Автоматизация технологического процесса подготовки заготовок печатных плат

Цель

Создание программно-аппаратного комплекса (ПАК), обеспечивающего подготовку заготовок печатных плат в форме нанесения рисунка схемы печатной платы на текстолит с использованием перманентного маркера.

Описание

Использование ПАК должно сделать процесс подготовки печатных плат более комфортным и безопасным по сравнению с лазерно-утюжной технологией (ЛУТ), а также более доступным для широких слоёв любителей по сравнению с применением специализированных дорогостоящих устройств.

Методологическую основу реализации ПАК составляет принцип движения печатающего устройства по контрольным точкам. Практическая реализация этого принципа включает:

• разложение исходного изображения на векторные составляющие;
• разложение каждого вектора на отрезки;
• выделение в каждом отрезке начала и конца;
• составление общей картины движения печатающего устройства по определённым точкам.

Результат

Создан автономный ПАК, выполняющий автоматизированное нанесение рисунка на заготовки печатных плат.

Общая схема работы ПАК:

1. на персональном компьютере подготавливается траектория движения печатающего устройства (описываются все участки пути), расставляются контрольные точки движения;
2. на основе полученных данных управляющий центр робота на базе микроконтроллера обеспечивает:

• движение по заданной траектории и прохождение контрольных точек;
• управление покрасочным устройством.

Разработанный ПАК был успешно апробирован при изготовлении печатных плат с размещением трёх ультразвуковых датчиков для выполнения практического задания муниципального этапа Всероссийской олимпиады школьников по робототехнике.

Оснащение и оборудование

• Управляющий центр на основе платы Arduino Uno обеспечивает управление сервоприводами и шаговыми двигателями, определение точного местоположения робота
• Шаговые двигатели 28BYJ-48 с модулем драйвера ULN2003  позволяют выполнять точное передвижение робота, обеспечивают поворот колес на заданный угол
• Сервопривод Feetech FS90R для управления печатающим устройством
• Многофункциональный станок с ЧПУ и 3D-принтер для изготовления основы из фанеры и крепления компонентов и отдельных элементов.

Перспективы использования результатов работы

Преимуществами разработанного ПАК являются качество печати, безопасность и простота конструкции (с возможностью её повторения в бытовых условиях) и небольшая себестоимость по сравнению с различными аналогами. Предполагается составить подробную инструкцию, по которой ПАК может быть легко воспроизведён любым желающим.

Награды/достижения

Московский городской конкурс исследовательских и проектных работ − победитель межрайонного этапа.

Всероссийский открытый конкурс юношеских исследовательских работ им. В.И. Вернадского – призёр.

Московская региональная конференция исследовательских проектов школьников «Учись строить будущее» – победитель.