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1、南京铁道职业技术学院 毕 业 论 文题 目： G3型全自动印刷机对位光学机构故障分析 作 者： 吉峰 学 号: 431408112 系 部： 自动控制工程系 专 业： 机械制造与自动化 班 级： 08机械制造301 指导者: 评阅者： 2011年 6 月毕业设计（论文）中文摘要G3型全自动印刷机对位光学机构故障分析摘要 印刷机系统故障领域中，系统内部故障种类繁多，且存在着大量的模糊现象。这种模糊现象反映在印品质量问题与其对应的印刷机故障上，表现为同一故障征兆由多个故障原因引起，或同一故障原因对应多个故障征兆，这样就很难快速准确地找出故障原因，及时排除故障。因此，本文将故障树分析法与模糊数学理论
2、相结合，建立了基于模糊数学的印刷机故障诊断数学模型，提出简便、可靠的印刷机故障诊断方法。本论文具体工作和取得的结论如下：根据印刷机工作原理，以及影响印品质量的各机构运动关系，对印刷机诸多故障现象及其对应的故障原因进行了机理分析和关系研究，为快速、方便对故障诊断提供了基础。关键词 SMT 全自动印刷机 常见故障 对位光学故障 分析第 17 页 共 17页 目 次1 绪论21.1 故障诊断技术概要21.2 印刷机故障诊断的背景与技术发展21.3 光学对位系统故障分析的目的22 锡膏印刷机的组成和总体分析32.1 锡膏印刷机系统概述32.2 印刷横梁机构的组成和分析42.3 对位相机视觉系统的组成和
3、分析53 常见故障机况分析63.1 机械故障63.2 电气故障63.3 光学对位故障64 光学对位的原理分析74.1 光学对位系统的组成74.2 光学成像系统74.3 光源85 光学对位故障进行的排除措施105.1 对位光学故障排除措施105.2 实例说明10结论14致谢15参考文献16附录171 绪 论任何机器在工作过程中不可避免的都会出现故障，因此，机械行业科研人员致力于研究探索现代机械故障诊断新技术，使之不断发展，以适应现代化机械设备管理与维修。印刷机作为一种较为复杂的机械系统，存在同样的问题，同时印刷机又作为一种具有特殊功能的机器，它需要印制出高质量印品，于是，印刷机故障的产生与印品质
4、量有着直接的关系。1.1 故障诊断技术概要现代故障诊断理论与技术研究起源于二十世纪六十年代末，以1967年美国机械故障预防小组(MFPGMechanical Fault Prevention Group)的成立为标志开始，至今已有四十年的发展历史，在此期间提出了大量的方法，使之逐步发展成为一门独立跨学科的综合信息处理技术。总体来说，国外机械故障诊断技术的发展优先于我国，我国在机械故障诊断技术方面的研究与应用相对较晚，直到二十世纪八十年代才开始组建故障诊断的研究机构。其技术发展经历了从简易诊断到精密诊断，从一般诊断到智能诊断，从单机诊断到网络诊断的过程，并且发展速度愈来愈快。经过三十多年的发展，
5、作为一种新兴的综合性边缘学科，机械故障诊断技术已初步形成了比较完整的学科体系，就其技术手段而言，已经逐步形成以振动诊断、抽样分析、温度监测和无损检测探伤为主，同时一些新技术、新方法不断兴起和涌现。而其中故障树分析诊断方法是应用于机理研究的故障诊断方法的成功范例之一，已应用在多种工业行业中，并取得了一定的研究成果。1.2 印刷机故障诊断的背景与技术发展随着科学技术的快速发展，高速化、自动化、智能化成为印刷机发展的必然趋势，同时在保证省时省力的条件下，提高印刷机生产效率，增加经济效益始终是印刷企业追求的目标。但由于印刷机系统结构具有复杂性，在工作过程中机器不可避免会发生各种各样故障。而目前，在我国
6、印刷企业中，尤其是中小企业，当机器出现故障时，仍主要依靠操作人员的个人感觉看、听、触摸、嗅以及经验对印刷机的运行状态和故障进行判断，反复试验，停机检修，开机试印交替进行，这种排除故障的方法非常麻烦，不仅浪费了大量的人力物力资源，而且结果有时也不能快速精确地诊断出引起故障产生的真正原因。因此，对印刷机故障诊断方法的研究具有一定的现实意义。本文以印刷机三大组成机构作为分析研究对象，对其引起的故障征兆与原因间的模糊关系利用故障树分析方法进行综合诊断，弥补各自方法上的不足，从而对印刷机故障诊断方法进行深入研究，在一定程度上推动了印刷机故障诊断技术的发展。1.3 光学对位系统故障分析的目的 光学对位系统
7、是机器精度的保证，为了做出更好的精度，保证机器更长久的运行。在客户的机器出现问题时，我们能快速的对其的光学对位的排查，减少客户的损失。2 锡膏印刷机的组成和总体分析2.1 锡膏印刷机系统概述锡膏印刷机系统的组成包括如下子系统和机构：刮刀机构、印刷横梁机构、丝印模板框架机构、对位视觉相机系统、丝印模板清洗机构、升降平台机构、轨道传输机构、电气控制系统。其中，电气控制系统又包括电源控制箱、系统控制箱和电脑主机箱。锡膏印刷机外观图如下图1-1 所示。锡膏印刷机印刷集成电路板流程图如图 1-2 所示。图1-1 锡膏印刷机外观图保存文件PCB进板开始生产PCB到位视觉校正印刷焊膏网板清洗停止生产退出主画
8、面关闭主电源开关关闭气源开关关闭总电源开关输入密码开启总电源开关新建文件参 数 设 置打开已有文件钢网手动定位进入机器主画面打开机器主电源开关打开气源开关机 器 归 零选择权限继续生产图 1-2 锡膏印刷机印刷集成电路板流程图2.2 印刷横梁机构的组成和分析印刷横梁机构的主要功能是搭载刮刀机构，带动刮刀机构沿 y 方向动作，动作的范围取决于PCB 的宽度。它由一个 CAN 伺服马达驱动。CAN 伺服马达上有一个 CAN 编码解码器，能够把马达的位置参数转变成数字信号通过 CANbus 反馈给 CAN 控制板，实现闭环控制。另外，锡膏的粘度受温度湿度的影响较大，而锡膏的粘度直接关系到印刷品质，所
9、以在印刷横梁 I/O Node3板上内嵌了温度湿度传感器，通过 CAN 编码解码器把模拟信号转变成数字信号，经由 CAN bus到 CAN 控制板，最后通过 USB 线把检测到的温度湿度值显示在电脑显示器上。锡膏印刷机就是把锡膏通过丝印模板的开孔把锡膏印到集成电路板（PCB）的焊盘上，完成这一动作的机构叫刮刀机构。刮刀机构安装在印刷横梁上，由印刷横梁机构带动，向前向后运动，即 Y 方向运动，印刷速度就是印刷横梁的移动速度，印刷速度的快慢直接影响印刷的品质，速度快可能造成丝印模板刮不干净，使印刷的锡膏量增多，可能造成炉后焊盘间短路；过慢可能使锡膏渗到丝印模板和PCB 之间的间隙中，造成炉前短路。
10、印刷速度的设定要综合考虑锡膏的特性（粘度、成分等）、刮刀的特征（角度、材质、压力大小等）和丝印模板的网孔等因素。刮刀由前刮刀和后刮刀组成，前刮刀向后刮印时，后刮刀抬起；在下一个循环，后刮刀向前刮印，前刮刀抬起，在前后刮刀的作用下，锡膏在丝印模板上前后反复的滚动。前后刮刀各由一个步进马达驱动，驱动刮刀上下运动，即 Z 方向运动，到达设定的位置，完成印刷动作，他们各有一个原点传感器。刮刀机构上装有压力传感器，在印刷过程中侦测刮刀的印刷压力，并与设定值比较，若不符合，则报出错误信息。丝印模板框架机构包括丝印模板夹紧机构和丝印模板调整机构。丝印模板夹紧机构用来把丝印模板夹紧固定，保证在印刷过程中模板可
11、靠固定，但又要保证在更换模板是方便快速。它采用的是 6 个气缸均匀分布的加紧装置。由一个夹紧丝印模板电磁阀控制气路的通断，根据系统需要夹紧或松开丝印模板。丝印模板调整机构是系统的重要部分，它的动作直接影响到印刷的品质。它由三个步进马达组成，分别是 X 方向前调整马达、X 方向后调整马达和 Y 方向调整马达，在这三个马达的共同协调作用下，可以对丝印模板进行 X、Y、 的位置调整，使丝印模板与 PCB 板的基准对位点对准，从而达到准确的印刷。在每片 PCB印刷之前都要进行调整，调整的距离和角度由对位相机获取的丝印模板和 PCB 的基准点坐标所决定。它的下面有四个均匀分布的滚珠，在步进马达的驱动下可
12、以轻易的调整角度和位置。调整后夹紧机构把模板夹紧，进行印刷。2.3 对位相机视觉系统的组成和分析对位相机视觉系统由一个数字相机，一个 X 方向伺服马达和一个 Y 方向伺服马达组成。X、Y 伺服马达驱动相机到达指定的基准点，数字相机此时位于 PCB 和丝印模板之间，可同时获取基准点的位置坐标。对位相机视觉系统还包含停板器、停板器伸出传感器和板子在停板位置传感器。3 常见故障机况分析机器24小时不间断的工作，就会出现一些故障。这些故障的出现会影响到机器的精度，精度是机器的根本。影响了精度，就会造成机器不能正常工作。对机器的故障进行分析是故障排除的基础。3.1 机械故障 机械是机器的身体，机械结构的准确、没有误差，是印刷精度和品质的基础。因此，首先对机械机构在印刷过程中出现的故障进行分析。常见的机械故障有;导轨变形、平台变形等。对导轨变形故障进行分析，主要从导轨的结构和位子进行分析，发现导轨变形会是：人为操作不当、机器操作不当造成撞击、机器使用时间过长没保养、滑块损坏等原因造成。对平台变形进行分析，还是要从平台的功能、结构、位子进行进一步的分析，分析得出造成变形的主
