全三维电装工艺系统关键技术研究

发布时间：2020-08-06 09:14

【摘要】：随着电子技术的不断发展,电子产品的种类和复杂度不断提高,电子产品逐渐成为了衡量科技的标准之一。通过查询资料发现,在电子三维化设计领域可参考的文献较少,由于当下电子产品多样化不断提升,所以急需快速构建电子装配体来辅助电子产品开发。本文主要研究三维电子装配技术,以虚拟化的电子装配技术指导工人准确地安装电子元器件。本文研究的内容有电子装配信息的智能获取、电子模型的构建、电子元器件的智能装配以及实现研究所需的方法和步骤。具体表现在如何从PCB设计软件的特定格式文件中智能化地提取电子元器件的装配信息和建模信息;在智能装配方面,如何自动生成每个元器件位置坐标系并实现元器件的准确装配;其次在装配同时如何反馈模型装配的状态,根据装配反馈状态可视化地显示结果。本论文也提供了一些关键技术的理论依据,比如模型重构算法、模型装配时干涉检测算法以及电子装配体的厚度和质量计算等。本论文核心内容是电子装配体的自动装配,其中系统开发难点体现在电子行业设计软件和机械行业软件之间的信息交换,只有完成了数据交换才能完成电子装配体的自动装配。另外本文提出的电子三维装配技术已经在相关企业以及研究所得到了实际的应用,主要因为本文研究来源于实际的研究所项目,在写作本文之前已经做出了相关的软件并交付研究所使用。系统研究方法是基于Pro/E二次开发实现电子元器件重构与装配。采用Pro/E二次开发技术主要原因是其开发接口易实现,其次Pro/E的使用度高。Pro/E二次开发技术基于C语言同时采用微软MFC实现界面绘制。最后将开发的软件以插件的形式绑定在Pro/E软件中。虽然Pro/E提供有电装模块接口,但是该接口没有单独操作界面,操作不方便。其次提供的接口不可控,无法保证真实模型和框图模型的混合装配。从研究的结果来看,整个系统基本功能满足企业的电子装配需求。随着技术不断加深,该系统还需要实现更多的功能,但本文提出的方法和思想仍然可以为研究电子全三维化设计技术提供指导。相对于机械行业的三维装配工艺来说,电子产品三维化虚拟装配技术的成熟度比较低,因此依据研究成果提出的全三维电子装配技术符合实际和时代需求。在研究电子三维装配技术时,基于Pro/E二次开发技术有利于提高开发效率并且扩展该技术的运用领域。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN41;TP391.7
【图文】：

关系图,电装,智能,关系图

图 2.1 智能电装与 PCB 三维电装关系图对于总目标来说，主要包含四大模块：1. 相关软件。相关软件指的是要实现智能电装所要涉及到的软件依赖，比如数据库、模型库、PDM 系统、三维软件等。2. 智能电装设计。主要包含电子设计人员的电路设计图、电子三维装配技术、三维电装的结果分析和仿真、三维电装工艺的设计。3. 智能电装制造。电装制造大体包含两部分，电装物料的管理以及电子生产的管理。4. 智能电装服务。智能电装服务主要是后期维护和信息记录，其中包含有故障检测、分析、反馈、记录，通过以上这些结果返回一个可行性服务方案。相对于总体设计目标来说，本系统的设计目标主要是与机械领域相关的部分，也是核心部分，即 PCB 电子全三维装配系统。PCB 电子装配系统主要包含以下：(1) 软件接口设计这部分主要打通电子领域软件和机械相关软件接口，通过此接口可以实现三

框图,思想,几何坐标,爆炸图

图 2.2 系统总设计思想其中自动保存模型的设计，并不单单是保存模型。由于每个元器件是不规则的，其中几何坐标并不简简单单在几何中点处，所以保存框图模型的意义就是为了确定几何坐标点位置。从图 2.2 中也可以看出系统设计中开发了爆炸图模块，对于爆炸图设计思想而言，由于 PCB 板多数情况下是正反两面，也就是 top 和 bottom，所以爆炸方向只限定在这两方向，这样简化开发过程同时满足需求。另外通过库中元器件和与之对应数据库的元器件的信息估算整个板的体积和重量，同时可以在装配模型时检测模型之间是否干涉。基于 Pro/E 二次开发的电子装配系统的设计流程如下：1、根据客户需求收集开发资料。2、收集二次开发资料，测试开发环境。3、操作相关电子领域的软件，实现广泛接口文件。4、根据系统需求通过 Pro/E 提供的二次开发接口 Protoolkit 测试性开发。5、通过项目系统模块在 Protoolkit 找相关的开发函数，并且在测试系统下开发测

架构图,电装,架构,模块

12图 2.3 PCB 电装模块架构图2.3.2 功能模块介绍本系统是基于 Pro/E 进行开发，在了解本系统功能模块之前，预先通过实例将程序执行一遍，如图 2.4 所示就是根据电路设计软件 PADS 提供的 EMN/EMP 设计原理图，依据本程序实现的三维装配图。根据此图右边提供的对话框，程序所涉及模块具体如下： “打开 EMN”和“读取文件”按钮对应的是文件解析模块。 “载入元件”对应的是模型的自构建和装配体的自构建模块。 “元器件管理”指的是元器件信息和三维图的管理模块。 “爆炸”指的是电装爆炸图模块。 “加载成功”和“加载失败”对应的是模型检测模块。 “属性计算”对应的是面向电装工艺模型的一些计算模块。

【参考文献】