研祥第3代新概念工控机IPC-820在LED固晶机系统中的应用

一、系统概述

由于全球环保节能的意识加强，在各国大力出台推动节能减排、积极应对气候变化等法律法规的形势下，我国提出了单位GDP能耗降低、主要污染物排放减少的目标要求。我国在2016年全面禁止各种瓦数的白炽灯市面销售，这无疑给我国的LED推广及普及应用提供了巨大的市场机遇。随着LED产业的蓬勃发展对LED生产设备的要求也越来越高，固晶机等半导体设备在市场上的需求越来越大，与此同时，研祥IPC技术的快速发展为满足以上需求提供了保证。研祥IPC-820整机具有高可靠更稳定性的特种计算机，在LED固晶机的控制、处理和机器视觉等先进技术被广泛应用，极大提高了LED固晶机的自动化程度，使设备在精度、速度、人机交互性等方面更加优化。

而LED产业链的中游封装技术（固晶机、焊线机、点胶机等）基本掌握在中国和地区的企业手中，减少人力、提高产品一致性、提高产品质量、更适合大批量生产、降低生产成本、提高生产效率成为这些企业追求的目标，而自动化的生产设备为这些企业提高生产效率、降低成本、提高产品的一致性提供了有效保障，从而切实有效的提高了企业的竞争力，尤其是要提高产品精度，不使用自动化生产，根本就无法满足生产需要。

二、系统要求

LED固晶机是一种将LED晶片从晶片盘吸取后贴装到PCB（印刷线路板）上，实现LED晶片的自动健合和缺陷晶片检测功能的自动化设备，可满足大多数LED生产线的需求，适于各种高品质、高亮度LED（红色、绿色、白色、等）的生产，部分可适用于三极管、半导体分立器件、DIP和SOP等产品的生产，适用范围广，通用性强。

LED固晶机系统结构主要包括运动控制模块、气动部分、机器视觉部分和运动执行机构模块，通过PCI总线接口实现与特种计算机控制中心的数据通信。

工作原理：由上料机构把PCB板传送到工作台卡具上的工作位置，先由点胶机构将PCB需要键合晶片的位置点胶，然后键合臂从原点位置运动到吸取晶片位置，晶片放置在薄膜支撑的扩张器晶片盘上，键合臂到位后吸嘴向下运动，顶针向上运动顶起晶片，在拾取晶片后键合臂返回原点位置(漏晶检测位置)，键合臂再从原点位置运动到键合位置，吸嘴向下键合晶片后键合臂再次返回原点位置，这样就是一个完整的键合过程。当一个节拍运行完成后，由机器视觉检测得到晶片下一个位置的数据，并把数据传送给晶片盘电机，让电机走完相应的距离后使下一个晶片移动到对准的拾取晶片位置。PCB板的点胶键合位置也是同样的过程，直到PCB板上所有的点胶位置都键合好晶片，再由传送机构把PCB板从工作台移走，并装上新的PCB板开始新的工作循环。

三、系统描述

固晶机系统的运动控制系统一般采用基于PCI总线的运动控制卡与工控机相结合的方案，气动部分和机器视觉部分也是通过PCI总线实现相互间的数据通讯，通过图像识别系统、运动控制和气动抓取等模块系统相结合，实现了基于机器视觉的自动LED固晶控制的全自动高速固晶功能，采用了模糊控制算法和高精度数字伺服控制方式，实现了固晶机控制中多轴、运动时序配合、高精度、高速度的运功控制。

LED固晶机系统的运动控制部分由伺服电机和步进电机实现，其中的各个电机运动都是由行业专用计算机和运动控制卡来控制，行业专用计算机是LED固晶机控制系统的核心部分，主要负责人机交互界面管理和控制系统实时监控工作，发布运动指令，有效处理控制卡采集传输的信息，使各个环节实现预期运动，确保机械位置精度检测和操作安全。

在Windows平台的行业专用计算机控制下，LED固晶机系统可以充分利用硬件资源，大大加快了数据处理速度，提高了系统运行效率，并采用了可视化用户界面程序，人机界面友好。

四、系统框图

五、项目产品清单

主控设备：研祥EPE整机IPC-820

该主控设备的主板是一款采用Intel®H61芯片组，支持Intel®LGA1155封装双核、四核I3、I5、I7等系列CPU的高性能平台；支持2条800M/1066M/1333M的DDR3内存条，总容量最大支持16GB；板载2个10/100/1000Mbps网络接口；支持VGA+VGA、VGA+DVI双显示功能；支持4个SATA接口；10个USB 2.0接口、2个串口（其中1个支持RS-232/RS-422/RS-485）、1个并口等丰富的I/O接口。

该整机机箱是一款4U 19＂上架机箱，该机箱采用1.2mm厚的优质钢板成型，喷涂高温烘烤漆，结构坚固。具有优良的散热、抗振及抗幅射性能。可以满足振动、电磁干扰等严酷工作环境的使用，该主控设备的CPU板及底板采用研祥EPE总线设计，CPU板与底板间连接全采用CPCI连接器来实现。

六、EVOC产品优势

1.整机系统采用研祥EPE总线设计，CPU板与底板间采用CPCI连接器相连，360度全包围接触，具有高度气密性、防腐防氧化性、防尘性等，解决了在多尘、潮湿、高/低温、腐蚀等各种工业恶劣环境下工作时连接器接触面间易堵塞、氧化或发霉而造成的电气接触不良，彻底消除金手指连接在实际使用中所有的不良表现，保证了工控机工作的可靠性；

2.CPU板一旦安装到位，CPCI连接器公母头接触面间不会发生相对位移，不会产生相对摩擦，不会损伤导电层，提升了系统抗振动和冲击的能力，保证设备在振动环境下长时间可靠工作的要求；

3.独特的CPU背板支架设计，将CPU散热器重量转架到金属机箱上，避免CPCI针对连接器间接触力的不平衡，同时使两个连接器间更加稳固，不会产生相对位移，进一步提高了整机在振动环境下可靠工作的能力；

4.EPE总线计算机解决了传统金手指工业计算机平台无法通过底板供电，造成机箱走线复杂；EPE总线定义PS－ON#，5V SBS(2A)等信号，12V电源有5个管脚可承受7A电流，避免使用ATX电源时底板与CPU板之间控制连线；

5.EPE总线系统扩展接口在信号分布上优先考虑高速控制信号走线，设置地信号和高速控制信号的针脚相邻, 避免由于信号传输线上存在较大的分布电容的影响，从而增强了信号的完整性，增强了EMC性能，增强了高速信号对地的参考和屏蔽作用，使得PCI、PCIE扩展信号质量得到大大改善，保证了系统的可靠性；

6.整机系统采用了研祥独创的“工业计算机运行状态实时监控智能系统”，它可以实时的监控系统关键器件温度及运行的内部环境温度，并能实时通过计算机技术根据温度状况来控制散热器件智能工作,根据不同的CPU温度，温控风扇会有不同的转速调节与之对应，在此过程中，操作人员同时可以直接实时查看到变化中CPU内核温度，通过此智能交互系统，能有效防范系统过热运行，即使运行出现问题，也能在瞬间知道问题所在，为操作人员进行有效操作提供指南，避免其“知其然，不知其所以然”的尴尬境地。

8.整机系统采用注油减震垫对硬盘进行减震保护，在硬盘与其安装支架之间采用注油减震垫进行软连接，有效避免硬盘与支架在外界震动及冲击作用力下的相互硬碰撞，从而有力保护硬盘不被震动或冲击损坏；注油减震垫结构简单、适用宽温环境、使用寿命长、能对三维振动进行减震、兼容不同重量物体减震。