Výroba desek plošných spojů závisí na rychlém řízení IPC

OBRÁZEK 1: Pro frézování tenkých vodivých vzorů z ohebných desek plošných spojů jsou zapotřebí vysoce výkonná technologie pohonu a značně časově synchronizované procesní sekvence. Obrázky poskytla společnost Beckhoff OBRÁZEK 1: Pro frézování tenkých vodivých vzorů z ohebných desek plošných spojů jsou zapotřebí vysoce výkonná technologie pohonu a značně časově synchronizované procesní sekvence. Obrázky poskytla společnost Beckhoff

Při přesném frézování ohebných vodivých vzorů se pro optimalizaci řízení využívá EtherCAT, řízení na bázi průmyslového PC a servopohony.

Desky plošných spojů (PCB) – pevné i ohebné – se většinou vyrábějí leptáním. Švédská společnost DP Patterning vyvinula odlišný přístup plynule integrující průmyslový Ethernet, servopohony, rozhraní člověk–stroj (HMI), vstupy/výstupy (I/O), zpracování obrazu a software a řídicí jednotky na bázi PC. Pomocí patentovaného postupu se vodivé struktury mechanicky obrábějí z ohebných desek plošných spojů. Aby toho bylo dosaženo přesně a ekonomicky, je zapotřebí stejná míra přesnosti a rychlosti. K tomu slouží řídicí technologie založené na PC a EtherCAT.

Společnost DP Patterning založil Staffan Nordlinder v roce 2006 ve švédském Norrköpingu. Od té doby tato společnost zkoumá a vyvíjí výrobní technologii známou pod stejným názvem – suché vzorování (Dry Phase Patterning – DPP) – pro ohebné desky plošných spojů. Inovační fáze začala v roce 2001, kdy Nordlinder pracoval jako vědec ve Švédských výzkumných ústavech (Research Institutes of Sweden – RISE). To vedlo k intenzivní spolupráci a pokračujícímu výzkumu technologie DPP.

DPP umožňuje výrobu vodivých struktur na ohebných materiálech. Funkční princip je stejně jednoduchý jako děrování otvoru do papíru nebo klasická technika embosování. Rotující matrice s negativním vzorem konečné hotové struktury přitlačuje nosný materiál k rotujícímu frézovacímu kotouči. Nosný materiál je potažen ultratenkou vodivou vrchní vrstvou. Frézka mechanicky odstraňuje vrchní vrstvu. Spodní nosný materiál zůstává nedotčen. Na laminátu tak zůstane vodivý vzor – ohebná deska s plošnými spoji je pak k dispozici v roli.

Proces pracuje s různými nosnými materiály, včetně PET (polyethylentereftalát), PC (polykarbonát), PI (polyimid) a PEN (polyethylentraftalát). Jako vrchní vrstva je vhodný hliník, měď nebo CCA (mědí plátovaný hliník), v závislosti na požadované tloušťce. DPP lze použít i pro neelektronické a nevodivé aplikace, jako jsou plastové či papírové dekorace nebo funkční 3D struktury, například mikrofluidní kanály nebo dutiny pro vyrovnávání elektronických součástek. Tento patentovaný proces nabízí výrobcům elektronických součástek okamžité výhody. Patří mezi ně vyšší nákladová efektivita, kratší dodací lhůty, šetrnost k životnímu prostředí a udržitelná výroba bez nutnosti použití chemikálií nebo nebezpečných látek. Kovové třísky lze rovněž recyklovat. Protože je tato technologie začleněna do podnikových výrobních procesů, veškeré duševní vlastnictví zůstává u výrobce. Stroje mohou na jedné lince vyrábět prototypy i velká množství současně. Při použití konvenčních metod by to bylo z důvodu dlouhých dodacích dob a nutnosti několikadenního testování komplikované.

Rychlá, přesná a integrovaná automatizace

Vzhledem k velmi tenkým nosným materiálům a tloušťkám odstraňovaného materiálu v řádu jednotek mikrometrů vyžaduje proces DPP vysoce výkonnou automatizační technologii a integraci co největšího počtu komponent do spojitého systému. Společnost DP Patterning spolupracuje s dodavatelem automatizačních technologií na bázi PC. Původně se v subsystémech pro komunikaci s externím systémem používal procesor CPU. Od roku 2016 začala společnost integrovat servopohony, rozhraní HMI, vstupy/výstupy (I/O) a zpracování obrazu do řízení pomocí PC. Díky uživatelskému rozhraní může nyní obsluha řídit odebírání materiálu přímo prostřednictvím integrovaného softwaru HMI. To zvyšuje uživatelskou přívětivost a usnadňuje konfiguraci parametrů frézování.

Kovová vrstva na fóliích je asi desetkrát tenčí než lidský vlas, což vyžaduje mimořádnou přesnost při zpracování a úpravy v řádu stovek nanometrů. „Mezi výhody patří působivá rychlost procesních cyklů, které jsme schopni realizovat,“ prohlásil Jakob Sagatowski, softwarový inženýr ve společnosti DP Patterning. „Výsledky jsou působivé, když je porovnáme s jinými výrobci řídicích prvků. Naše stroje dokážou při plné rychlosti vyfrézovat přibližně 0,5 mm vzoru za 1 ms. To odpovídá rychlosti pásu 0,5 m/s a je to výrazně vyšší rychlost, než je v současné době v praxi běžné,“ dodal Sagatowski.

Dalším požadavkem je zachycení a archivace výrobních dat. „Naše technologie se neustále vyvíjí, a proto potřebujeme sledovat data – čím více, tím lépe,“ zdůraznil Nordlinder. Připojení k databázi a hromadné úložiště jsou důležité pro optimalizaci konfigurací výrobní linky. Významně k tomu přispívá řízení na bázi PC. Společnost DP Patterning dokáže všechny programy bezproblémově používat na jednom průmyslovém počítači, což zjednodušuje konfiguraci systému. Umožňuje to zákazníkům investovat do nákladově efektivního standardního hardwaru. 

CTL2209 MAG2 F3 AI Beckhoff DP Patterning Sweden Fig2OBRÁZEK 2: Technici, včetně generálního ředitele Staffana Nordlindera (vlevo) a softwarového inženýra Jakoba Sagatowského (vpravo), úzce spolupracovali s Marcusem Aldrinem (uprostřed), specialistou na polohovací produkty společnosti Beckhoff Sweden, na návrhu optimálních automatizačních systémů technologie DPP

Velmi zajímavý potenciál integrace umělé inteligence

Když je třeba analyzovat velké množství dat, je klíčovým bodem diskuse umělá inteligence (AI) nebo strojové učení (ML).

„To by mohlo zahrnovat integraci umělé inteligence... zdokonalení prediktivní údržby a optimalizaci výroby pomocí softwaru strojového učení našeho dodavatele,“ doplnil Sagatowski. Uvažuje se také o rozšířeném využití zpracování obrazu. Pomocí integrovaného softwaru počítačového vidění a speciálních funkcí mohou detekovat a označit přerušené vodivé dráhy a automaticky je vynechat z dalších pracovních kroků.

Håkan Brandt, autor článku, je generální ředitel společnosti Beckhoff Sweden. Upravil Chris Vavra, ředitel pro webový obsah časopisu Control Engineering, CFE Media and Technology, Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript..

Sedm tipů pro implementaci strojového učení v řídicích prostředích

„Aplikace STROJOVÉHO UČENÍ (ML) se ze své podstaty vyvíjejí, takže je důležité pochopit, jak fungují, a neustále hledat nové způsoby jejich použití, aby se realizovaly přínosy automatizace,“ vysvětlil Daymon Thompson, produktový manažer pro automatizaci (Severní Amerika, Beckhoff Automation), v lednovém článku Control Engineering. Projekty ML využívají mnoho přístupů a stále se objevují další. Nejlepší implementací je začlenění ML přímo do řídicího prostředí. Pro začátek zvažte těchto sedm tipů:

  1.  výběr správného projektu pro strojové učení;
  2.  výběr integrovaného softwaru pro ML;
  3.  pochopte požadavky na řídicí hardware;
  4.  začněte plánovat včas, ale stále zkoumejte možnosti;
  5.  projekty ML vyžadují spolupráci mezi datovými a odvětvovými technickými odborníky;
  6.  při shromažďování tréninkových dat ML chraňte duševní vlastnictví;
  7.  pochopte, jak trénovat modely ML k detekci anomálií.
Control Engineering Česko

Control Engineering Česko je přední časopis o průmyslové automatizaci. Je vydáván v licenci amerického Control Engineering, které poskytuje novinky z této oblasti více než 60 let.

www.controlengcesko.com