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

大數(shù)據(jù)分析；PCB；Mapping；聚類

前言

隨著科技不斷進步，大數(shù)據(jù)分析成為目前最火熱及使用的一種分析手段，通過對大數(shù)據(jù)進行分析處理獲得隱藏在數(shù)據(jù)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(yè)都在不斷推崇的一種分析途徑。但大數(shù)據(jù)分析的基礎是有有效的數(shù)據(jù)，其第一步也是十分重要的一步便是大數(shù)據(jù)收集，數(shù)據(jù)的有效性直接關乎到后期分析的結(jié)果。但目前PCB工廠訂單多樣，多為不規(guī)則版型，工程部無法統(tǒng)一給出Center檔資料，且在開發(fā)過程中無法獲取具體Set或者Pcs的邊界，從而造成Mapping系統(tǒng)開發(fā)十分困難，目前，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)只能記錄追溯到批次，無法實現(xiàn)PNL及拼版追溯管理，且檢驗數(shù)據(jù)需經(jīng)歷多次記錄匯總，才能錄入系統(tǒng)中。經(jīng)研究，外形數(shù)控加工設備會根據(jù)工程部做出的走刀程序進行加工并根據(jù)自己的設備規(guī)則生成數(shù)控程序，本文對該數(shù)控程序進行深入研究，推導出該數(shù)控程序規(guī)則后加以改進修改，從而還原出板件的拼版圖，創(chuàng)建邏輯計算出Set范圍并結(jié)合工程部給出的Pcs中心點資料，以c#為工具開發(fā)出mapping追溯管理系統(tǒng)，將檢測數(shù)據(jù)進行分類存儲管理，從而達到數(shù)據(jù)追溯及大數(shù)據(jù)收集的目的，為后期大數(shù)據(jù)分析操作提供基礎，從而提高產(chǎn)品品質(zhì)，降低成本，提高生產(chǎn)率。

1 外形數(shù)控程序解析

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

外形數(shù)控設備中大多數(shù)規(guī)則都屬于國際通用規(guī)則，符合國際通用標準，但偏移規(guī)則、鏡像規(guī)則屬于設備供應商自身定義的規(guī)則，目前所有需要的規(guī)則有M70、M80、M90規(guī)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(jié)合其他國際通用準則并結(jié)合我司實際情況即可還原出拼版圖[2]。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)設計

圖1 mapping追溯管理系統(tǒng)框架圖

mapping追溯管理系統(tǒng)以外形數(shù)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(tǒng)的構(gòu)建，通過WebService進行數(shù)據(jù)的傳輸，基于現(xiàn)有MES系統(tǒng)架構(gòu)上，構(gòu)建出簡單、直觀、人性化的軟件系統(tǒng)。主體框架如圖1所示。

3 mapping追溯管理系統(tǒng)

通過以上分析，本文以PCB廠外形數(shù)控程序為基礎，結(jié)合我司工程部生成的二維碼坐標資料，以C#.NET為開發(fā)工具進行mapping追溯管理系統(tǒng)的開發(fā)[4]。根據(jù)業(yè)務部門對該系統(tǒng)的需求，整個軟件系統(tǒng)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(yè)相機掃描panel二維碼，識別智能工業(yè)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(shù)據(jù)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(jù)“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(shù)據(jù)庫中抓取。若讀取set二維碼（如圖4），則執(zhí)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(nèi)所有pcs需用紅色框顯示。

針對復雜的多變性的產(chǎn)品，本系統(tǒng)仍能夠有效還原出其拼版圖，如圖5所示：

圖5 復雜產(chǎn)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(nèi)所有pcs廢，圖中該set內(nèi)的所有pcs變紅，如圖7；panel廢則panel內(nèi)所有set、pcs廢，圖中該panel內(nèi)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(qū)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(nèi)所有pcs修理，圖中該set內(nèi)的所有pcs變紅，如圖6；panel修理則panel內(nèi)所有set、pcs修理，圖中該panel內(nèi)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(qū)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?qū)⑺衟cs/set/panel的數(shù)據(jù)插入到數(shù)據(jù)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(jié)論

本文獨創(chuàng)性的通過外形數(shù)控程序來還原板件的拼版圖，并結(jié)合工程部生成的二維碼坐標文件從而開發(fā)出mapping追溯管理系統(tǒng)，有效的解決了PCB廠生產(chǎn)中由于產(chǎn)品多樣性、多變性而導致的mapping追溯管理系統(tǒng)無法開發(fā)的難題，極大的提高了數(shù)據(jù)的安全性、完整性和規(guī)范性，并在檢驗過程中設置簽廢站點，對廢點數(shù)據(jù)進行人員的處理，減少了數(shù)據(jù)冗余，避免了設備重復檢驗。最終做到了廢點數(shù)據(jù)在各種設備間的高效傳遞，提高了設備的廢點率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低了人力成本、材料成本，為大數(shù)據(jù)提供了基礎，從而能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)能的提升，為企業(yè)帶來了良好的效益。（本系統(tǒng)能夠覆蓋95%以上的產(chǎn)品，但若幾片pcs的中心點在同一點時本系統(tǒng)無法進行人工報廢處理，本系統(tǒng)將不斷完善中，最終將能夠覆蓋所有產(chǎn)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(yè)生產(chǎn)流程精益化分析[J]. 知識經(jīng)濟.2016(08).

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[5] 徐迭石,劉勝輝,馬超.大數(shù)據(jù)環(huán)境下MES作業(yè)計劃于調(diào)度能力云服務化研究[J].計算機科學與工程.2016(04).

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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

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1671-7988(2019)07-169-04

U467

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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