市场应用背景

　　核心半导体设备国产化是解决“卡脖子”技术、保障国家战略安全的关键。在政策与下游需求推动下，国产设备需求激增。半导体固晶机是封装核心设备，其运动控制设备决定了高速高精度贴装晶圆芯片的性能，对实现定位、对准、粘接等关键步骤至关重要。

　　本篇文章主要介绍超高速实时运动控制卡XPCIE1032H在高速半导体固晶机上的应用，可快速了解正运动技术XPCIE1032H超高速实时运动控制卡的使用。

　　传统控制系统方案

　　传统方案一(以PLC为核心)：

　　采用PLC+触摸屏+工控机+机器视觉。其弊端在于运动控制与机器视觉调试需在PLC屏和PC屏间切换，操作繁琐。且PLC受扫描周期限制，响应慢，与PC通讯数据交互速率低，导致设备整体产能较低。

　　传统方案二(以运动控制卡为核心)：

　　采用PCI运动控制卡+工控机+机器视觉。运动控制卡集成于工控机内，通过高速PCI接口与视觉通讯，数据交互快，单屏调试简便，显著提升取晶固晶运动的速度与精度，最终实现更高UPH产能。

　　正运动技术解决方案

　　正运动技术方案以工控机+XPCIE1032超高速运动控制卡+机器视觉为核心，提升产能与稳定性。

　　采用Windows实时内核技术，将运动控制、IO等处理置于CPU核内执行，与PC机器视觉的命令下发和读取通过CPU内存交互，交互速度比传统PCI/PCIe运动控制卡快数十倍，比PLC网口数据交互快50-100倍+，相比传统运动控制卡或者PLC方案，整体效率提升6%-20%+。

　　01、超高速实时运动控制卡XPCIE1032H在高速半导体固晶机上的应用

　　正运动高速半导体固晶机解决方案架构

　　1、16DI：连接原点和限位光电、传感器、开关输入等信号;

　　2、16DO：连接电磁阀吸取、破真空和视觉飞拍等信号;连接两个相机;

　　3、EtherCAT接口：125us EtherCAT同步周期，连接固晶摆臂轴、固晶上下料、蓝膜顶针轴、银胶点胶轴、载带基板送料轴以及其他共计12个伺服和步进轴;同时扩展EtherCAT IO模块。

　　固晶机工艺运行原理

　　固晶机由取料、推料、点胶、摆臂、固晶平台、蓝膜顶针平台、夹具及出料等机构组成，集成了高速精密定位、视觉定位与气动吸取等光机电技术。核心控制步骤如下：

　　01、视觉定位:

　　识别晶圆芯片与载带基板位置

　　02、点胶:

　　在载带基板指定位置进行精确点涂银胶

　　03、贴装:

　　摆臂吸取晶圆芯片并精准放置于点胶位置

　　MotionRT750运动控制实时内核，独占x86 CPU内核

　　XPCIE1032超高速运动控制卡搭载Windows实时内核MotionRT750，采用Windows非实时层+MotionRT750实时层的双系统架构。实时层确保运动控制不受Windows波动/抖动影响，保障高精度与稳定性;非实时层无缝对接VS/CAD/CAM等丰富Windows应用，极大提升开发调试效率。

　　指令交互周期快至us级

　　XPCIE1032超高速运动控制卡搭载Windows运动控制实时内核MotionRT750，直接利用PC中CPU/内存计算，大幅提升函数执行效率与响应速度，从而显著提高固晶机UPH产能。

　　通过C#、C++等语言的开发实测，结果显示其通讯速度远超传统PCI/PCIE卡方案和PLC网口交互方案，整体产能提升明显。

　　在相同测试环境下，经50次直线电机往复运动及1000次IO翻转测试，MotionRT750方案控制周期比传统PCI通信缩短约2500ms，效率提升超17.1%。

　　运动控制周期快至50us

　　XPCIE1032超高速实时运动控制卡搭载Windows实时内核MotionRT750，进行16轴或32轴EtherCAT总线控制时，其EtherCAT通讯同步周期可缩短至125μs，运动控制周期更可快达50μs，显著提升EtherCAT通讯效率。

　　在固晶等精密运动控制应用中，能实现更快、更平稳的运动轨迹规划。相比传统脉冲控制卡，其接线更简洁，维护更便捷。

　　更稳定、更安全、更可靠

　　工业自动化设备需满足7*24小时连续运行要求，任何异常停机都将造成重大损失。XPCIE1032超高速运动控制卡搭载Windows运动控制实时内核MotionRT750，通过EtherCAT总线冗余与PC故障隔离技术，构建高可靠控制系统，无惧Windows蓝屏影响，为工业生产提供稳定、安全的保障。

　　EtherCAT总线冗余技术：

　　通讯链路故障自动切换，显著降低由断线导致的停机风险，32轴可快至125us稳定运行。

　　PC级故障硬隔离：

　　无惧Windows蓝屏影响，当Windows系统发生蓝屏或崩溃时，MotionRT750实时内核仍可持续独立运行，急停按钮也可正常生效，保障工艺生产的安全。

　　正运动高速半导体固晶机工艺运行流程图

　　方案应用优势总结

　　1、统一API，开发灵活：支持多种上位机语言开发，所有系列产品均可调用同一套API函数，让用户开发更灵活。

　　2、突破实时瓶颈，运行稳定高效：彻底解决传统PCI/PCIE卡在Windows环境下控制系统的非实时性问题，保障设备高效、稳定运行。

　　3、极速响应，显著提升产能：基于核内交互技术，指令响应达微秒级，较传统PCI/PCIE方案快数十倍。实测UPH提升至单头22K，双头43K，整体生产效率提升10%以上。

　　4、多通道飞拍，缩短周期：配备16路独立硬件位置比较输出，支持多工位视觉飞拍同步执行，有效缩短机台CT。

　　5、智能运动控制，动作流畅精准：集成SS曲线加减速、拱形运行及在线变速功能，实现“软着陆”，确保取晶/固晶动作更流畅、柔和、精准。

　　硬件选型配置

　　02、XPCIE1032H运动控制卡产品介绍

　　1、6-64轴EtherCAT总线+脉冲可选，其中4路单端500KHz脉冲输出，方便接脉冲驱动;

　　2、32轴EtherCAT同步周期125us，支持多卡联动;

　　3、板载16点通用输入，16点通用输出，其中8路高速输入和16路高速输出;

　　4、支持PWM输出、精准输出、PSO硬件位置比较输出、视觉飞拍等;

　　5、支持直线插补、圆弧插补、连续轨迹加工(速度前瞻)、高阶SS曲线加减速;

　　6、支持电子凸轮、电子齿轮、位置锁存、同步跟随、虚拟轴、螺距补偿等功能;

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

　　为了帮助您更好地、更快速的开发和应用基于超高速实时运动控制卡XPCIE1032H开发的高速半导体固晶机解决方案，我们准备了详细的说明文档。进一步了解其使用方法、参数配置及实际应用案例，联系电话400-089-8936。