我司使用的外形数控设备的加工程序有其自身特定的规则，在无法详细解读其规则前无法对其有效利用，而由于PCB厂所生产的产品的多样性、多变性，导致PCB厂的mapping追溯管理系统开发困难，因此我司在现有的数控加工程序的代码基础上对其规则进行深入研究，并结合实际对其进行改进，从而生成属于我司的特有规则[1]。

外形数控设备中大多数规则都属于国际通用规则，符合国际通用标准，但偏移规则、镜像规则属于设备供应商自身定义的规则，目前所有需要的规则有M70、M80、M90规则，其中M70指的是第一块拼版以y=x线为镜像轴进行镜像变化，M80指的是第一块拼版以y轴为镜像轴进行镜像变化，M90指的是第一块拼版以x轴为镜像轴进行镜像变化，再结合其他国际通用准则并结合我司实际情况即可还原出拼版图[2]。

2 系统总体架构设计

图1 mapping追溯管理系统框架图

mapping追溯管理系统以外形数控加工程序及二维码坐标为基础[3]，在.NET框架基础上进行整个软件系统的构建，通过WebService进行数据的传输，基于现有MES系统架构上，构建出简单、直观、人性化的软件系统。主体框架如图1所示。

3 mapping追溯管理系统

通过以上分析，本文以PCB厂外形数控程序为基础，结合我司工程部生成的二维码坐标资料，以C#.NET为开发工具进行mapping追溯管理系统的开发[4]。根据业务部门对该系统的需求，整个软件系统包含三个模块：

（1）登陆模块；

（2）信息采集模块；

（3）拼版mapping处理模块。

3.1 登陆模块

运行软件，进入登陆模块（图2），扫描读取工卡号（或人员键盘手动输入工卡号），识别扫描枪回车符（或点击回车键）自动进入信息采集模块（图3）：

图2 登陆模块

3.2 信息采集模块

使用智能工业相机扫描panel二维码，识别智能工业相机回车符（或点击回车键），程序自动读取公盘中的“外形机台程序”（如文件c222272.r），同时读取数据库中“Set二维码坐标程序”、“pcs中心坐标程序”[5]。

读取完上述3个程序后进入拼版mapping处理模块,同时根据“外形机台程序”用蓝色线条显示拼版背景，同时后台将3个程序（“外形机台程序”、“Set二维码坐标程序”、“pcs中心坐标程序”）进行对应。

图4 拼版二维码

pcs/set/panel的长*宽从数据库中抓取。若读取set二维码（如图4），则执行上述步骤同时需用黑色框显示该set位置，若该set已废，则set内所有pcs需用红色框显示。

针对复杂的多变性的产品，本系统仍能够有效还原出其拼版图，如图5所示：

图5 复杂产品拼版还原图

3.3 拼版mapping处理模块

3.3.1签废按钮

操作人员点击按钮Pcs/Set/Panel,待相应按钮点亮后（每次只能点亮一个按钮），通过鼠标单击mapping图中对应报废Pcs/Set/Panel的位置来报废Pcs/Set/Panel，同时相应图形将用红色框显示[6]（pcs废则pcs变红，如图6；set废则set内所有pcs废，图中该set内的所有pcs变红，如图7；panel废则panel内所有set、pcs废，图中该panel内所有pcs变红，如图8），再点击已报废的Pcs/Set/Panel则取消报废，同时图中取消变红区域[7]。

图6 pcs废图

图7 set废图

操作人员选中需报废的Pcs/Set/Panel后，选择缺陷代码（或手动输入缺陷代码），程序自动获取缺陷名称、缺陷代码从MES中抓取，点击签废按钮，Pcs/Set/Panel对象在程序中记录相应属性[8-9]。

3.3.2修理按钮

修理流程同签废流程，操作人员点击按钮Pcs/Set/Panel,待相应按钮点亮后（每次只能点亮一个按钮），通过鼠标单击mapping图中对应修理Pcs/Set/Panel的位置来修理Pcs/Set/Panel，同时相应图形将变红（pcs修理则pcs变红，如图6；set修理则set内所有pcs修理，图中该set内的所有pcs变红，如图6；panel修理则panel内所有set、pcs修理，图中该panel内所有pcs变红，如图8），再点击已确定修理的Pcs/Set/Panel则取消修理，同时图中取消变红区域。

图8 panel废图

操作人员选中需修理的Pcs/Set/Panel后，选择缺陷代码（或手动输入缺陷代码），程序自动获取缺陷名称，缺陷代码从MES中抓取，点击修理按钮，Pcs/Set/Panel对象将记录相应属性。

检测完成后点击检测完成按钮，程序将所有pcs/set/panel的数据插入到数据库中，同时退出拼版mapping处理模块，返回信息采集模块，开始下一次检测[10]。

注：已报废的Pcs/Set/Panel无法再改为修理；已修理的Pcs/Set/Panel可以再改为报废。

4 结论

本文独创性的通过外形数控程序来还原板件的拼版图，并结合工程部生成的二维码坐标文件从而开发出mapping追溯管理系统，有效的解决了PCB厂生产中由于产品多样性、多变性而导致的mapping追溯管理系统无法开发的难题，极大的提高了数据的安全性、完整性和规范性，并在检验过程中设置签废站点，对废点数据进行人员的处理，减少了数据冗余，避免了设备重复检验。最终做到了废点数据在各种设备间的高效传递，提高了设备的废点率，提高产品质量，降低了人力成本、材料成本，为大数据提供了基础，从而能够实现产能的提升，为企业带来了良好的效益。（本系统能够覆盖95%以上的产品，但若几片pcs的中心点在同一点时本系统无法进行人工报废处理，本系统将不断完善中，最终将能够覆盖所有产品。）

[1] 蒋玉想,张志强,阮星华. PCB设计与制作在电子工艺实习中的实践[J].黑龙江科技信息. 2014(13).

[2] 徐静.基于批次管理下的多品种制造企业生产流程精益化分析[J]. 知识经济.2016(08).

[3] 聂志,叶文华,邹方林.基于物联网技术的数字化车间制造数据采集与管理[J].机械制造与自动化.

[4] 张玲玲,朱德祥,吴磊. PCB板激光直接物标高密度微型二维码[J]. 应用激光. 2013(04).

[5] 徐迭石,刘胜辉,马超.大数据环境下MES作业计划于调度能力云服务化研究[J].计算机科学与工程.2016(04).

[6] 高震清,周本华.数控车间DNC与MES集成技术研究与系统开发 [J].组合机床与自动化加工技术.2018（08）.

[7] Y Wang, R Markert, J Xiang, W Zheng. Research on variational mode decomposition and its application in detecting rub-impact fault of the rotor system [J]. Mechanical Systems & Signal Proces -sing, 2015 , 60(61):243-251.

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[9] 张悦秋,许超,童家榕.印制电路板自动设计系统算法分析[J].微电子学与计算机.2013(03).

[10] 贺晓萌.批次管理下多品种制造企业生产流程精益化研究[J].机械.2011（10）.

Visualiaztion Analysis Of PCB Mapping Based On Contour NC Program*

Zhou Jinqun, Liu Yiya, Feng Yong

（ShenNan Circuits co., LTD, Guangdong Shenzhen 518000 )

Big data analysis is a very practical analysis method at present. By collecting and cleaning the data, a large amount of effective data can be obtained. After associating these data, some hidden problems and characteristics in the data that can not be found manually can be obtained by means of calssification, clustering and optimization. So as to provide ideas and directions for improving product quality, production efficiency and other aspects. This is also a way of analysis that all walks of life are admiring. At present, PCB factory data traceability is difficult. The existing data collection system can only be traced back to batches, and can not be accurate to each board. Data need to be recorded and aggregated many times before it can enter the system. The work efficiency is very low, and there is the risk of losing data, so it can not be managed intelligently. In view of the above analysis, it is necessary to develop mapping traceability management system based on NC tool-walking program and two-dimensional code coordinate program. Realize online information collection, use two-dimensional code traceboard information, provide the basis for later large data cleaning, analysis, association, clustering and other operations, improve the production efficiency of the factory, and bring good benefits to the enterprise.

Big data analysis; PCB; Mapping; Cluster

U467

A

1671-7988(2019)07-169-04

U467

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周进群(1973-)，男，高级工程师，就职于深南电路股份有限公司。从事自动化设备、PCB智能制造研究工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.07.056