張亞輝

（珠海中京電子電路有限公司，廣東 珠海 519100）

1 背景

在印制電路板（PCB）生產(chǎn)中，當(dāng)使用激光鉆機(jī)加工孔時(shí)，機(jī)臺(tái)移到預(yù)定區(qū)域后，激光通過電子振鏡偏轉(zhuǎn)角度后，落在預(yù)定的XY坐標(biāo)位置，進(jìn)行孔加工。由于三菱激光鉆機(jī)鉆板速度快，響應(yīng)時(shí)間短，運(yùn)行頻率高，電子振鏡長期高速擺動(dòng)會(huì)導(dǎo)致故障出現(xiàn)非常頻繁。三菱第三代激光鉆機(jī)（GTWIII-H）在開機(jī)啟動(dòng)時(shí)會(huì)經(jīng)常遇到電子振鏡報(bào)警，特別在停電和關(guān)機(jī)較長時(shí)間后再啟動(dòng)時(shí)，有時(shí)停機(jī)一兩天，給生產(chǎn)和設(shè)備部都帶來很大困擾。

2 電子振鏡（Galvano Mirror）的工作原理

電子振鏡是一種特殊的擺動(dòng)電機(jī)，基本原理是通電線圈在磁場中產(chǎn)生力矩，與旋轉(zhuǎn)電機(jī)不同的是其轉(zhuǎn)子上同時(shí)有電磁力矩和回復(fù)力矩，大小與轉(zhuǎn)子偏離平衡位置的角度成正比。當(dāng)線圈通過預(yù)定的電流而轉(zhuǎn)子發(fā)生偏轉(zhuǎn)到一定的角度時(shí)，電磁力矩與回復(fù)力矩大小相等，振鏡停在了預(yù)定的角度。激光從這個(gè)預(yù)定的角度折射到達(dá)預(yù)定的位置。故不像普通電機(jī)一樣能夠旋轉(zhuǎn)，這種擺動(dòng)電機(jī)只能偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角與電流成正比，這點(diǎn)與電流計(jì)類似，故電子振鏡又叫電流計(jì)掃描振鏡（Galvanometric Scanner），常簡稱電子振鏡或掃描振鏡。三菱電子振鏡實(shí)物如圖1所示。

圖1 三菱電子振鏡實(shí)物

電子振鏡系統(tǒng)是一種由驅(qū)動(dòng)板與高速擺動(dòng)振鏡組成的一個(gè)高精度、高速度伺服控制系統(tǒng),一般是由位置傳感器，位置區(qū)分器，誤差放大器，功率放大器，處理器組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。位置傳感器是高精度光柵尺，位于電子振鏡內(nèi)部。工況狀態(tài)下，位置傳感器將實(shí)時(shí)位置數(shù)據(jù)傳輸給功率放大器，功率放大器再傳給高速數(shù)據(jù)處理卡（DSP卡），再傳到電腦；電腦將數(shù)據(jù)傳給位置比校器，位置比校器將校正數(shù)據(jù)發(fā)給功率放大器，然后傳給電子振鏡校正位置，形成閉環(huán)控制。

當(dāng)輸入一個(gè)位置信號(hào)時(shí)，擺動(dòng)電機(jī)（振鏡），就會(huì)按一定電壓與角度的轉(zhuǎn)換比例擺動(dòng)一定的角度，整個(gè)過程采用閉環(huán)反饋控制，由控制電路控制，一束激光被兩片掃描振鏡反射，并且通過一片聚焦鏡,振鏡片在馬達(dá)的帶動(dòng)下高速地來回沿軸旋轉(zhuǎn)，達(dá)到改變激光光束路徑的目的。

在開機(jī)啟動(dòng)過程中，電子振鏡通電后要擺動(dòng)歸零，在檢測到零位后才能正常工作，如果擺動(dòng)位置不足，無法檢測到零位，就會(huì)出現(xiàn)報(bào)警現(xiàn)象，機(jī)器無法開啟進(jìn)入到生產(chǎn)狀態(tài)（如圖2所示）。

圖2 電子振鏡加工示意圖

3 解決方案

當(dāng)前三代機(jī)電子振鏡故障主要出現(xiàn)在啟動(dòng)階段，其原因在于電子振鏡電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩不夠，無法啟動(dòng)而成為故障。振鏡電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與流經(jīng)電機(jī)線圈的電流成正比；通過改變電流，可以改變振鏡電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩；適度增大轉(zhuǎn)動(dòng)力矩后，電機(jī)擺動(dòng)變大，使之能夠檢測到零位。

通過優(yōu)化參數(shù)增大啟動(dòng)電流，也就增加了啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)在設(shè)定時(shí)間內(nèi)到達(dá)零點(diǎn)，消除了報(bào)警，使之正常啟動(dòng)。電子振鏡的參數(shù)保存在主機(jī)電腦的c:pbaniniservoif.ini文件里，其中有項(xiàng)參數(shù)StartCurrent=0.1，指的是啟動(dòng)電流值為0.1A，將之修改為StartCurrent=0.15后啟動(dòng)正常。不發(fā)生報(bào)警。為了保持?jǐn)?shù)據(jù)一致，電子振鏡啟動(dòng)后又將數(shù)據(jù)還原，特開發(fā)VBS程序，命名galvrepair.vbs,將之保存在window XP的開始菜單里，隨主程序dspload.exe一起啟動(dòng)。在開機(jī)啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)執(zhí)行將c:pbaniniservoif.ini文件里的StartCurrent=0.1修改為StartCurrent=0.15。電子振鏡啟動(dòng)時(shí)會(huì)自動(dòng)回到零位，大約6秒內(nèi)完成。window XP啟動(dòng)6秒后，galvrepair.vbs又將參數(shù)StartCurrent=0.15修改回StartCurrent=0.1。這樣，就能保證電子振鏡啟動(dòng)后正常歸零，之后的參數(shù)與之前一致不發(fā)生改變，不影響生產(chǎn)時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)，以避免其他可能出現(xiàn)的問題。

4 galvrepair.vbs程序的開發(fā)

用記事本新建一個(gè)文本文件，文件名galvrepair.txt，在記事本里輸入：設(shè)置和創(chuàng)建文件對(duì)象，讀取文件內(nèi)容到變量S，將變量S里的"StartCurrent=0.1"修改為"StartCurrent=0.15"，延遲數(shù)分鐘，再把上面程序回復(fù)至原值。

將以上文件修改后綴名，改為galvrepair.vbs，vbs文件是微軟開發(fā)的腳本語言，和批處理exe文件一樣可以執(zhí)行。將之copy到開始菜單，與主程序dspload.exe文件放在一起，這樣開機(jī)時(shí)就會(huì)自動(dòng)運(yùn)行，開機(jī)時(shí)自動(dòng)修改參數(shù)，dspload.exe運(yùn)行到激光器啟動(dòng)需8 s時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)電子振鏡依據(jù)修改后的參數(shù)歸零。歸零結(jié)束后參數(shù)又自動(dòng)恢復(fù)原值，這樣保持了數(shù)據(jù)一致。達(dá)到了能正常開機(jī)歸零又能正常掃描的目的。

5 優(yōu)化參數(shù)對(duì)產(chǎn)值的影響

目前三代機(jī)每6分鐘打完一塊板，每小時(shí)10塊，每塊板產(chǎn)值50元，一天產(chǎn)值12 000元，每月產(chǎn)值36萬元（估算值）。如表1所示反映了優(yōu)化參數(shù)后產(chǎn)生的價(jià)值，提高了設(shè)備利用率和產(chǎn)能。每月可提升54萬元產(chǎn)值。

表1 優(yōu)化參數(shù)前后產(chǎn)值對(duì)比表

6 結(jié)束語

三代三菱激光鉆機(jī)普遍存在電子振鏡報(bào)警問題，現(xiàn)通過開發(fā)程序，在機(jī)器啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)優(yōu)化參數(shù)，運(yùn)行時(shí)又自動(dòng)恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，很好地解決了電子振鏡頻繁報(bào)警問題，提高了生產(chǎn)效率，減少了維護(hù)時(shí)間。