CAM工序自动化

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虽然CAM系统在PCB业界中不断增加，但是为甚么还有很多厂商不愿意把工序自动化呢？
有些相信他们现有的CAM软件已可达到要求、并不需要自动化。其它的则缺乏重点，无法界
* G( ~4 ~3 f( W6 M; R7 U1 T( O' L8 p  k定甚么工序需要自动化，或者无法产生他们所需要的自动化软件。

       无可置疑，一些走在前端的厂商已正在享受工序自动化带来的极大的好处，包括提升产能、增进数据质量和缩短培训时间。

       第一个问题要问的是：为甚么需要自动化？为甚么CAM系统就不能配备所有所需的自动化功能，而我只需要按正确的键钮来达到自动化？要答复这些问题是很容易的。世上没有一个人
是用同一样的方法来做同一件事的。每一个厂商都用很不同的方法来使用CAM系统。举个例
9 g: C; o( V  j  w子：在排板的时候，每一个厂商都用很不同的符号、靶标、字符等，放在不同的板边位置。
8 ]& t  y3 i% @( W) f这就是为甚么CAM系统只能提供基本的功能，让用户加入这些数据而没有自动化的功能。
CAM工序自动化所带来的好处
5 W% l, E$ _* T, s$ v     • 提升产量：无论有多少层的排板，自动化可以把一小时的排板时间缩短到三分钟。
     • 资料质量：所有数据都用同一种方法来处理。
3 S! t; ]' n6 [) n, m' K: a     • 操作者的培训：当大部分的工序已经自动化时，培训一个新的操作人员是一件很容易的事
情。工作流程和工序都已在软件内定义好，操作人员只要作出几项决定便可完成复杂的工
序。

       一个好的自动化需要甚么样的条件呢？明显的，如果CAM系统提供script 功能的话，我们便
9 M% N; s5 v. I( x$ A3 ]) V7 ~能完成基本的自动化。自动化可以达到甚么样的程度，完全依赖CAM数据库内所能储存的资
料质和量。例如要写出把某个钻孔层内的资料分为导通孔和非导通孔的话，只要数据库内已
能把导通孔和非导通孔分类，这就变成易如反掌。只要把script 写成为把所有导通孔从该钻孔
+ e" ^3 \8 \+ N) P+ G) F层拷贝到新的导通孔层便可。这步骤可以重复用在产生非导通孔层上。

        一个好的CAM系统可以让用户为钻孔和其它数据定义成不同的参数，好像孔径、坐标等。它更可根据不同的客户名称、操作人员或时限来区分不同的料号。这些都是一个好的自动化程
式必备的数据，自动化程序员可很容易从数据库内得到正确的数据。

        Script是怎样工作的？

        最容易的方法是用line-mode 指令；文字形式的指令已能代替CAM 系统内每一个鼠标的动
作。 如要打开一个料号的话，可用COM open_job,job=12022 便成。第一部分内的 “COM
open_job” 告诉系统要怎么做(在这例子代表打开料号) 。第二部分内的告诉系统要处理甚么资
料 (在这例子代表料号名称为12022) 。同样的道理，如要在坐标 (4.6; 4.4) 加上100mils 的圆
' }5 a& w6 O; T$ s盘，可用指令：COMadd_pad,x=4.6,y=4.4,symbol=r100,polarity=positive 来实现。为了帮助自
/ K3 ^, i  X, O" [动化程序员从几千个CAM系统所提供的指令中找出所需的功能，指令记录功能可记录所有执
行过的动作，继而把它们变成line-mode 格式，程序员就可以运用把它们 化为自动化的内容。
1 Y$ I+ A) q! z5 U4 s2 y. M# D        图一、Genesis指令记录器
        现在你已有指令可以在script 内执行。这个script 只有对这一个特定的料号有效；这时，你需要产生一个在每一个料号都可以用的script。
        这就是script语言产生的原因。你需要建立一些变量、做一些计算、写一些if-then-else 的句子； 还有产生一些循环、目录、列阵种种。举一个简单的用C-Shell script 语言写的例子，可
让大家了解一下：
% B  E& O1 L% W% w        图二中的程序可从数据库读进排板大小，然后在每一层的左下角和右上角距离0.5mil 板边的地方放一个100mil 的圆盘。
DO_INFO -t step -e $JOB/$STEP ## 从数据库中读取有用的数据  
MATH x1 = $gPROF_LIMITSxmin + 0.5 #### 计算X 和Y 坐标  
MATH y1 = $gPROF_LIMITSymin + 0.5 #### 在Xmin 和Ymin 加上0.5   
- }' ?! ]& _5 P8 X  R' PMATH x2 = $gPROF_LIMITSxmax - 0.5 #### 在Xmax 和Ymax 减去0.5   
MATH y2 = $gPROF_LIMITSymax - 0.5 #### 结果存在x1, y1, x2 和y2 变数中  
### 显示每一层和在已计算的坐标上  
; A( q# C( k8 r9 ~) I4 R### 加上100 mils 的圆盘  
foreach layer ($gLAYERS_LIST)   
- B; h# n3 z2 i; tCOM 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   
( J- m% @1 c! O! C7 L$ Y. o* H8 T图二：C-shell Script 例子  
2 A- x/ G% [2 d' V4 a) s. [( m该用哪个script 语言？
" j. [0 R6 R/ |5 l. \" j8 U4 t) L你可以用任何一种程序语言来作为script 语言。但最被普遍接受的是通译程序而不是需要被编
' r$ E4 y/ S# T0 g, j! z3 g译的程序。通译程序可直接被执行；但是编译程序(像C、C++、Java 等) 必须在被执行前先被翻译(编译)成机器语言。它们比较难学，没有line-mode 编辑器，故此是一种难以引起大家 兴
趣的script 语言。
市场上你可以考虑用不同的script 语言：C-shell,Tcl/Tk, Perl 和Python (还有很多其它的语
2 d7 m% E( h9 \2 q( b言 ，在此不作探讨)。C-Shell 是被公认为最容易学的语言。它拥有非常简单而有限的指令，
- {, [: B; d3 S1 ^0 S足够 让你可以写出大部分的自动化程序。偶尔你需要其它的小工具awk 或sed 来帮忙，但整
体来说，C-Shell 的标准工具已能符合一般要求。你更可以用Genesis的表格功能和内含的
GUI来设 计用户接口。
其它的程序语言，好像Perl, Python 和Tcl/Tk，具备更强大的功能，每一个都提供类似的工
: e& K+ F& L" G* C具 和能力。我可以再写十页来比较它们的优缺点，但这只会令我们迷路；在CAM自动化程
式语言中，它们都是大同小异。这三种语言提供比较好的工具：好像列阵和子程序、还可产
! `2 p/ U9 S2 ]& f1 q  t生用户接口，让用户预先输入参数和选择 (请参考图三)。

甚么工作可被自动化？
& Q9 B% _. ~7 @# v理论上，你可以把CAM从输入到输出的每一步都可以自动化，问题是当中需要考虑的事情实
9 I7 ]4 g; \% U& o! r在太多。制程常常在被改变、输入数据变化无常、更甚者常常会有特殊情况出现，而这一切
9 N( [7 F: @( F- z9 Z& h都末在当初写程序时考虑到的。
+ l  u4 p# J2 o第一步最容易自动化的是重复的工序，它们可被定义成流程图，配上固定的步骤和怎样执行
, v! }0 u, s/ C  G, }9 I/ v每一步便可。典型的步骤包括：
• 生成排板
1 d! f7 F4 `9 F& p• 计算铜面积
- P' A4 E7 ~" k$ u  A" x1 X• 产生覆盖层
• 层内分析 (为报价或量产)
1 L4 F; v5 {# V7 D: p5 X, A+ U• PCB编辑
" @0 N  |6 B- m3 A/ Z- h• 网络比较
• 输出至不同格式
  @) U* n1 Q2 {0 f9 E5 d• 数据库管理及其它

为了简化程序，你可以从CAM流程中的单一的script 开始。然后把每一个小script 连系在
; b% a8 b0 ?1 G; _" E! Vworkflow上，CAM 工程师只需按正确的次序执行便可。你更可以防止他们在错误的时候按错
3 w3 t- X: T2 H2 F  Y& t" r/ p误的键。就算有些工序需要手动处理，script 也可以预先打开正确画面及显示相关层的数据。
当手动处理完成后，script 只需要跑一个检查程序去确认手动处理没有造成新的设计和网络问
: X# x  o4 |% d# T& F# i, g/ g题。
以下例子(图四) 是典型的CAM料号输入流程。左边的按钮是操作人员必须执行的动作，这动
作被连系到script 去执行所需的介入或非介入工序。当完成工序后，该按钮的底盘颜色会改
# E& n8 ?# n" ~6 d/ }+ z变，操作人员的数据和执行时间都被自动记录在案。你可以用Genesis 的workform来设计用
; h7 V5 P' b/ e( Q$ X3 g/ y户接口或沿用Tcl/Tk 的接口设计工具亦可。
2 D& C1 k9 j5 |  A& }
/ m4 X  [! u7 u+ J图四：输入流程例子
挂接程序
Script 可连系到每一个被执行的指令，这些小script 名为挂接程序。它们可被特殊指令激活
(好像：打开料号、加图盘或储存料号等) ，这些挂接程序可改变指令的行为。例如我们可以
/ |/ j9 A2 A5 ]7 U  p把一个要求操作员输入密码的script 挂在打开料号指令上，这就可以控制操作员在打开料号时
的权限。
3 `& T/ B: N, `. A另举一例：一个跑网络检查的小script 可以挂接在储存料号指令上，这便可保障该料号在储存
前网络是正确的。如果网络出现偏差，系统会拒绝储存指令，要求操作员去检查网络。
' Y1 p4 p6 a: O& W4 J" ]6 S总结
8 E% A% A8 S2 ]) f' n& x很多PCB制造商已经成功的完成了绝大部份CAM制程的自动化。每一天，他们还是继续投
5 i+ O, j1 D2 ?2 l& @" m5 U7 Z  S资在自动化上。在程序人员的培训和自动化维护的投资，都已回报在显著增加的生产量，继
而引发出更好、更快、更精确的CAM制程和产品。

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道法自然

虽然CAM系统在PCB业界中不断增加，但是为甚么还有很多厂商不愿意把工序自动化呢？ 有些相信他们现有的CAM软件已可达到要求、并不需要自动化。其它的则缺乏重点，无法界 定甚么工序需要自动化，或者无法产生他们所需要的自动化软件。