市場應用背景

　　核心半導體設備國產化是解決“卡脖子”技術、保障國家戰略安全的關鍵。在政策與下游需求推動下，國產設備需求激增。半導體固晶機是封裝核心設備，其運動控制設備決定了高速高精度貼裝晶圓芯片的性能，對實現定位、對準、粘接等關鍵步驟至關重要。

　　本篇文章主要介紹超高速實時運動控制卡XPCIE1032H在高速半導體固晶機上的應用，可快速了解正運動技術XPCIE1032H超高速實時運動控制卡的使用。

　　傳統控制系統方案

　　傳統方案一(以PLC為核心)：

　　采用PLC+觸摸屏+工控機+機器視覺。其弊端在于運動控制與機器視覺調試需在PLC屏和PC屏間切換，操作繁瑣。且PLC受掃描周期限制，響應慢，與PC通訊數據交互速率低，導致設備整體產能較低。

　　傳統方案二(以運動控制卡為核心)：

　　采用PCI運動控制卡+工控機+機器視覺。運動控制卡集成于工控機內，通過高速PCI接口與視覺通訊，數據交互快，單屏調試簡便，顯著提升取晶固晶運動的速度與精度，最終實現更高UPH產能。

　　正運動技術解決方案

　　正運動技術方案以工控機+XPCIE1032超高速運動控制卡+機器視覺為核心，提升產能與穩定性。

　　采用Windows實時內核技術，將運動控制、IO等處理置于CPU核內執行，與PC機器視覺的命令下發和讀取通過CPU內存交互，交互速度比傳統PCI/PCIe運動控制卡快數十倍，比PLC網口數據交互快50-100倍+，相比傳統運動控制卡或者PLC方案，整體效率提升6%-20%+。

　　01、超高速實時運動控制卡XPCIE1032H在高速半導體固晶機上的應用

　　正運動高速半導體固晶機解決方案架構

　　1、16DI：連接原點和限位光電、傳感器、開關輸入等信號;

　　2、16DO：連接電磁閥吸取、破真空和視覺飛拍等信號;連接兩個相機;

　　3、EtherCAT接口：125us EtherCAT同步周期，連接固晶擺臂軸、固晶上下料、藍膜頂針軸、銀膠點膠軸、載帶基板送料軸以及其他共計12個伺服和步進軸;同時擴展EtherCAT IO模塊。

　　固晶機工藝運行原理

　　固晶機由取料、推料、點膠、擺臂、固晶平臺、藍膜頂針平臺、夾具及出料等機構組成，集成了高速精密定位、視覺定位與氣動吸取等光機電技術。核心控制步驟如下：

　　01、視覺定位:

　　識別晶圓芯片與載帶基板位置

　　02、點膠:

　　在載帶基板指定位置進行精確點涂銀膠

　　03、貼裝:

　　擺臂吸取晶圓芯片并精準放置于點膠位置

　　MotionRT750運動控制實時內核，獨占x86 CPU內核

　　XPCIE1032超高速運動控制卡搭載Windows實時內核MotionRT750，采用Windows非實時層+MotionRT750實時層的雙系統架構。實時層確保運動控制不受Windows波動/抖動影響，保障高精度與穩定性;非實時層無縫對接VS/CAD/CAM等豐富Windows應用，極大提升開發調試效率。

　　指令交互周期快至us級

　　XPCIE1032超高速運動控制卡搭載Windows運動控制實時內核MotionRT750，直接利用PC中CPU/內存計算，大幅提升函數執行效率與響應速度，從而顯著提高固晶機UPH產能。

　　通過C#、C++等語言的開發實測，結果顯示其通訊速度遠超傳統PCI/PCIE卡方案和PLC網口交互方案，整體產能提升明顯。

　　在相同測試環境下，經50次直線電機往復運動及1000次IO翻轉測試，MotionRT750方案控制周期比傳統PCI通信縮短約2500ms，效率提升超17.1%。

　　運動控制周期快至50us

　　XPCIE1032超高速實時運動控制卡搭載Windows實時內核MotionRT750，進行16軸或32軸EtherCAT總線控制時，其EtherCAT通訊同步周期可縮短至125μs，運動控制周期更可快達50μs，顯著提升EtherCAT通訊效率。

　　在固晶等精密運動控制應用中，能實現更快、更平穩的運動軌跡規劃。相比傳統脈沖控制卡，其接線更簡潔，維護更便捷。

　　更穩定、更安全、更可靠

　　工業自動化設備需滿足7*24小時連續運行要求，任何異常停機都將造成重大損失。XPCIE1032超高速運動控制卡搭載Windows運動控制實時內核MotionRT750，通過EtherCAT總線冗余與PC故障隔離技術，構建高可靠控制系統，無懼Windows藍屏影響，為工業生產提供穩定、安全的保障。

　　EtherCAT總線冗余技術：

　　通訊鏈路故障自動切換，顯著降低由斷線導致的停機風險，32軸可快至125us穩定運行。

　　PC級故障硬隔離：

　　無懼Windows藍屏影響，當Windows系統發生藍屏或崩潰時，MotionRT750實時內核仍可持續獨立運行，急停按鈕也可正常生效，保障工藝生產的安全。

　　正運動高速半導體固晶機工藝運行流程圖

　　方案應用優勢總結

　　1、統一API，開發靈活：支持多種上位機語言開發，所有系列產品均可調用同一套API函數，讓用戶開發更靈活。

　　2、突破實時瓶頸，運行穩定高效：徹底解決傳統PCI/PCIE卡在Windows環境下控制系統的非實時性問題，保障設備高效、穩定運行。

　　3、極速響應，顯著提升產能：基于核內交互技術，指令響應達微秒級，較傳統PCI/PCIE方案快數十倍。實測UPH提升至單頭22K，雙頭43K，整體生產效率提升10%以上。

　　4、多通道飛拍，縮短周期：配備16路獨立硬件位置比較輸出，支持多工位視覺飛拍同步執行，有效縮短機臺CT。

　　5、智能運動控制，動作流暢精準：集成SS曲線加減速、拱形運行及在線變速功能，實現“軟著陸”，確保取晶/固晶動作更流暢、柔和、精準。

　　硬件選型配置

　　02、XPCIE1032H運動控制卡產品介紹

　　1、6-64軸EtherCAT總線+脈沖可選，其中4路單端500KHz脈沖輸出，方便接脈沖驅動;

　　2、32軸EtherCAT同步周期125us，支持多卡聯動;

　　3、板載16點通用輸入，16點通用輸出，其中8路高速輸入和16路高速輸出;

　　4、支持PWM輸出、精準輸出、PSO硬件位置比較輸出、視覺飛拍等;

　　5、支持直線插補、圓弧插補、連續軌跡加工(速度前瞻)、高階SS曲線加減速;

　　6、支持電子凸輪、電子齒輪、位置鎖存、同步跟隨、虛擬軸、螺距補償等功能;

　　7、支持30+機械手模型正逆解模型算法，比如SCARA、Delta、UVW、4軸/5軸 RTCP...

　　為了幫助您更好地、更快速的開發和應用基于超高速實時運動控制卡XPCIE1032H開發的高速半導體固晶機解決方案，我們準備了詳細的說明文檔。進一步了解其使用方法、參數配置及實際應用案例，聯系電話400-089-8936。