超高速PCIe EtherCAT运动控制卡在转塔测试分选编带设备上的应用

市场应用背景

随着3C电子、半导体等领域元器件的封装技术的不断小型化和复杂化，制造商需整合具备高并行度与多功能集成的测试平台，以应对更短的产品开发周期与更高良率要求，从而提升使用效率、实现技术复用与提高产能，降低整体测试成本，转塔测试分选编带设备因此深受市场青睐。

▲多类半导体封装芯片示意图▲

转塔测试分选编带设备介绍：

转塔测试分选编带设备用于3C电子、半导体等领域元器件封装后成品测试环节，通过伺服驱动和高速运动控制实现多工位同步操作，在周期内完成芯片的进料、功能与电性能测试、分选及卷带包装，确保出厂产品符合设计规范。

相比其他测试分选设备（如重力式和平移式），具有更高的运动控制性能，能在短时间内完成全面测试任务，每小时产量最高，实现最低测试成本。因在串行测试中，设备的处理时间能直接影响机械运动控制性能的吞吐量和测试成本。

随着市场的快速扩张，设备制造商面临着提升精度、速度、多轴同步控制、灵活扩展性等挑战。因此，制造商正采纳具备高带宽、低延迟和实时同步特性的运动控制解决方案，以便高效地整合和处理工艺控制单元大量数据，提高吞吐量。

▲转塔测试分选编带设备主转盘▲

正运动转塔测试分选编带运动控制解决方案：

为提升产能满足市场需求，正运动推出基于超高速PCIe EtherCAT运动控制卡PCIE464M的运动控制解决方案，以工控机+PCIE464M控制卡+机器视觉方案为核心，为转塔测试分选编带设备提供了最大的配置灵活性，以满足用户不同的生产和测试工艺要求。

方案可在微秒级响应时间内快速处理反馈信号并实时优化测试、分选及编带策略，实现高速高精的进给运动控制、多通道数据并行处理、高速数据传输，以及各运动轴协调运动等。

可有效优化传统方案的工艺，提升测试分选效率和精度，并降低整体测试成本。EtherCAT周期快至125us！

01 PCIE464M控制卡在转塔测试分选编带设备上的应用 

▲转塔测试分选编带设备工位分布示意图▲

传统运动控制系统方案

在传统的转塔测试分选编带设备中，主要以PLC+触摸屏+工控机+机器视觉为控制核心。针对控制复杂的多工位自动化设备，方案存在诸多局限：

PLC与工控机分别使用不同的调试界面，工程师在调试和故障诊断时需频繁切换操作屏幕，效率低下；

PLC受限于固定的扫描周期，响应速度难以满足高频次转塔设备测试与分选需求；

PLC与PC通讯数据交互速率慢，导致整体设备产能较低。

正运动转塔测试分选编带解决方案

EtherCAT口：连接DD马达、总线伺服驱动器，控制转塔和吸嘴等运动，同时扩展EtherCAT IO模块，EtherCAT周期快至125us；

IO输入：连接传感器、开关输入等信号；

IO输出：连接电磁阀吸取、吹气和视觉飞拍等信号。

采用PCIE464M控制卡+工控机+机器视觉的方案，可以集中处理伺服、气缸和外设信号的采集与控制。PCIE接口实现与测试机、打标机和图像检测系统的高速数据交换，简化调试并加快响应速度。

通过EtherCAT接口，实现高精度多轴同步控制；高速I/O接口，可实时处理传感器和视觉系统的反馈，快速触发转塔旋转、吸嘴拾取等动作，提升转塔测试分选编带设备的产能至50+Kpcs/小时，整体效率提升6%～15%。

运动控制实现过程

在运行过程中，通过控制DD马达的转塔高速旋转，吸嘴在多轴协同控制下将芯片依次输送至各测试工位。期间，转塔上的吸嘴可独立完成上下位移，以满足多功能检测与操作需求。主要通过PCIe和EtherCAT总线的高带宽、低延迟特性，实现精准轨迹规划和多轴同步插补。

支持PT/PVT运动模式、在线变速/位置/速度/力矩模式无缝切换等，结合视觉飞拍功能，快速触发相机进行多工位飞拍。控制系统即可根据实时反馈自动优化转塔转速、取放顺序、进给速度与分选策略等，确保测试与分选过程高效稳定，提高设备吞吐量和生产效益。

▲转塔测试分选编带运行界面图▲

方案核心优势一：与第三方工控机（IPC）配合应用

PCIE464M配合第三方图像处理工控机或PC无需额外配置IO数据采集卡和PLC，即可实现IPC形态的机器视觉运动控制一体机，简化硬件架构，节省成本，软硬件一体化。

处理视觉、运动控制和数据处理均集中在一台PC，减少系统的数据传输延迟和同步控制复杂性，提高转塔设备在高速旋转、测试和多工位分选应用中的实时性和稳定性。

方案核心优势二：视觉飞拍

通过PCIE464M控制卡高速硬件位置比较输出，在视觉定位检测时可实现多工位同时视觉飞拍，相比传统的运行到拍照位停下来拍照，可缩短机台运行CT，提升设备的整体产能。

系统控制流程

方案核心技术优势

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；

12路独立的硬件位置比较输出，可实现多工位同时视觉飞拍，缩短机台CT；

提供高速输入接口，便于实现位置锁存；

设备UPH提升至50K+，整体生产效率比传统方案提升10%+以上；

用户可以根据方案需要自主分配IO信号和灵活扩展控制轴，满足测试单元每种工艺需求，实现个性化定制。

方案核心技术优势

02 超高速PCIe EtherCAT运动控制卡PCIE464M

面向高速高精智能装备在“PC+运动控制卡”的模式下，实现多轴同步控制和高速高精运动控制！

可选6-64轴运动控制，支持EtherCAT总线/脉冲/步进伺服驱动器；

联动轴数最高可达16轴，控制周期最小为125us；

标配16进16出，其中4路高速锁存输入、4路高速PWM和12路高速硬件比较输出PSO；

支持PWM输出、1D/2D/3D PSO硬件位置比较输出、视觉飞拍、连续轨迹插补等；

支持掉电存储和掉电中断，多重加密，提供程序更安全机制；

具有一维、二维螺距补偿控制，实现更高的加工精度；

8路单端脉冲轴、4路单端编码器轴；

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...

PCIE464M产品视频可点击→“超高速PCle EtherCAT控制卡PCIE464M，即刻提升高速高精智能装备生产力!”查看。

正运动技术专注于运动控制技术研究和通用运动控制软硬件产品的研发，是国家级高新技术企业。正运动技术汇集了来自华为、中兴等公司的优秀人才，在坚持自主创新的同时，积极联合各大高校协同运动控制基础技术的研究，是国内工控领域发展最快的企业之一，也是国内少有、完整掌握运动控制核心技术和实时工控软件平台技术的企业。主要业务有：运动控制卡_运动控制器_EtherCAT运动控制卡_EtherCAT控制器_运动控制系统_视觉控制器__运动控制PLC_运动控制_机器人控制器_视觉定位_XPCIe/XPCI系列运动控制卡等。

审核编辑 黄宇