基于外形數控程序的PCB Mapping可視化分析*

周進群，劉義亞，馮勇

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基于外形數控程序的PCB Mapping可視化分析*

周進群，劉義亞，馮勇

（深南電路股份有限公司，廣東 深圳 518000）

大數據分析是目前非常實用的一種分析手段，通過收集數據并對其進行清洗，能夠獲得大量的有效數據，對這些數據進行關聯后通過分類、聚類、尋優等手段可獲得人工無法發現的隱藏在數據中的一些問題及特性，從而為產品質量、生產效率等方面改善提供思路和方向，這也是各行各業都在不斷推崇的一種分析途徑?，F階段，PCB工廠數據追述困難，現有的數據收集系統只能記錄追溯到批次，無法實現PNL及拼版追溯管理，且數據需經歷多次記錄匯總，才能錄入系統中，工作效率十分低下，且存在數據丟失的風險，導致無法進行智能化管理。針對以上分析，現需根據外形數控的走刀程序結合二維碼坐標程序進行mapping追溯管理系統開發，實現信息在線收集，利用成品拼版二維碼實現拼版信息追溯，為后期大數據清洗、分析、關聯、分類、聚類等操作提供基礎，提高工廠的生產效率，為企業帶來良好的效益。

大數據分析；PCB；Mapping；聚類

前言

隨著科技不斷進步，大數據分析成為目前最火熱及使用的一種分析手段，通過對大數據進行分析處理獲得隱藏在數據中的一些問題及特性，從而為改善提供方向，這也是各行各業都在不斷推崇的一種分析途徑。但大數據分析的基礎是有有效的數據，其第一步也是十分重要的一步便是大數據收集，數據的有效性直接關乎到后期分析的結果。但目前PCB工廠訂單多樣，多為不規則版型，工程部無法統一給出Center檔資料，且在開發過程中無法獲取具體Set或者Pcs的邊界，從而造成Mapping系統開發十分困難，目前，現有的數據收集系統只能記錄追溯到批次，無法實現PNL及拼版追溯管理，且檢驗數據需經歷多次記錄匯總，才能錄入系統中。經研究，外形數控加工設備會根據工程部做出的走刀程序進行加工并根據自己的設備規則生成數控程序，本文對該數控程序進行深入研究，推導出該數控程序規則后加以改進修改，從而還原出板件的拼版圖，創建邏輯計算出Set范圍并結合工程部給出的Pcs中心點資料，以c#為工具開發出mapping追溯管理系統，將檢測數據進行分類存儲管理，從而達到數據追溯及大數據收集的目的，為后期大數據分析操作提供基礎，從而提高產品品質，降低成本，提高生產率。

1 外形數控程序解析

我司使用的外形數控設備的加工程序有其自身特定的規則，在無法詳細解讀其規則前無法對其有效利用，而由于PCB廠所生產的產品的多樣性、多變性，導致PCB廠的mapping追溯管理系統開發困難，因此我司在現有的數控加工程序的代碼基礎上對其規則進行深入研究，并結合實際對其進行改進，從而生成屬于我司的特有規則[1]。

外形數控設備中大多數規則都屬于國際通用規則，符合國際通用標準，但偏移規則、鏡像規則屬于設備供應商自身定義的規則，目前所有需要的規則有M70、M80、M90規則，其中M70指的是第一塊拼版以y=x線為鏡像軸進行鏡像變化，M80指的是第一塊拼版以y軸為鏡像軸進行鏡像變化，M90指的是第一塊拼版以x軸為鏡像軸進行鏡像變化，再結合其他國際通用準則并結合我司實際情況即可還原出拼版圖[2]。

2 系統總體架構設計

圖1 mapping追溯管理系統框架圖

mapping追溯管理系統以外形數控加工程序及二維碼坐標為基礎[3]，在.NET框架基礎上進行整個軟件系統的構建，通過WebService進行數據的傳輸，基于現有MES系統架構上，構建出簡單、直觀、人性化的軟件系統。主體框架如圖1所示。

3 mapping追溯管理系統

通過以上分析，本文以PCB廠外形數控程序為基礎，結合我司工程部生成的二維碼坐標資料，以C#.NET為開發工具進行mapping追溯管理系統的開發[4]。根據業務部門對該系統的需求，整個軟件系統包含三個模塊：

（1）登陸模塊；

（2）信息采集模塊；

（3）拼版mapping處理模塊。

3.1 登陸模塊

運行軟件，進入登陸模塊（圖2），掃描讀取工卡號（或人員鍵盤手動輸入工卡號），識別掃描槍回車符（或點擊回車鍵）自動進入信息采集模塊（圖3）：

圖2 登陸模塊

3.2 信息采集模塊

使用智能工業相機掃描panel二維碼，識別智能工業相機回車符（或點擊回車鍵），程序自動讀取公盤中的“外形機臺程序”（如文件c222272.r），同時讀取數據庫中“Set二維碼坐標程序”、“pcs中心坐標程序”[5]。

讀取完上述3個程序后進入拼版mapping處理模塊,同時根據“外形機臺程序”用藍色線條顯示拼版背景，同時后臺將3個程序（“外形機臺程序”、“Set二維碼坐標程序”、“pcs中心坐標程序”）進行對應。

圖4 拼版二維碼

pcs/set/panel的長*寬從數據庫中抓取。若讀取set二維碼（如圖4），則執行上述步驟同時需用黑色框顯示該set位置，若該set已廢，則set內所有pcs需用紅色框顯示。

針對復雜的多變性的產品，本系統仍能夠有效還原出其拼版圖，如圖5所示：

圖5 復雜產品拼版還原圖

3.3 拼版mapping處理模塊

3.3.1簽廢按鈕

操作人員點擊按鈕Pcs/Set/Panel,待相應按鈕點亮后（每次只能點亮一個按鈕），通過鼠標單擊mapping圖中對應報廢Pcs/Set/Panel的位置來報廢Pcs/Set/Panel，同時相應圖形將用紅色框顯示[6]（pcs廢則pcs變紅，如圖6；set廢則set內所有pcs廢，圖中該set內的所有pcs變紅，如圖7；panel廢則panel內所有set、pcs廢，圖中該panel內所有pcs變紅，如圖8），再點擊已報廢的Pcs/Set/Panel則取消報廢，同時圖中取消變紅區域[7]。

圖6 pcs廢圖

圖7 set廢圖

操作人員選中需報廢的Pcs/Set/Panel后，選擇缺陷代碼（或手動輸入缺陷代碼），程序自動獲取缺陷名稱、缺陷代碼從MES中抓取，點擊簽廢按鈕，Pcs/Set/Panel對象在程序中記錄相應屬性[8-9]。

3.3.2修理按鈕

修理流程同簽廢流程，操作人員點擊按鈕Pcs/Set/Panel,待相應按鈕點亮后（每次只能點亮一個按鈕），通過鼠標單擊mapping圖中對應修理Pcs/Set/Panel的位置來修理Pcs/Set/Panel，同時相應圖形將變紅（pcs修理則pcs變紅，如圖6；set修理則set內所有pcs修理，圖中該set內的所有pcs變紅，如圖6；panel修理則panel內所有set、pcs修理，圖中該panel內所有pcs變紅，如圖8），再點擊已確定修理的Pcs/Set/Panel則取消修理，同時圖中取消變紅區域。

圖8 panel廢圖

操作人員選中需修理的Pcs/Set/Panel后，選擇缺陷代碼（或手動輸入缺陷代碼），程序自動獲取缺陷名稱，缺陷代碼從MES中抓取，點擊修理按鈕，Pcs/Set/Panel對象將記錄相應屬性。

檢測完成后點擊檢測完成按鈕，程序將所有pcs/set/panel的數據插入到數據庫中，同時退出拼版mapping處理模塊，返回信息采集模塊，開始下一次檢測[10]。

注：已報廢的Pcs/Set/Panel無法再改為修理；已修理的Pcs/Set/Panel可以再改為報廢。

4 結論

本文獨創性的通過外形數控程序來還原板件的拼版圖，并結合工程部生成的二維碼坐標文件從而開發出mapping追溯管理系統，有效的解決了PCB廠生產中由于產品多樣性、多變性而導致的mapping追溯管理系統無法開發的難題，極大的提高了數據的安全性、完整性和規范性，并在檢驗過程中設置簽廢站點，對廢點數據進行人員的處理，減少了數據冗余，避免了設備重復檢驗。最終做到了廢點數據在各種設備間的高效傳遞，提高了設備的廢點率，提高產品質量，降低了人力成本、材料成本，為大數據提供了基礎，從而能夠實現產能的提升，為企業帶來了良好的效益。（本系統能夠覆蓋95%以上的產品，但若幾片pcs的中心點在同一點時本系統無法進行人工報廢處理，本系統將不斷完善中，最終將能夠覆蓋所有產品。）

[1] 蔣玉想,張志強,阮星華. PCB設計與制作在電子工藝實習中的實踐[J].黑龍江科技信息. 2014(13).

[2] 徐靜.基于批次管理下的多品種制造企業生產流程精益化分析[J]. 知識經濟.2016(08).

[3] 聶志,葉文華,鄒方林.基于物聯網技術的數字化車間制造數據采集與管理[J].機械制造與自動化.

[4] 張玲玲,朱德祥,吳磊. PCB板激光直接物標高密度微型二維碼[J]. 應用激光. 2013(04).

[5] 徐迭石,劉勝輝,馬超.大數據環境下MES作業計劃于調度能力云服務化研究[J].計算機科學與工程.2016(04).

[6] 高震清,周本華.數控車間DNC與MES集成技術研究與系統開發 [J].組合機床與自動化加工技術.2018（08）.

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[8] Roberto H. Herrera1, Jiajun Han1, Mirko van der Baan. Applications of the synchrosqueezing transform in seismic time-frequency analy -sis [J]. Geophysics,2014, 79(3):V55-V64.

[9] 張悅秋,許超,童家榕.印制電路板自動設計系統算法分析[J].微電子學與計算機.2013(03).

[10] 賀曉萌.批次管理下多品種制造企業生產流程精益化研究[J].機械.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

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周進群(1973-)，男，高級工程師，就職于深南電路股份有限公司。從事自動化設備、PCB智能制造研究工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.07.056