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二维码PCB激光雕刻跟踪信息系统的研究与设计

来源: | 发布日期:2022-07-26 | 浏览次数:1

       生产追溯可以正向、反向或无向追溯产品,快速便捷地确认原料、加工方法、加工过程关键参数等信息。与可追溯性密切相关的是产品管理方案,主要包括批次管理和单品管理。批次管理是指产品从原材料到成品的生产过程。严格按照批次进行科学管理,保证每个生产环节的批次、数量、质量、责任和生产动态。材料批发、批量加工、批量转移、批量入库、批量配送等。,严格按照先进先出管理。这样,一旦出现质量问题,可以快速检查原因,明确问题产品的范围,降低影响率。

       在印刷电路板(PCB)行业中,生产过程一般采用基于批次的管理方案。批次数量由最优批次算法计算得出,批次数量因不同的板类型而异。EBS(电子商务套装)系统和MES(制造执行系统)已经实施了基于批次的管理方案[2]。如果某块板在生产过程中出现异常,整批板都会停止生产;如果已经入库或发给客户的板出现异常,在确认异常原因后,需要将整批板全部退回进行验证。最优批次越大,召回验证的实物就越多,这也在一定程度上造成了人力物力和成本的浪费。

本文研究的基于PCB行业的单板追溯系统,就是将生产批次管理方案中的追溯信息细化到每块板,然后根据板的条码信息和系统记录,快速准确地定位问题板范围,排查异常原因。细化生产管理,也便于质量、产品召回或退货管理。

1.PCB单板跟踪方案

本文提出的单板溯源管理的前提是基于批次管理,为PCB生产订单批次中的所有大板维护一个唯一的二维码,将板的二维码与生产批号绑定。在加工过程中的设备上安装扫描设备,扫描记录经过的时间、加工人员、加工参数、环境参数等信息。每次通过设备时。

PCB追踪方案主要包括三个模块(图1): 2D条码、硬件扫描和软件系统。

追溯系统主要功能模块

1.1标牌的条形码形式

根据生产批次和批号,按照特定规则生成每个大板的二维码。二维条码是唯一的,并与批次信息绑定。由于PCB加工路线的特殊性,如果前期产生的二维码信息仅通过PCB二维码激光打标机以激光雕刻的形式打印在PCB板上,在后续加工路线过程中很容易被擦除或污染,导致扫描失败或难以识别。因此,本文的方案是在板材边缘钻取二维码信息,将板材边缘的二维码保留在外部图纸中的丝印字符之前,以记录加工过程。绘制过程结束后,通过 PCB二维码激光打标设备 将板边的二维码转移到每块板上。形状加工后,板边会被切掉,继续记录小板上的激光打标二维码。

通过上述方法,可以使二维条码从工艺路线开始到最后入库都保持可识别的状态,不影响客户的发货要求,从而满足单板的追溯要求。

在这个环节中,PCB二维码激光打标机必不可少。

1.2硬件扫描设备

基于PCB二维条码的特殊性,扫描硬件设备应具备以下功能:

1.2.1高认可度

钻孔过程中,由于堵塞、污染等原因,二维码可能会部分不清晰。因此,扫描设备必须具有高分辨率,能够读取点阵二维码,并具有识别错码的容错机制。扫描设备固定在设备前面的水平线上。当板材通过水平线时,由于板材通过速度、板材放置位置等不确定因素,扫描设备可识别区域广,读取速度快。

通信接口

由于扫描设备读取的条码信息需要与生产追溯系统关联,扫描设备需要一个通信接口,能够满足文件传输的要求。同时,当网络意外中断恢复时,可以在断点处继续传输,防止数据丢失或遗漏。

储存

扫描硬件设备,可以存储扫描信息。在没有网络的情况下,它仍然可以工作并存储扫描的数据;此外,可以设置文件存储间隔,以满足不同生产线不同间隔上传扫描记录的需要。

1.3系统软件

软件是追溯查询的媒介,也是连接2D条码和扫描设备的重要组成部分。一方面,系统按照指定的规则生成二维码,与硬件设备(钻孔设备等)互联。)通过接口程序;另一方面,系统读取扫描设备的文件,解析成系统要求的数据格式,存储在数据库中以备使用。

2.PCB单板跟踪系统设计

PCB追踪系统的设计是在MES系统和EBS系统的基础上进一步开发的。系统的主要功能模块包括:基本配置、生产追溯、质量控制、报表管理等。(图二)。


追溯方案三个模块

2.1基本配置

主要功能是绑定ip地址、扫描设备、处理设备之间的关系,方便后续的数据关联处理。在MES系统和EBS系统中,加工过程和加工设备通过资源实例联系起来。在追溯系统中,扫描设备主要作为输入,准确获取加工时间等生产记录。
2.2同步接口

主要功能是将2D条形码数据与扫描数据同步。首先,追溯系统需要同步获取钻孔的条形码。为了防止系统混乱和错误,只有在钻孔成功后,条形码和工单批次之间的绑定信息才能同步到追溯系统。需要在下一个设备处理该板之前进行条码的同步验证,否则可能导致系统条码绑定错误。其次是扫描数据的同步,每块板材通过加工设备时,会先通过扫描设备,并记录当前加工时间、生产信息、设备环境因素等。这些扫描信息和设备关联的处理记录信息通过接口表单同步到单板追溯系统数据库。

2.3回顾性记录

单板加工过程的追溯是MES系统、EBS系统和单板追溯系统的几个数据库的数据集成,是人、机、料、法、环境等五个环节的追溯信息可视化。该模块的主要功能是根据板材的二维码快速定位加工过程中的各种参数信息以及加工参数相同的板材。

2.4质量控制

该模块的主要功能是实时准确地记录每块板材的质量异常情况。板材报废后,可以在该模块中进行确认报废原因、分析解决方案、解决质量问题等一系列质量控制和管理。同时,根据板材2D条码的报废率记录,可以实时统计批次报废率。超过预警范围时,会通过推送邮件、短信、微信等方式提醒相关人员。,从而实时关注批量生产进度,预防并快速解决异常问题等。

2.5报告管理

报表管理是本系统与其他相关系统数据关联的最大体现。其主要功能是定时推送不同级别的报告。此外,当报告中的某个指标出现异常时,它可以发出预警,并推动指定人员提前发现和预防重大问题和异常。通过单板追溯系统的报表平台,细化各项管理报表,为管理者提供实时数据参考。

3.关键技术和系统实现

在单板追踪系统的设计中,关键问题是单板追踪系统与各个系统之间的接口开发。

3.1网络互联

某公司PCB厂的设备网络与办公网络分离,钻孔和扫描设备使用设备网络,而系统部署在办公网络中。所以这个单板追踪系统需要同步设备网络和办公网络的数据。为了方便两个不同网段之间的通信和同步,使用FTP作为中间服务器,将设备网络的数据上传到FTP服务器,然后系统从FTP服务器读取相关数据并分析到系统数据库中。

3.2数据同步

根据生产批次和批量,系统生成每块板唯一的2D条形码信息,将2D条形码信息传送给钻孔程序,并根据该条形码信息调用钻孔程序。在该接口程序的开发过程中,考虑到对网络流畅性能的依赖,对该接口程序的调用方式进行了优化。本文开发的单板跟踪系统采用反向传输的方式。在钻井程序服务器中,通过扫描工单批次,根据批次号在程序中直接生成二维条码信息。钻孔完成后,钻孔服务器上已经执行的钻孔程序数据会及时同步到单板跟踪系统。

3.3文件解析

设备的扫描文件一般以excel文本格式存储。本文开发的单板跟踪系统需要对扫描的文件进行解析,并存储在系统数据库中。虽然扫描设备已经尽力避免条码错误等问题,但还是会出现一些信息缺失或异常情况。因此,在解析文件的过程中,一旦出现不符合编码规则或者异常的数据,就需要将文件的错误信息输出到错误文件中进行记录,以便于后续的验证和确认。如果网络突然中断,扫描设备可以在网络中断期间存储扫描的文件。网络恢复后,需要继续发回断点处的所有数据。

4.系统运行监控和结果

为了验证PCB单板溯源系统方案的可行性和有效性,所开发的单板溯源系统已经在某PCB厂进行了长时间的试运行。系统运行稳定,与EBS、MES系统接口及各种数据正常。通过对系统运行的分析,证明了单板追踪方案的可行性和有效性。

在实际生产过程中,有以下几种情况:一批280块。在过程检查中,发现有一部分在固定位置被划伤。通过确认原因,发现部分设备硬件异常,持续了10分钟左右。如果只依靠批次管理,需要检查当天处理的所有批次的板材。但是通过单板追溯系统,可以确定刮伤的板材在本设备中处理的时间是2016年10月8日下午15:13,所以当天下午15:03-15:23之间的板材都需要检查。单板追踪系统记录了32个板块。可以看出,通过单板追溯系统,问题板的检查范围大大缩小,检查时间缩短。

单板追溯系统不仅可以追溯PCB的生产过程,还可以在板材到达客户时发挥巨大作用。比如客户端已经有一批板了,发现了塞孔等其他问题,就要反向检查问题板。如果整批召回,对双方影响都很大,不仅影响客户的进度,还浪费人力和时间。依靠单板追溯系统,我们可以快速准确的定位到这一批的哪些单板出现了问题,以及其他批次是否会出现类似的异常。我们只需要召回不正常的板卡,快速修复即可。从根本上快速解决问题,节省客户的时间和成本。

5.结论

在研究PCB单板追踪系统方案的基础上,通过系统开发和实际应用分析,证明了PCB单板追踪系统方案的有效性和可行性。既细化了批次管理、生产追溯、质量管控,又方便了质量问题的定位,可以快速分辨问题板,减少召回损失。本文的单板溯源方案为物联网的发展提供了基础,对 PCB行业溯源管理趋势的发展具有一定的参考价值。在此基础上,可以进一步研究PCB单板追溯系统的其他扩展功能,为PCB行业的智能化信息化发展提供更加多样化的系统支持。

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