Установка для автоматизированного изготовления печатных плат

[iliasam]

Всем привет!
Захотелось рассказать про установку для изготовления печатных плат (PCBMachine), которую я сейчас делаю.
Вдохновлялся устновкой HLDI, но свою конструкцию сделал полностью с нуля.

Сейчас установка может выполнять автоматически следующие операции:
*Измерение размеров платы-заготовки
*Сверление реперных и основных отверстий в плате (пока только одного диаметра)
*Промывка платы в проточной воде
*Поиск реперных отверстий, коррекция изображения (сдвиг и поворот) и экспозиция платы - с двух сторон
*Проявка фоторезиста

Фото конструкции:


Видео с демонстрацией работы установки:


Фото изготовленной тестовой платы:

Замечу, что здесь был использован старый фоторезист, так что он плохо приклеился.
Из фотографий видно, что есть явное несовпадение изображения и просверленных отверстий, особенно на Bottom стороне.
Пока что это основная проблема, которая присутствует у установки.

Максимальный размер платы, которую можно поместить в установку - 100x100 мм, хотя такие крупные платы я еще не пробовал изготавливать.

Как видно из фотографий, конструкция получилась довольно замороченная.
Сейчас установка содержит: 3 шаговых мотора (привода стола лазера, привод рамки платы, привод портала); 2 коллекторных мотора (привод каретки лазера и привод поворота платы); мотор дрели; насос промывки; два электромагнита, нужные для фиксации дрели.
Можно заметить, что некоторые узлы сделаны кустарно или неоптимально, это связано с тем, что доступа к станкам у меня нет.

Растеризация gerber-файлов производится при помощи программы gerbv.

В дальнейших планах - автоматизация травления платы, и автоматизация других этапов изготовления платы.
Если конструкция кого-то заинтересует, я постараюсь выложить более подробное описание.

[Lecter2017]

Интересный проект. Но имхо много лишнего:
1. Сверловка. Это надо делать на отдельном станке с использованием прижима и накладочного материала. Только так можно обеспечить приемлемую точность сверловки.
Для металлизированных плат сверление отверстий и металлизация производится до накатки резиста.
2. Промывка. Если убрать сверловку то и промывка не нужна
3. 100х100 размер конечно ни о чем.

А вот идея автоматизированной двухсторонней засветки мне нравится.

[iliasam]

Прижим и накладочный материал - это практически промышленные технологии. Я думаю, что для любительских конструкций достаточно и более простой технологии.
Как я уже писал, "В дальнейших планах - автоматизация травления платы". После проявки плату явно нужно промывать.

[tihohod]

Ваши усилия и упорство вызывают уважение. Но откуда идея объединить такие разные устройства в одной установке? Ведь отдельные специализированные станки всегда будут легче в изготовлении, удобнее в работе и иметь как минимум больший потенциал к улучшению?

[iliasam]

Я просто хочу максимально автоматизировать процесс изготовления платы.

[parovoZZ]

Не дешевле китайцам заслать?
На выходе будет проверенная электротестом, с шелкографией, маской любого доступного цвета промышленно изготовленная плата.
А вот что действительно нужно - SMD установщик. У китайцев паять ооочень дорого. Да и неизвестно, из какой помойки компоненты запаяют.

[iliasam]

У китайцев все очень качественно и дешево, даже многослойные платы сейчас относительно дешевые, но очень долго плату ждать - не менее трех недель.
У Резонита платы делаются относительно быстро, но дорогие выходят.

[rv3bj]

Интересный проект. Меня интересуют детали. В частности какой микроконтроллер вы использовали? Как реализовали управление перемещением каретки по оси Х ? Вижу коллекторный двигатель и энкодерную ленту позади него.

[iliasam]

Контроллер - STM32F405, несколько жирноват, взял его, так как был в наличии.
Движение каретки - такое же, как и в HLDI (или как в струйном принтере) - связка коллекторный мотор + энкодер на 180 DPI.
Софт, конечно же, полностью свой, написан с нуля.

[rv3bj]

Да STM32F405 или STM32F407 это правильный выбор. На сегодняшний день Cortex M4 это лучше чем M3. Причем в условиях нынешнего кризиса платка с STM32F401CCU6 гораздо дешевле такой же с STM32F103C8T6.
Софт очень интересен. Я бы с удовольствием ознакомился с ним. Если можно сообщите в личку. У вас реализованы разные скорости перемещения каретки. При этом есть режим, когда вместе с лазером перемещается и мотор сверлилки. А он достаточно тяжелый. Собственно интересна именно часть софта, управляющая движением каретки.
Интересно также тип и длина линейной направляющей. Размер платы 100х100 мм это правильный выбор на мой взгляд.

[iliasam]

Исходники софта я пока выкладывать не хочу, а без них прошивка и исполняемые файлы, вам, скорее всего, будут бесполезны.
Все параметры моторов сейчас захардкожены, настройку параметров сделать можно, но пока ее нет.
Для управления ШИМ мотора используются два последовательно работающих PID регулятора - по скорости и положению. В некоторых режимах работает только регулятор скорости.
Направляющая такая: https://aliexpress.ru/item/1000007480470.html (на 250 мм).

[rv3bj]

Понятно относительно софта. По поводу каретки хочу уточнить ее типоразмер MGN7, MGN9, MGN12 ? Какая буква - C или H ?

[iliasam]

Каретка дрели - MGN12H, каретка лазера - MGN12C.

[ass20]

подскажите как работает поиск реперных отверстий ?
интересно как это реализовано в автоматическом режиме

[iliasam]

На каретке лазера установлен фотодиод с объективом, во время поиска отверстия (сканирования) лазер включается, а данные с фотодиода сохраняются в память ПК.
Недостатки этого метода - фоторезист засвечивается в зоне сканирования, ну и процесс довольно медленный, данные сканирования не очень информативные.
Достоинство - лазер сам обеспечивает нужную подсветку, данные сканирования жестко "привязаны" лазеру (то есть калибровки не нужны), нет определенных проблем, присущих камере - проблемы с USB, драйверами. Плюс, по моим ощущениям, данные, полученные таким методом, проще автоматически анализировать.
Пример результатов сканирования.

[ass20]

Идея установки классная...
Если догнать габариты заготовки до 220х220 , чтоб получалась плата 200х200
То можно будет установку продавать... Два варианта один diy для радиогубителей и второй profi для компаний кто разрабатывает электронику .. в принципе получить более менее плату за 1 раб день и не ждать когда она приедет с резонита.. очень заманчиво ...

Вы этот проект смотрели ?
http://www.diyouware.com/DiyoPCB-MKI

[Altium]

iliasam, схема и софтуер покажеш?
А исходники будеш ли дасть? Они нужньйе, я давно ищу такого проекта.

[iliasam]

Исходники выкладывать пока не планирую.
Если кто-то захочет повторить, могу выложить схему, прошивки и исполняемые файлы, но для этого мне придется оформлять много документации. На это нужно очень много времени.
К сожалению, установка, в том окончательном виде, как я ее представляю, получается очень сложной для повторения, так что я боюсь, что желающих именно повторять ее не будет.

[MIF]

Задумка интересная в плане мини-поточной линии.

parovoZZ писал(а):

Не дешевле китайцам заслать?

Дело не только в цене.

1. Китайское уже подорожало и обросло задержками, и кто знает, может быть скоро придётся требовать то, что раньше заказывали, у отечественного производителя.
2. Делать платы самостоятельно (тестовые, малых серий) всё же быстрее.
3. Китайцы тырят всё что могут стырить - в ряде случаев это неприемлемо, особенно на стадии разработки.
4. Независимость - одна из блестящих радиолюбительских граней.

[maliiv]

iliasam писал(а):

Исходники выкладывать пока не планирую.
Если кто-то захочет повторить, могу выложить схему, прошивки и исполняемые файлы, но для этого мне придется оформлять много документации. На это нужно очень много времени.
К сожалению, установка, в том окончательном виде, как я ее представляю, получается очень сложной для повторения, так что я боюсь, что желающих именно повторять ее не будет.

Уважаемый, а смысл тогда ваших телодвижений ? Зачем вы это все рассказали ? Похвалиться ? Зачем выкладывать на форуме инфу, вернее затравку к ней, если саму инфу вы не планируете опубликовывать ? Зачем заранее всех форумчан вводить в ранг, как бы так помягче выразится...блин, мягко и не получается...короче в ранг дилетантов. Не надо вам было этот топик открывать с таким подходом.