李嫄

關鍵詞 課程改革 降低損耗 虛擬仿真 表面貼裝技術

中圖分類號：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.09.049

Abstract At present， the positioning of surface mounting technology has gradually evolved from general production technology such as connection and assembly to a key technology for realizing highly diversified electronic information equipment. Surface mounting process is an important part of the mounting process. The problems involved in the mounting process are complex and difficult. It requires repeated training to master the mounting process. But the mounter equipment is expensive and precise， and the existing equipment cannot meet the training of a large number of students. In addition， the original parts of the mounter in the training link are consumed a lot， and the training cost is too high. Virtual simulation software simulates the workflow of electronic component surface mounting equipment， simulates the process of circuit board mounting， realizes the logic of basic mounting equipment and corresponding process actions. It can be used in teaching and training to save a lot of teaching cost.

Keywords course reform; reduce wastage; virtual simulation; surface mounting technology

1 研究背景

隨著我國電子信息產業(yè)的快速發(fā)展，我國表面貼裝技術也得到了迅猛的發(fā)展，表面貼裝生產線的主要設備是自動貼片機，我國目前貼片機的保有量已經位居世界前列。實訓室作為培養(yǎng)學生實踐動手能力，實現知識技能轉化的平臺，對于職業(yè)院校、應用型大學人才培養(yǎng)至關重要。但貼片機價格昂貴，學生直接進行實物操作，往往因出錯率較高造成設備損壞，尤其是貼裝過程需要反復練習才能掌握，貼裝實訓環(huán)節(jié)貼片原件損耗量大。如果在實操之前應用仿真軟件進行模擬訓練，既可有效解決上述問題，提高實訓效率、又可降低不必要的損耗。因此開發(fā)表面貼裝技術的虛擬仿真軟件用于教學實訓可以大量節(jié)約教學成本。虛擬仿真必將成為高校實訓的主要發(fā)展方向。

2要求軟件實現的功能

2.1 PCB板制作模塊

該模塊支持用戶自定義PCB板。通過載入對應的貼裝電路圖片并輸入PCB板的參數（旋轉角度、外形尺寸），系統(tǒng)自動生成對應的PCB板。

2.2貼片元件制作模塊

該模塊也同樣支持用戶自定義電子元件。實現通過參數自定義元件或從元件庫中取出元件（也可將自定義好的元件保存至元件庫中以供下一次調用）等功能。

（1）元件種類：方形芯片、圓筒形芯片、鋁電解容器、SOT、SOP、SOJ、QFP、PLCC（QFJ）、PQFP（BQFP）、TSOP、TSOP-2、BGA、網絡電阻、微調電容、連接器。

（2）新建元件;元件包裝方式：帶狀、管狀;帶狀參數：外形尺寸、吸取深度、帶寬、元件供應角度、供料間距;管狀參數：外形尺寸、元件供應角度、送料器等待時間;調校數據：本體X/Y、引腳寬帶/長度、對準Z高度、誤差、偏移量X/Y/R、區(qū)域補償、示意圖。

2.3生產程序編輯模塊

該模塊主要供用戶自定議貼片程序的編輯，用戶在相關窗口，設置參數，完成指令程序的編輯。（1）制作基板數據：基本設置（基板ID、定位方式、基板配置、標記識別、BOC類型、壞版標記類、條形碼處理），尺寸設置（基板尺寸、定位孔位置、基板設計偏移量、第1～3號BOC標記位及基板高度/厚度/背面高度;（2）制作貼片數據：列表（編號、元件ID、貼片位置X/Y、貼片角度、元件名稱、Head、標記、忽略）;（3）制作元件數據：列表、表格（元件信息、包裝方式、定中心、附加信息、詳述、檢測）;（4）制作吸取數據：列表、表格（元件名稱、包裝、送料器類型、角度、供應、位置、通道號、吸取坐標、狀態(tài)）。

2.4 制作料盤

（1）物料配置（元件名稱、元件種類、包裝方式、定中心、外形尺寸、供料參數）;（2）匹配Feeder（料盤信息、匹配飛達）。

2.5 HOD操作

點擊HOD面板中的按鈕進行操作，用攝像機作為示教工具（用于設置元件貼在PCB板上的帖裝位置，與吸取元件的位置）。

2.6 PCB監(jiān)視面板

可進行監(jiān)視畫面鎖定、放大、縮小、上移、下移、左移、右移、進板、出板、退出。

2.7 伺服模塊

伺服功能是本系統(tǒng)的核心模塊之一，它用于解析用戶預先編輯的生產程序，并結合用戶在其它模塊所設定的參數，完成對應的貼裝流程，從而達到仿真效果。

2.8 工程的存取模塊

能夠將用戶的生產文件以獨立的外部文件形式保存，以便下次打開工程時，可以繼續(xù)該項目的仿真應用教學。

2.9 要求表面貼裝技術（SMT）

虛擬仿真實訓系統(tǒng)的安裝、升級和維護的成本低廉。當系統(tǒng)升級時，只需要升級客戶端的軟硬件環(huán)境就可以提升整個系統(tǒng)的效率以及視覺體驗，客戶端無需做其他特殊設置。做到最大限度的方便用戶。

3 特色和創(chuàng)新

軟件的特色和創(chuàng)新之處在于允許用戶自定義編輯貼片程序，并按實際生產環(huán)節(jié)仿真解析用戶自定義的貼片程序，最終完成貼片工序的仿真。學生可以在仿真練習中積累一線的實際操作經驗，掌握生產線上每個工作崗位的基本技能和要求，從而達到仿真教學實訓的目標。

4 建設指標

表面貼裝技術（SMT）虛擬仿真實訓系統(tǒng)圍繞著表面貼裝工藝貼片環(huán)節(jié)來豐富實現的教學仿真系統(tǒng)。它包含基板制作、元件制作、Feeder 制作、伺服系統(tǒng)、生產程序編輯系統(tǒng)等，這一系列的有機模塊組合成了這款軟件。同時這些模塊也從適用性、拓展性以及可維護性等方面考慮，從用戶的角度去合理設計，方便用戶的操作及學習使用。

實訓軟件建設指標是能完成虛擬仿真電子元件表面貼裝設備的工作流程，模擬對電路板貼裝工藝貼片環(huán)節(jié)，實現貼裝設備基礎貼裝的邏輯及對應工序動作。軟件的特色在于允許用戶自定義編輯貼片程序，并按實際生產環(huán)節(jié)仿真解析用戶自定義的貼片程序，最終完成貼片工序的仿真，達到仿真教學實訓的目標。

5 達到的技術經濟指標及社會經濟效益

貼裝是整個表面貼裝工藝的重要組成部分，它所涉及到的問題較其它工序更復雜，難度更大，需要學員反復實訓來掌握貼裝工藝。貼片機設備價格昂貴，設備精密，現有設備滿足不了批量學員的實訓，加上實訓環(huán)節(jié)貼片原件損耗量大，因此開發(fā)表面貼裝技術的虛擬仿真軟件用于教學實訓不僅可以大量節(jié)約教學成本，同時同學們也可以掌握貼裝技術。

6 教學實施方案

（1）教學要求。利用企業(yè)的技術和資金優(yōu)勢，將企業(yè)訂單引入到教學中，實現校企共建。校企聯(lián)合共同探索適合表面貼裝技術的教學方法，堅持以學生為中心、邊學邊做的教學理念。尋找現代化的教學設施，實現仿真軟件教學與實體操作練習的完美結合;充分調研公司對應崗位工作實際情況，實施契合企業(yè)所需的項目化教學，開展企業(yè)崗位能力內容培訓和業(yè)績考核。

（2）教學組織形式。要針對學生的基礎，確定理論內容講解的深度，增加現場教學強度，改革教學方法，創(chuàng)新教學手段和教學模式。首先觀看實際表面貼裝的工藝視頻，從中發(fā)現問題，討論問題，解決問題。集中講授以任務驅動、頭腦風暴等方法，突出培養(yǎng)學生分析和解決實際問題的能力;利用仿真資源教學資源使教學手段實現多元化，運用網絡教學，多媒體教學，引入企業(yè)的遠程資源。

7 教學實施建議

（1）以表面貼裝技術知識技能為導向，基于工作過程，實現“教、學、做”有機融合。合理設置仿真環(huán)境布局，讓學生身臨其境體驗實際的工作環(huán)境。改變傳統(tǒng)教學“重理論、輕實踐、缺實戰(zhàn)”的弊端，在虛擬仿真訓練中積累操作經驗。

（2）建設課程配套的教學資源，將概念、原理、問題和解決方法等知識點、技能點進行可視化處理，使抽象的概念 學習、操作技能變得容易理解并能夠快速掌握。為了提高教學效率，教師錄制操作視頻直接上傳到教室的電腦，學生隨時可以進行視頻學習，實操過程中隨時查閱對照，加深認識。

（3）建設基于智能手機、平板電腦等數字化應用的新型學習平臺。學生可以通過移動學習平臺下載資源，也可以通過掃一掃實訓室內設備、元件學習器件及掛圖中帶有二維碼的知識點，選擇相關實訓內容下載到自己的手機上，進行自主學習（不需要流量）。通過考試系統(tǒng)還能隨時檢驗自己學習的效果，極大的方便學生的學習。

（4）根據學校實際的教學情況，可以考慮建設校企合作的實習模式?？梢越栌闷髽I(yè)的設備;如果學校資金允許，也可以由學校投入場地和設備。引入企業(yè)的技術，讓學生來完成企業(yè)的訂單。這樣邊學習邊生產，不僅可以提高學生實戰(zhàn)經驗，還可以為學校節(jié)約實訓耗材和培養(yǎng)經費。當然，企業(yè)的目的是生產盈利，以企業(yè)生成為主導，必將會影響教學計劃和教學進度。所以要綜合企業(yè)和學校的情況，實時修改教學計劃和教學進度。

8 結束語

2016年我院成功申報《機電一體化技術》高職教育品牌專業(yè)建設;2016年創(chuàng)建現代職業(yè)教育綜合改革試點省爭先創(chuàng)優(yōu)專項資金（高職教育部分）項目。機械工程系在積極完成項目及課程建設的過程中積累了眾多的研究實踐基礎，也出臺了扶持與配套政策，為本課程改革的研究與實踐提供了良好的契機。

通過虛擬仿真實訓課程改革，實訓過程可以大量節(jié)約教學成本，學生能夠掌握到一線實習操作經驗，掌握生產線上每個工作崗位的基本技能和要求。在以后的教學研究中，需要進一步明確表面貼裝技術生產線上各崗位職責，要求學生不但會操作還要會管理。進一步強化學生的工程意識。

參考文獻

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