电路板雕刻机的软件开发

论文摘要

电路板在电子电路和IT产业内应用广泛,因此对它的制造方法与制造工艺的研究是一项很有意义的课题。目前随着环境的恶化,人们对环境保护的意识越来越强,所以需要提出一种没有化学危害的新的制板方法。本文在比较了各种PCB板的制作方法后,对既能减少污染,又能保证加工精度与效率的基于物理雕刻的电路板雕刻机系统进行了基础性的研究。本文在分析了目前PCB设计软件输出的文件格式的基础上,设计了专门的算法并选用了合适的数据结构来读取并储存PCB设计软件生成的Gerber文件中保存的电路板图形信息。研究了在读取的Gerber文件中的电路板图形信息的基础上生成电路板中导线和焊盘轮廓线的方法,同时实现了轮廓线与轮廓线之间的求交和裁减处理,并生成了无相交的封闭轮廓线。对电路板雕刻过程中的刀路生成作了详细地论述,在采用环切与行切相结合的加工策略的基础上,提出了生成环切刀路和行切刀路的算法,实现了各个环切刀路之间的关系判断与处理,研究了一种基于电路板雕刻的行切刀路规划算法。本文还分析了数控技术的发展现状和趋势,在介绍了第六代开放式数控系统的软、硬件结构的基础上,论述了本文中所设计的数控电路板雕刻机的硬件和软件结构,并研究了通过数控运动控制卡进行开放式数控雕刻机的开发过程。最后,基于上述的研究工作,用Visual C++编写了相应的程序,开发了数控电路板雕刻机的软件总体构架,进行了多个电路板图形加工刀路的模拟生成,以及数控电路板雕刻机的运动控制,经程序验证本文中的算法是正确可靠的,能够满足基本的加工需要,并且程序能实现数控电路板雕刻机的准确控制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 电路板制作的常用方法
• 1.1.1 中、小批量的制板方法
• 1.1.2 大批量的专业制板方法
• 1.2 我国电路板加工行业的发展状况
• 1.3 电路板雕刻机在我国的发展前景
• 1.4 国内外电路板雕刻机及其软件的发展
• 1.5 论文选题的背景
• 1.6 论文内容的安排
• 第二章 电路板文件的读取
• 2.1 引言
• 2.2 GERBER 文件的结构
• 2.2.1 Gerber 文件的基本特点
• 2.2.2 Gerber 文件的主要部分
• 2.3 GERBER 文件的读入
• 2.3.1 数据结构的选择
• 2.3.2 C++中Vector 的特点
• 2.3.3 采用文件流方式读入Gerber 数据
• 2.3.4 采用VC++的string 模板读入并处理Gerber 数据
• 2.3.5 读取Gerber 文件的具体算法
• 2.4 搜索共线的线段并删除
• 2.4.1 共线的判断
• 2.4.2 算法的具体实现
• 2.5 本章小节
• 第三章 电路板导线轮廓的生成
• 3.1 引言
• 3.2 电路板中各导线的相交判断
• 3.2.1 两直导线的相交判断
• 3.2.2 直导线和圆导线（圆焊盘）的相交判断
• 3.2.3 圆导线（圆焊盘）与圆导线（圆焊盘）的相交判断
• 3.3 导线分块的处理
• 3.3.1 划分导线相交块的目的
• 3.3.2 各导线的相交判断和记录相交信息
• 3.3.3 置连接最小序号为块标记
• 3.3.4 记录每个导线相交块中的导线数量和序号
• 3.4 导线轮廓的生成
• 3.5 焊盘与导线轮廓线的相交判断与布尔操作
• 3.5.1 导线轮廓线与焊盘的相交判断
• 3.5.2 焊盘与导线轮廓线的布尔操作
• 3.6 每一个导线相交块中的各个轮廓环的相交与裁减处理
• 3.6.1 程序的总体框架
• 3.6.2 需要记录的curv1 与si1 轮廓线的参数
• 3.6.3 记录相交信息
• 3.7 本章小节
• 第四章 电路板雕刻过程中的刀路生成与规划
• 4.1 引言
• 4.2 电路板雕刻与传统雕刻的区别
• 4.3 刀具加工轨迹的生成策略
• 4.4 环切刀路的生成与环切刀路的相交处理
• 4.4.1 轮廓环的走向判断
• 4.4.2 偏置轮廓与环切刀路的生成
• 4.4.3 环切刀路的相交处理
• 4.5 行切刀路的生成与规划
• 4.5.1 行切刀路的生成
• 4.5.2 行切刀路的规划处理
• 4.5.3 区域加工顺序的优化
• 4.6 生成加工代码
• 4.7 本章小节
• 第五章 数控电路板雕刻机的软硬件结构
• 5.1 引言
• 5.2 数控系统发展阶段
• 5.2.1 数控（NC）阶段
• 5.2.2 计算机数控（CNC）阶段
• 5.2.3 开放式数控（ONC）阶段
• 5.3 第五、第六代数控系统的比较
• 5.3.1 第五代数控系统的特点
• 5.3.2 第六代数控系统的特点
• 5.4 数控电路板雕刻机的软硬件结构
• 5.5 数控电路板雕刻机的硬件结构
• 5.6 MPC2810 的主要API 函数
• 5.6.1 控制器初始化函数
• 5.6.2 速度设置函数
• 5.6.3 独立运动函数
• 5.6.4 连续运动函数
• 5.6.5 直线与圆弧插补运动函数
• 5.6.6 批处理运动函数
• 5.6.7 制动函数
• 5.6.8 位置设置和读取函数
• 5.7 数控电路板雕刻机的软件结构
• 5.7.1 回参考点控制
• 5.7.2 点动控制
• 5.7.3 手动控制
• 5.7.4 单段运行
• 5.7.5 自动运行
• 5.7.6 加工轨迹的显示
• 5.8 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 存在的不足以及对今后工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文