市場應用背景

隨著3C電子、半導體等領域元器件的封裝技術的不斷小型化和復雜化，制造商需整合具備高并行度與多功能集成的測試平臺，以應對更短的產品開發周期與更高良率要求，從而提升使用效率、實現技術復用與提高產能，降低整體測試成本，轉塔測試分選編帶設備因此深受市場青睞。

▲多類半導體封裝芯片示意圖▲

轉塔測試分選編帶設備介紹：

轉塔測試分選編帶設備用于3C電子、半導體等領域元器件封裝后成品測試環節，通過伺服驅動和高速運動控制實現多工位同步操作，在周期內完成芯片的進料、功能與電性能測試、分選及卷帶包裝，確保出廠產品符合設計規范。

相比其他測試分選設備（如重力式和平移式），具有更高的運動控制性能，能在短時間內完成全面測試任務，每小時產量最高，實現最低測試成本。因在串行測試中，設備的處理時間能直接影響機械運動控制性能的吞吐量和測試成本。

隨著市場的快速擴張，設備制造商面臨著提升精度、速度、多軸同步控制、靈活擴展性等挑戰。因此，制造商正采納具備高帶寬、低延遲和實時同步特性的運動控制解決方案，以便高效地整合和處理工藝控制單元大量數據，提高吞吐量。

▲轉塔測試分選編帶設備主轉盤▲

正運動轉塔測試分選編帶運動控制解決方案：

為提升產能滿足市場需求，正運動推出基于超高速PCIe EtherCAT運動控制卡PCIE464M的運動控制解決方案，以工控機+PCIE464M控制卡+機器視覺方案為核心，為轉塔測試分選編帶設備提供了最大的配置靈活性，以滿足用戶不同的生產和測試工藝要求。

方案可在微秒級響應時間內快速處理反饋信號并實時優化測試、分選及編帶策略，實現高速高精的進給運動控制、多通道數據并行處理、高速數據傳輸，以及各運動軸協調運動等。

可有效優化傳統方案的工藝，提升測試分選效率和精度，并降低整體測試成本。EtherCAT周期快至125us！

01 PCIE464M控制卡在轉塔測試分選編帶設備上的應用

▲轉塔測試分選編帶設備工位分布示意圖▲

傳統運動控制系統方案

在傳統的轉塔測試分選編帶設備中，主要以PLC+觸摸屏+工控機+機器視覺為控制核心。針對控制復雜的多工位自動化設備，方案存在諸多局限：

PLC與工控機分別使用不同的調試界面，工程師在調試和故障診斷時需頻繁切換操作屏幕，效率低下；

PLC受限于固定的掃描周期，響應速度難以滿足高頻次轉塔設備測試與分選需求；

PLC與PC通訊數據交互速率慢，導致整體設備產能較低。

正運動轉塔測試分選編帶解決方案

EtherCAT口：連接DD馬達、總線伺服驅動器，控制轉塔和吸嘴等運動，同時擴展EtherCAT IO模塊，EtherCAT周期快至125us；

IO輸入：連接傳感器、開關輸入等信號；

IO輸出：連接電磁閥吸取、吹氣和視覺飛拍等信號。

采用PCIE464M控制卡+工控機+機器視覺的方案，可以集中處理伺服、氣缸和外設信號的采集與控制。PCIE接口實現與測試機、打標機和圖像檢測系統的高速數據交換，簡化調試并加快響應速度。

通過EtherCAT接口，實現高精度多軸同步控制；高速I/O接口，可實時處理傳感器和視覺系統的反饋，快速觸發轉塔旋轉、吸嘴拾取等動作，提升轉塔測試分選編帶設備的產能至50+Kpcs/小時，整體效率提升6%～15%。

運動控制實現過程

在運行過程中，通過控制DD馬達的轉塔高速旋轉，吸嘴在多軸協同控制下將芯片依次輸送至各測試工位。期間，轉塔上的吸嘴可獨立完成上下位移，以滿足多功能檢測與操作需求。主要通過PCIe和EtherCAT總線的高帶寬、低延遲特性，實現精準軌跡規劃和多軸同步插補。

支持PT/PVT運動模式、在線變速/位置/速度/力矩模式無縫切換等，結合視覺飛拍功能，快速觸發相機進行多工位飛拍。控制系統即可根據實時反饋自動優化轉塔轉速、取放順序、進給速度與分選策略等，確保測試與分選過程高效穩定，提高設備吞吐量和生產效益。

▲轉塔測試分選編帶運行界面圖▲

方案核心優勢一：與第三方工控機（IPC）配合應用

PCIE464M配合第三方圖像處理工控機或PC無需額外配置IO數據采集卡和PLC，即可實現IPC形態的機器視覺運動控制一體機，簡化硬件架構，節省成本，軟硬件一體化。

處理視覺、運動控制和數據處理均集中在一臺PC，減少系統的數據傳輸延遲和同步控制復雜性，提高轉塔設備在高速旋轉、測試和多工位分選應用中的實時性和穩定性。

方案核心優勢二：視覺飛拍

通過PCIE464M控制卡高速硬件位置比較輸出，在視覺定位檢測時可實現多工位同時視覺飛拍，相比傳統的運行到拍照位停下來拍照，可縮短機臺運行CT，提升設備的整體產能。

系統控制流程

方案核心技術優勢

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；

12路獨立的硬件位置比較輸出，可實現多工位同時視覺飛拍，縮短機臺CT；

提供高速輸入接口，便于實現位置鎖存；

設備UPH提升至50K+，整體生產效率比傳統方案提升10%+以上；

用戶可以根據方案需要自主分配IO信號和靈活擴展控制軸，滿足測試單元每種工藝需求，實現個性化定制。

方案核心技術優勢

02 超高速PCIe EtherCAT運動控制卡PCIE464M

面向高速高精智能裝備在“PC+運動控制卡”的模式下，實現多軸同步控制和高速高精運動控制！

可選6-64軸運動控制，支持EtherCAT總線/脈沖/步進伺服驅動器；

聯動軸數最高可達16軸，控制周期最小為125us；

標配16進16出，其中4路高速鎖存輸入、4路高速PWM和12路高速硬件比較輸出PSO；

支持PWM輸出、1D/2D/3D PSO硬件位置比較輸出、視覺飛拍、連續軌跡插補等；

支持掉電存儲和掉電中斷，多重加密，提供程序更安全機制；

具有一維、二維螺距補償控制，實現更高的加工精度；

8路單端脈沖軸、4路單端編碼器軸；

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...

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正運動技術專注于運動控制技術研究和通用運動控制軟硬件產品的研發，是國家級高新技術企業。正運動技術匯集了來自華為、中興等公司的優秀人才，在堅持自主創新的同時，積極聯合各大高校協同運動控制基礎技術的研究，是國內工控領域發展最快的企業之一，也是國內少有、完整掌握運動控制核心技術和實時工控軟件平臺技術的企業。主要業務有：運動控制卡_運動控制器_EtherCAT運動控制卡_EtherCAT控制器_運動控制系統_視覺控制器__運動控制PLC_運動控制_機器人控制器_視覺定位_XPCIe/XPCI系列運動控制卡等。

審核編輯 黃宇