前言：

SMT生产线中的大多数加工设备均为数控设备。它们编程所需要的大多数特征数据均可从CAD设计系统中得到。如何在CAD设计系统和SMT自动化加工设备之间建立有机的联系和共享，正是我们所要解决的问题。本文介绍了如何从CAD设计系统中导出X、Y坐标数据，并转换成贴片数据的方法和思路，以期引起更多的同行加入到这方面的研究中来。

关键词：

CAD；元件表；贴片数据；电路板；贴片机

Abstract: Most of manufacture equipments in the SMT production line are numeral control equipments. When they are programmed, most of needed characteristic data could be attained from the CAD design system. The problem for us to solve is how to establish an organic information connection and share between the CAD design system and SMT automatic manufacture equipments. The article illustrates the method and thought to export X-Y data from CAD design system and convert it into placement data, it is expected to absorb more fellows in taking part in the research of the technique.
Keywords: CAD；BOM；Placement Data；PCB；Placement Equipment

1  前言
现代电子生产企业的设计部门几乎全部采用CAD软件进行电路设计，生产制造部门也大量使用贴片机、插件机等自动化设备进行生产，但这两个部门很少了解相互需求，许多有用信息不能共享，在企业间往往形成了两个“自动化”孤岛。生产制造部门不能利用设计部门的CAD文件提高生产效率，降低生产成本。设计部门不了解生产工艺，不能提高设计水平。

但是随着市场竞争的加剧，客户要求产品交货周期的缩短，以及对生产成本的控制，迫切需要在这两个孤岛间建立起联系，以缩短生产准备时间，加强生产前的缺陷分析，减少产品返修。这就需要在CAD设计系统和生产自动化这些“自动化孤岛”进行信息流的联接，拆除产品设计与产品制造之间的“隔墙”。事实上，SMT生产线中加工设备编程所需的大多数特征数据完全可以从CAD系统的有关数据文件中获取。例如，元件在PCB上的位置坐标、PCB的整体描述数据等等。这些数据量很大，有些特征数据是不同种加工设备都需要的（虽然不同种设备对数据格式的要求不同）。如点胶机、贴片机、插件机、在线测试设备编程时均需要元件在PCB上的位置坐标。因此，直接从CAD系统的数据文件中提取、整理/变换、优化相应的特征数据，并通过磁盘或RS-232C接口传送到加工设备的控制计算机中直接驱动数控加工设备，同时还能生成指导生产用的各种工作文件整个数据流程如?所示。这样不仅节省了数据准备及编程时间，也提高了数据精度、杜绝了人工处理数据时所出现的差错和数据不完整性。本文将阐述如何从CAD系统中获取坐标数据，并整理转换成SMT设备的生产文件格式。

2.  CAD坐标数据的导出
元件坐标数据是编制SMT设备程序的重要数据，它指示元件在PCB上的坐标位置和角度。通常元件坐标数据的生成方式有以下四种：1）由CAD软件生成各种格式的CAD坐标数据；2）从GERBER文件中获取坐标数据；3）直接由PCB扫描的图像文件获取元件坐标数据；4）移动摄像头在电路板上找出所有贴片元件的坐标位置，这种方式也被称为示教方式。其中前两种方式是应用最为广泛的，尤其是第一种。本节将逐一进行介绍四种方式：

2.1  示教方式
传统的贴片机编程方法利用贴片机的人工示教方式，移动摄像头在电路板上找出所有贴片元件的坐标位置，然后再将物料表(BOM)等其他信息手工输入到贴片机中。这种方式需要占用贴片机的生产时间，而且采用人工示教方式找点对于普通的一块有几百个贴片元件的电路板来讲是一件费时费力而又极易出现差错的工作。同时由于人为的必然误差，元件位置偏差等原因导致的修复及返工的成本上升。对于电子制造服务（EMS）企业来讲，贴片机的生产时间就是企业的经济来源，无疑这种方式对企业的生产造成的损失是很大的。

2.2  处理扫描PCB图像
还有一种方法是购买专门的贴片机编程软件，它可以通过扫描仪扫描电路板实物，再由软件处理扫描的图像文件来获取贴片坐标数据，也可以将电路板的Gerber文件或其它格式的CAD坐标数据文件转换为贴片机的生产文件格式，如图1。这类软件最大的优势在于不必处理电路板的设计文件，因为有些用户设计部门出于各种考虑，不愿意提供生产制造部门电路板的设计文件。有很多SMT专业软件可处理扫描PCB图像，但售价不菲，本文将介绍一种简单的方法：利用AutoCAD处理扫描电路板图像文件来获取元件坐标数据。AutoCAD软件是非常好一个工具，它被广泛使用在了机械、服装设计、建筑等各行业上，同时，在电子设计制造领域上也能发挥非常重要的作用。利用好AutoCAD软件，可以让我们的工作事半功倍，极大提高生产效率?；袢≡晔莶街枞缦拢?BR>1） 用扫描仪扫描电路板实物，获取1：1比例的PCB图像文件。
2） 在AutoCAD的主界面上，点击“插入→光栅图像”，选择扫描的电路板图像文件。
3） 设定坐标原点。点击“工具→移动UCS”，然后将光标移到电路板设定位置（例如电路板左下角），单击鼠标左键即可。

4） 单位切换。若图像单位为英制，则需要转换为公制，例如从英寸转换为厘米，点击“修改→缩放”，选中图像，确定基点位置，输入缩放比例因子2.54完成单位切换。

5） 确定元件坐标数据。点击“工具→查询→点坐标”，将光标移动到元件焊盘正中心位置上单击鼠标左键，这时候在屏幕下侧的命令框中就显示出该元件坐标数据，按SPACE键继续确定其它元件坐标数据。

6） 元件坐标数据的导出及编辑。将命令框中的所有元件坐标数据选中，然后单击鼠标右键，从弹出的快捷菜单中单击“复制”命令，然后打开EXCEL，选择插入的位置后单击鼠标右键，从弹出的快捷菜单中单击“粘贴”命令，就可以用EXCEL对坐标数据进行编辑调整了。编辑完的数据就可以用于SMT设备程序的转换了。

2.3  由CAD设计系统产生元件坐标数据
2.3.1  坐标数据生成方法及步骤
目前电路板设计软件众多，常见的有PROTEL、PADS、Cadence等等。这些软件都具备直接导出元件坐标数据的功能，在短短几秒钟内就能生成SMT设备编程所需要的坐标数据，并且由于直接处理用户的CAD设计文件，提高了生产装配精度，降低了故障率，所以这种方式得到了最广泛的应用。我们以PCB设计中广泛使用的PADS2005为例介绍如何生成CAD坐标数据：

1）用PADS2005打开PCB文件。

2）切换公制单位。因为贴片机的单位是mm，有些图形是以mil作单位，所以要切换成公制单位。具体操作过程如下：选择菜单“Setup→Preference”，在Global选项卡中Design Unit栏中选择Metric，即切换为公制单位。

3）设定原点。选择菜单“Setup→Set Origin”，用鼠标在PCB上选定恰当的位置并确定为新的坐标原点。

4）输出CAD数据。选择菜单“File→CAM”，弹出如图2所示对话框，在Side栏中选择PCB顶层或底层（Top or Bottom），Parts栏中选择SMT，Output中选择输出贴片机格式，这里选择Siemens HS-180，然后点击“Run”按钮，在弹出的提示文件存盘路径的对话框中点击“OK”，CAD数据导出。

其它一些电路设计软件，例如PROTEL、Ca dence等，导出CAD数据也基本上是依照上述步骤进行，大致都可分为四步：打开PCB文件；切换单位；设定坐标原点；输出CAD坐标数据。在这里就不做详细介绍了。

2.3.2CAMCAD软件在CAD数据生成过程中的应用
由CAD设计系统产生元件坐标数据步骤尽管看似简单，但有时候也会碰到麻烦，例如笔者就曾碰到过这样一个问题：一个PROTEL设计的电路板文件导出的元件坐标数据并不在元件正中心位置，估计是电路板设计时元件中心定义造成的问题，如果一个个修改元件坐标，工作量大，而且不准确。在这里笔者通过使用CAMCAD软件很好地解决了这个问题。

CAMCAD软件是PCB设计和制造、SMT生产过程中一个很有用的工具，它可以自动识别GERBER文件和几乎所有已知的CAD文档，并能生成供各种测试设备使用的文件及其他格式的CAM文档。CAMCAD软件导出PROTEL文件坐标数据的步骤如下：
1）用PROTEL软件打开电路板文件，然后另存为ASCll文件。
2）运行CAMCAD，导入第一步导出的PROTEL ASCll文件，如图3所示。
3）将英制单位切换为公制单位，点击“Setting →Modify settings”，选择mm，如图4。
4）设定坐标原点，点击“Setting →change origin position”，然后将光标移到电路板设定位置（例如电路板左下角），单击鼠标左键即可，如图5。

5）导出坐标数据，点击“Reports→ Spreadsheet”，弹出如图6所示的对话框，我们选择导出项目为Components，同时在Directory栏中设定导出文件的路径，按“OK”键后在指定的路径下就会生成一个“comps.csv”文件，可以直接用EXCEL进行编辑修改，至此坐标数据文件就导出来了。
CAMCAD软件是非常好的一个软件，它几乎可以处理各种格式的CAD文件，在碰到我们不熟悉的一些CAD设计文件时，也可以按照上述方法导出坐标数据，例如笔者借助CAMCAD还导出过ZUKEN Cadstar的电路板文件的贴片坐标数据。

2.4 由GERBER文件产生元件坐标数据

2.4.1 Gerber文件简介
用户或企业设计部门，往往出于各方面的考虑，只愿意提供给生产制造部门电路板的Gerber文件。Gerber文件是所有电路设计软件都可以产生的文件，在电子组装行业又称为模版文件（stencil data），在PCB制造业又称为光绘文件?？梢运礕erber文件是电子组装业中最通用最广泛的文件格式。因此对于一个电子生产企业，拥有一个能够处理Gerber文件的电脑辅助制造CAM软件是非常重要的，它对安排产品生产的准备、制造及测试各工序都有辅助提高质量的作用。

Gerber文件是EIA的标准格式，分RS274-D和RS274-X两种，其中RS274-X是RS274-D的扩展文件。生产制造部门在条件许可的情况下，应当尽可能要求用户或设计部门提供RS274-X的Gerber文件，这样有利于各工序的生产准备。

2.4.2  由Gerber文件生成坐标数据的方法及步骤
要处理Gerber文件就需要通过某些电脑辅助设计软件处理来获取贴片坐标数据，例如Graphicode公司的GC-PowerStation软件就是这方面的佼佼者，目前最新的版本是6.2.2。下面简要介绍如何利用GC-PowerStation软件生成贴片坐标数据。

1）导入Gerber文件
在软件窗口中，选择菜单“File→Import...”，选择要导入的Gerber文件（配合Ctrl键可一次选取多个Gerber文件），Gerber文件应包括电路板焊盘层（Solderpaste）和丝印层（Silkscreen）。

2） 设定每层Gerber文件的属性
鼠标右击屏幕右下侧显示的Gerber文件，选择“Properties...”，弹出“GC Explore”对话框，在Layer Type选项框中设置每层Gerber文件的属性，焊盘层选择Solderpaste，丝印字符层选择Silkscreen，如图7所示。

3）切换公制单位。因为贴片机的单位是mm，有些图形是以mil作单位，所以要切换成公制单位。具体操作过程如下：选择菜单“View→Units...”，在弹出的“Unit”对话框中选择millimete（毫米）。