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アドバンテックのデジタイザ、PCB(プリント基板)用レーザードリルのパルス信号測定に効果的なソリューションを提供

2018/08/13


プロジェクト紹介

電子製品はプリント回路基板(PCB)上に電子部品をより多く、より複雑に配置する必要があるため、高密度配線のPCB開発動向は、穴あけ技術の革新と進歩をもたらしました。その中でも、ブレードを必要としない非接触レーザー加工は、高密度プリント基板製造のための重要な加工手段となっています。ブレードの鈍化やチッピングなどの問題を排除することに加えて、その長所には、穴の直径の精度、プロセス速度、および品質の一貫性に関するパフォーマンスの向上が含まれます。

「ドリルビット」として毎分多数のレーザパルスを発射することが要求されるPCBレーザドリルの場合、レーザーパルスは、同じ形状とサイズのきちんとした穴を作るために、レーザービームの一貫した波形を維持する必要があります。したがって、この非常に繰り返しの多いレーザパルスアプリケーションの波形のばらつきを明確に認識するために、IPC制御装置は通常、ドリルの品質を確保するために、監視対象のレーザパルス波形測定システムと組み合わせて、掘削品質を保証させます。

システム要件

特にPCB産業のためのレーザー装置の開発に特化した中国・深センにある某ハイテク装置メーカーは、PCBの精密なドリル加工とフライス加工に向けた装置を提供しています。この装置メーカーは、ずっと前からレーザーパルス監視機能を提供してきましたが、製品品質には常に高い基準を設定してきましたが、高効率、高精度、高安定性、低動作、低運用コストのPCBレーザー機器の提供も実現したいと考えておりました。

そこで彼らは、解像度が14ビット、高コストかつカスタマイズ不可能な既存のデジタイザーを交換し、CO2レーザードリルをデモンストレーションユニットとして最初に使用し、後に他のレーザ機器に計測システムを導入すると同時に、相対的に収集した情報をもとに将来の予防保全サービスの提供に備えることにしました。

新しいデジタイザは、価格性能比が高く、パルス信号を高速で収集できるだけでなく、特殊な演算(データの蓄積、プリセット値との比較など)が可能な製品でなければなりません。したがって、少なくとも16ビットの分解能と100MS/sのサンプリングレートを提供し、会社の要件に応じてカスタマイズされたサービスを利用できるようにし、再開発をより簡単に行い、新機能をより早く完成させ、レーザードリルをできるだけ早く市場に投入できるようにする必要がありました。

システム詳細

アドバンテックのレーザパルス信号測定ソリューションは、正確なレーザパルス信号収集のためのPCIE-1840高速デジタイザ、特殊なコンピューティングを実行するためのカスタマイズされたFPGA、および簡単な再開発のためのカスタマイズされたWindowsドライバを含んでいます。

このソリューションのための完全な操作プロセスは次のとおりです。
① まず、カスタマイズされたWindowsドライバを介して、レーザーパルス信号の捕捉開始点、捕捉停止点、および標準値とエラー値を設定します。
② セットアップの後、IPC(産業用PC)にインストールされているPCIE-1840は自動的にパルス信号をキャプチャすることができます。
③ 収集されたデータは、PCIE-1840に内蔵されたFPGAに蓄積され(積分と同様)、その合計値を予め設定された基準値や誤差値と比較します。
④ 最後に解析結果がIPCへ送信されます。解析結果がプリセット値の範囲内であれば、データはIPCのハードディスクに保存され、将来の追跡や検索に利用されます。結果がプリセット範囲外であれば、レーザーパルスの変動が示唆され、このデータに基づいてIPCから自動的に警告を発したり、シャットダウンなどの緊急処理を実行する事ができます。

従来のレーザー機器メーカーが使用していたデジタイザとは異なり、4-ch PCIE-1840 は 16 ビットの高分解能でレーザードリルの精度を4倍に向上させ、125MS/sの同時サンプリングにより高速連続データ収集を実現しました。このように、高性能デジタイザを必要とするレーザーパルス信号測定アプリケーションにとって、PCIE-1840は、超高性能でありながらリーズナブルな価格を実現した高品質な製品となっています。

導入したアドバンテック製品機器一覧:

  • IPC-7120:ATX/MATXマザーボード用フロントI/Oインターフェイス付きデスクトップ/壁掛けシャーシ
  • AIMB-784:DVI/VGA、DDR3、SATA III搭載 LGA1150 第4世代インテル® Core i7/i5/i3 Pentium ATX
  • PCIE-1840:16-Bit, 4-Ch, 高速(最大125/80 MSPS)DSAカード

システム構成図

結論

デジタイザは、レーザドリルのパルス計測システム開発に欠かせないパルス信号取得ツールです。デジタイザの分解能とサンプリングレートは、装置の高速かつ正確なデータ収集要件を満たすかどうかを決定します。アドバンテックのPCIE-1840は、世界初のPCIE×4、125MSPS、16-bit、4-ch デジタイザで、レーザドリルを含む高速パルス信号収集を必要とするアプリケーションに非常に適しています。

同時に、アドバンテックの経験豊富な専門技術チームは、お客様と一緒に革新的な機能を開発することに満足しています。このプロジェクトでは、カスタマイズされたFPGAと必要なドライバーの両方が、アドバンテックとの迅速な対応と流動的なコミュニケーションを通じて、レーザー機器メーカーが直面している様々な問題に迅速に対応することができました。

アドバンテックの高性能で経済的なPCIE-1840のおかげで、同社のCO2レーザドリルは効果的に生産量を増やし、廃棄率を減らしました。このレーザーパルス測定ソリューションは、将来的に他のモデルにも徐々に導入されていきます。