git.gag.com Git - web/gag.com/blob - pcb/csm84/index.mdwn

   1 # Surface Mount Robot
   2
   3 For a long time, we've hand-loaded prototypes and then sent production board
   4 runs out to one of several 3rd-party surface mount assembly shops.  We've
   5 tired of dealing with these assemblers, however, would like more control
   6 over the process, and are intrigued by the [OpenPnP](https://openpnp.org)
   7 project.
   8
   9 After playing around for a while with building a machine from scratch, Bdale
  10 was offered a surplus Philips (Yamaha) CSM84 pick and place robot.  This is
  11 a massive thing to make room for in a home shop, but as designed it's meant
  12 to be able to hold 84 reel feeders with 8mm width reels, has a conveyer belt
  13 for loading and unloading assembly panels, 3 placement heads, and very good
  14 fundamental mechanical accuracy and repeatability.  Unfortunately, the machine
  15 controller is 1980's era technology, and the machine isn't really capable of
  16 handling 0402 parts as-is.  The goal, therefore, is to convert the machine
  17 over to using a modern control and vision system running OpenPnP, capable of
  18 loading [Altus Metrum](https://altusmetrum.org) and other products that make
  19 heavy use of 0402 passive components, and fine-pitch integrated circuits.
  20
  21 ## Challenges
  22
  23 * The existing control computer will be replaced with a PC-compatible system
  24   running [Debian GNU/Linux](https://debian.org) and
  25   [OpenPnP](https://openpnp.org).
  26
  27 * It appears that the stock board for doing things like sensing axis limits,
  28   operating pneumatic actuators, etc, is actually attached to the control
  29   computer using SCSI-1, and is based on an Intel 8031 with external EPROM.
  30   Bdale hopes to reverse-engineer the protocol in use over this bus and use
  31   a simple SCSI-1 interface on the control computer to interface with this
  32   working board, so that it doesn't need to be replaced.  This would also
  33   allow us to leave almost all of the system wiring harness, all of which
  34   is working, in place.
  35
  36 * The existing analog servo amplifiers are fairly tightly coupled to the
  37   control computer's electronics.  Since the CSM84 came with some DC servo
  38   control modules that take step and direction inputs and thus look can make
  39   the axis servos look like stepper motors to the rest of the system, we're
  40   going to try using a Smoothieboard and these modules to run the axis servos
  41   using the existing power supplies.
  42
  43 * The axis limit sensors currently feed into the main system I/O board, but
  44   we'd like the Smoothieboard to be able to read them.  This may require a
  45   custom interface to extract those signals and feed them to the Smoothieboard
  46   at appropriate interface voltages.
  47
  48 * The existing vision system will be completely replaced by USB camera modules
  49   attached to the new control computer.
  50
  51 * The head-mounted vacuum sensor board will be replaced with something better
  52   suited to OpenPnP's needs.
  53
  54 * The reel feeders provided with the machine advance 8mm tapes by 4mm per
  55   step, which is correct for parts that are of 0603 geometry and larger.
  56   To feed 0402 parts, we either need to modify these feeders for a 2mm
  57   advance, replace them with feeders that do 2mm advance per step, or just
  58   throw away every other part on our 0402 reels.
  59
  60 ## Sub-Projects
  61
  62 * The stock machine has a nozzle vacuum sensing board that uses an analog
  63   amplifier and comparators to output 3 states per nozzle as a 2-bit digital
  64   signal.  OpenPnP would rather have simple analog vacuum sensors on each
  65   nozzle, readable by one of the system's control interfaces, then implement
  66   the thresholds in software.  That that end, Bdale designed a [replacement
  67   vacuum board](https://git.gag.com/hw/csm84vacuum) that uses 3 NXP 4115
  68   series analog output vacuum sensors, intended to be attached to three of
  69   the "thermistor" inputs on the Smoothieboard that also provides axis servo
  70   control.
  71