基于元認知學習策略的Mark點設計

彭 琛 張海峰 郝秀云 劉克能

（1.南京信息職業技術學院機電學院，江蘇 南京 210023；2.南京理工大學教務處，江蘇 南京 210094；3.挪拉通科技〈蘇州〉有限公司，江蘇 蘇州 215021）

元認知是弗拉維爾(Flavel)于20世紀70年代提出的一個概念，他認為：元認知就是個體關于自己的認知過程的知識和調節這些過程的能力。元認知策略是一種典型的學習策略，即通過確定學習目標－－制定學習計劃—開展學習—學習反饋—調整學習內容、方式或途徑等—再學習和反饋—……—直到達成目標。下面，本文以學習Mark點的設計為例，介紹如何通過元認知的學習策略進行自主學習。

1 元認知學習實施方案

1）確定學習目標：掌握與Mark點設計有關的理論知識和設計實踐。

2）制定學習計劃：

①通過查閱紙質書籍、網絡資源或同學、朋友、老師之間的探討，了解與Mark點作用、設計理論有關的知識。

②將上述理論知識梳理出來，并就其中的基礎部分、設計要點以及易出錯部分記錄下來，最好能找到案例予以佐證。

③進行上機實踐，與理論知識進行對照，并請其他有經驗的人員幫助評判（比如老師），進行學習效果反饋。

④根據反饋結果，調整學習方式、學習方法或學習途徑。

⑤再學習、再反饋、再調整直到達成目標。

⑥學習總結。

2 Mark點設計理論學習

2.1 Mark點的構成要素及其設計參數

一個完整的Mark點包括：標記點或特征點和空曠區，如圖1所示。標記點常見的形狀如圖2所示。

圖1 基準點的組成

圖2 常見Mark點圖形

一般情況下，標記點應優選直徑為Φ1mm(±0.2mm)的實心圓，空曠區圓半徑r≥2R（R為標記點半徑），當r=3R時，設備識別效果最好。

2.2 Mark點的布局布線要求

因為空間中，不在一條直線上的3個點可以確定一個平面，所以，若條件允許，可在需要進行貼裝元件的PCB板面上呈“L”形放置3個Mark點，如圖3所示。但若板面緊張或受到其它方面的限制，不能放置3個Mark點，則在需要進行貼裝的板面上至少放置一對Mark點，呈對角放置，但不能完全對稱，如圖4所示。

圖3 呈“L”形放置的Mark點

圖4 對角放置的Mark點

另外，Mark點距離PCB板邊緣距離必須大于SMT設備夾持的最小間距要求，且必須在PCB板內而非在板邊，并滿足最小的基準點空曠度要求。此外，為了保證印刷設備和貼片設備的識別效果，Mark點空曠區應無其它走線、絲印、焊盤或V-Cut等，與其它同類型金屬圓點（如測試點等）的距離不低于5mm，如圖5所示。

圖5 Mark點布局布線要求

2.3 Mark點的制造要求

制造PCB裸板時，同一PCB板上Mark點尺寸變化不能超過25μm。否則尺寸變化過大，機器影像獲得的數據偏差會超出標準值的變化范圍，從而做出拒絕進板和報警，影響生產效率。

Mark點標記的表面平整度應該在15μm之內，且所有Mark點的內層背景必須相同。否則平整度不好，可能會影響機器的識別效果甚至讓機器無法識別。

同一板號的PCB上，所有Mark點必須大小形狀一致；建議將所有圖檔中的Mark點標記統一為Φ1mm的實心圓。當Mark點標記與印刷板的基質材料之間出現高對比度時可達到最佳的性能。此外，Mark點若做在覆銅箔上，需要與銅箔進行隔離。

3 操作練習，評估學習效果

為了評估學習效果，利用protel軟件繪制了一個50mmX30mm的PCB樣板，并在板面上設計了Mark點，如圖6所示。

圖6 首次Mark點設計圖樣

通過軟件測量，發現兩點坐標分別為（6.5，23.5）和（43.5，6.5），采用了對稱設計，Mark點標記點直徑為Ф0.5mm，空曠區寬度為2mm。對照第2部分中的Mark點構成要素及其主要設計參數和Mark點布局布線要求，發現該設計中設計參數和布局均不太恰當，需要進行修改。通過該練習，可以發現學習者對于Mark點的主要設計參數和布局方面的知識掌握還不全面，需要進行加強。

4 調整學習

通過前面的反饋練習和評估結果，發現需要在Mark點設計參數及布局方面需要加強學習。在后續的學習調整過程中，除了多查閱資料外，還去生產線體旁仔細查看設備工作過程，仔細體會不同設計參數及布局效果對機器識別結果的影響。

通過再次學習，發現：①Mark點對角放置時，不能完全對稱，否則進板錯誤時，機器無法發現，從而出現印刷糊板或后續貼裝錯誤的缺陷。對于一些有特殊要求、需要精確定位的單個元件 (如QFP、CSP、BGA等重要元件)，可設計局部Mark點標記,以提高貼裝精度。②Mark點標記符號不宜過小或過大，過小可能系統不易識別；過大，可能超出識別范圍，不被當作Mark點處理。不論哪種情況，均有可能使系統出現誤報，耽誤生產的正常進行。所以，采用圓形標記符號時，其直徑應控制在Ф1-3mm，空曠區寬度應在標記符號半徑的2倍以上，最好是標記符號半徑的3倍。本例中，若將圓形標記符號直徑設計為Ф1mm，則空曠區直徑應為3mm。

5 操作練習，再評估學習效果

將前次的練習圖樣進行改進設計，如圖7所示。

圖7 改進后的Mark點設計

6 學習總結

根據前面所介紹的，不難發現，Mark點雖然容易設計，但一些細節問題卻容易忽視。若設計不當，Mark點應有的作用不僅不能發揮出來，甚至有可能起到反作用，造成印刷錯誤，延誤生產。所以，作為電路設計人員，不僅需要掌握好電路設計的理論知識，還需要掌握組裝設備對PCB的制造要求，充分考慮從設計到生產的各個環節的要求，做好可制造性設計，提高產品的可制造性、生產效率和經濟性。

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