基于单片机的PCB钻床控制系统设计 第4页
1.1 电子信息产业的发展状况
电子信息产业是以信息技术为前提，以新型电子元器件为其基本构架，以先进的高自动化的电子工艺装备为依托的高科技产业。它直接反映一个国家和地区的现代化水平，是国民经济的战略性、基础性产业，对国民经济发展具有巨大的推动作用。面对全球信息化浪潮的迅猛冲击和影响，以发展电子信息产业为先导和支柱，全面带动现代经济发展的战略性举措己成为世界各国的共识。从上个世纪90年代开始，以通信和计算机为主体的电子信息产业凭借其惊人的增长速度，一举成为当今世界上最重要的战略性产业。在经济全球化的趋势下，电子信息产业因其持续的创新活力和广阔的市场前景，逐渐在世界经济舞台上占据主角位置，发达国家、新兴工业化国家或地区都充分利用各自的比较优势，采取不同的发展模式，增强本国电子信息产业的国际竞争力。
1998年电子信息产业对世界经济增长的贡献率达14.7%；1999年，全球电子工业总产值11335亿美元。1995年~1999年美国电子信息产业以年均30%的高速持续增长，对国民经济贡献率超过35%。在亚洲各新兴工业国家，以电子信息产业为代表的高科技产业已成为国民经济重要增长点和支撑点。特别是在东南亚金融危机中，新加坡以及我国台湾等地通过发展电子信息制造业和服务业，完成产业经济结构的调整，及时摆脱了金融危机的不利影响，成为世界经济中的重要环节。
我国的信息产业正日益成为拉动国民经济持续、快速、健康成长的第一大支柱产业和先导产业。中国电子信息产业经历上个世纪八十年代第一次腾飞后，随着国民经济信息化进程的加快，进入持续、快速发展的新时期。
1998~2004年，我国电子信息产业的工业总产值年均增长率29.1%，产品销售收入年均增长率35.3%，工业增加值年均增长率30.2%，利润总额年均增长率34.7%，保持着很高的增长率，是国民经济同期发展速度的2-3倍，可见，信息产业在国民经济中占有举足轻重的战略地位，以2002年为例，国内生产总值(GDP)为102398亿RMB，而其中信息产业占2980亿RMB在拉动我国国民经济产值8%的增长中贡献率为0.46%。各种电子信息产品的生产规模也在不断的扩大。彩电、彩管、激光视盘机、程控交换机、移动电话手机、显示器等产品成为世界主要生产国，电话用户总数跃居世界第一位，达到4.21亿户，其中固定电话达到2.144亿户，移动电话用户达到2.06亿用户规模。互联网上网人数跃居世界第二位，从1994年起，每年国内用户数以平均300%的增长速度迅猛发展，2002年底已达到5910万用户。电子信息产品居我国外贸出口第一位，继续成为我国扩大对外出口的主要推动力量。电子信息产品制造业产业规模跃居世界第三，并继续保持高速增长，产业结构调整日趋合理，企业实力迅速增强，自有品牌的占有量显著攀升。
电子信息产业的高速发展必然会导致激烈的市场竞争。其竞争核心集中在关键技术的创新和垄断上。电子信息技术竞争的主要领域集中在软件、集成电路和新型元器件。软件是电子信息产品的核心，而集成电路、新型元器件则是电子信息产品制造业的基础，并具有较高的附加值。电子信息产业的飞速发展将带动超高速计算机、移动通信和数字化视听等产品的结构、特征尺寸、性能的彻底改变。传统意义上的分立元器件将被超微化、片式化、模块化、数字化、多功能化、智能化、绿色化、高频化、高速化、高可靠性和低功耗的复合器件所取代。网络时代的到来和人们生活水准的不断提高，人们对电子设备也提出了更新、更高的要求。
目前已有60%的电子设备是“便携式”的。如今，手机、PDA和手提电脑以成为白领阶层出差办公的3件必备品。为此，用于“便携式”电子设备的元器件也必须小型化、甚至微型化。电子设备和电子元器件小型化，甚至微型化的发展要求，势必会引起印制电路板(PCB)制造技术的一次大飞跃。
1.2 印制电路板概述
在印制电路板行业中，存在着多种印制电路板的定义。其中比较准确的有:在绝缘基材上，按预定设计形成的印制元件或印制线路以及两者结合的导电图形称为印制电路；在绝缘基材上形成的，用作元器件之间电气连接的导电图形称为印制线路，它不包括印制元件；印制电路或印制线路成品板通称为印制板，习惯上也称为印制电路板((PCB)或印制线路板。
印制板被誉为“不能修理的系统产品”，是电子设备的关键互连件。任何电子设备均需配备，小到电子手表，计算器，大到计算机，通讯电子设备，军用的武器系统，只要有集成电路等电子元器件，为了它们之间电气互连，都要使用印制电路板。印制电路在电子设备中有如下功能:
1.提供集成电路等各种电子元器件固定、装配的机械支撑，即元器件的支撑功能；
2.实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气接或电绝缘。提供所要求的电气特性，如特性阻抗等，即连接功能和绝缘功能；
3.为自动锡焊提供阻焊图形，为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形；
4.布线的功能化、电路化的功能。
连接、绝缘、支撑是印制电路板具有的传统功能，而第四个实现布线的功能化、电路化都是近几年安装技术高速发展下新增添的功能。
在较大型的电子产品研制过程中，最基本的成功因素是该产品的印制板的设计、文件编制的制造。印制板设计的制造质量直接影响到整个产品的质量、成本和产品的使用性能。
在整个印制电路板的生产过程中，孔的加工是一道是十分重要的工序。孔的加工占用生产时间最长，孔加工的位置精度和孔壁质量直接决定了孔的金属化和贴片等数道工序的加工，直接影响了印制板的加工质量和加工成本。可见孔的加工在印制板制造工艺中的重要作用和重要地位。目前世界上90%以上的PCB孔位加工都采用数控机械钻孔，激光钻孔及其它加工方法仅占10%左右。因此数控机床钻孔是目前PCB精密孔位加工的主流。
1.3 国内PCB钻床数控系统发展状况
印制板数控钻床是印制电路板精密导通孔加工的关键设备。其定位精度，运行速度，高速运行下的微小孔加工能力，系统智能化程度，系统稳定性是衡量该产品的重要技术指标。近年来，我国电子信急产业迅猛发展及世界电子制造中心在中国逐渐形成，给印制电路板(PCB)行业带来了繁荣景象，作为印制电路板加工的关键设备—印制板数控钻床在经历发展机遇的同时也遇到了较大的挑战。
1．高速、高精度
高速、高精度是目前印制电路板加工要求基本主题。随着电子产品微型化、小型化发展趋势，印制电路板导通孔孔径(
2．高可靠性、设备故障率低
市场的快速敏捷性，要求印制板生产厂家在规定的很短时间内(一般2~3天)准时交货，否则将贻误商机，因而不允许设备经常出毛病。
3．系统集成化、柔性化程度高
随着社会信息化进程的加深，相应要求数控机床的集成化、柔性化程度高，将一系列离散型的必备过程整合成连续有机的过程，适应现代制造业的基本理念，要求数控系统不仅完成通常的加工功能，而且还能够具备自动测量，自动上下料、自动换刀、自动误差补偿、自动诊断、进线和联网功能，特别是依据用户不同要求，可方便地灵活配置及集成。
4．系统智能化程度高
机床的智能化涉及到系统中的各个方而，为追求加工效率和加工质量方而的智能化，如自适应控制、工艺参数自动生成，为提高驱动性能及使用连接方便方面的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算，自动识别负载自动造定模型、自整定等；简化编程、简化操作方而的智能化，如智能化的自动编程，智能化的人机界而等；还有智能诊断、智能监控方而的内容，方便系统的诊断及维修等。
5．机床控制体系结构越来越开放
只有开放性的体系结构才能有史好的适用性、柔性、适应性和扩展性，并向智能化、网络化方向大力发展，才能适应个性化普及型的市场需求。
6．数控功能部件配套越来越专业
目前，机床上的核心部件90%都是外配套(而且是全球配套)，其配套的质量及供应体系都非常敏捷，这种组装配套思路，提高和促进了数控水平，符合经济全球化的基本理念。
7.市场个性化和敏捷性要求越来越高
消费的个性化、差异化以及敏捷快速性要求是数控产品必须考虑的一个环节。现代产品的评价体系己经从产品自身的质量和标准转换到(用户)市场对产品的最大满意程度上来。
1．精度与速度的差距
精度普遍不高，只有少数几种产品偶尔能达到国外标准，国内普遍不能全而满足多层板的加工要求。从各功能部件来看，国产机床和国外相比并无多大差别，精度问题只是表而现象，其实质是基础技术差距的反映，首先主机部份普遍未进行有限分析，未做刚度试验，大多数未采用定位精度软件补偿技术，温度变形补偿技术，高速主轴系统的动平衡技术等，特别是对控制系统中伺服拖动的基本控制模式和原理以及一些重要参数的掌握和调试上都缺乏较深层次和系统的积累总结，对驱动环节和整个系统相匹配的重要问题，都停留在一知半解上。
2．质量稳定性(可靠性)差距
数控系统的可靠性一般控制在一个数量级以上，但也不是可靠性越高越好，仍然是适度可靠，因为商品要受性价比约束，对于每人工作2班的无人工厂而言，如果要求在16小时内连续工作，无故障率P(t)=99%以上，数控机床平均无故障运行时间MTBF就必须大于3000小时。MTBF大于3000小时，对于由不同数量的数控机床构成的无人化工厂差别就大多了，我们只对一台数控机床而言，如主机与数控系统的失效率之比为10:1的话(数控的可靠比主机高一个数量级)。此时数控系统的MTBF就要大于33333.3小时，而其中主轴及驱动系统等的MTBF就必须大于l05小时。当前国外数控装置的MTBF值己达到6000小时以上，驱动装置达30000小时以上，目前国内基本上无此系统概念分析。
3．产品外观及制造工艺性差距
在外观和制造工艺性方面的差距是全面的，它在整个民族制造工业配套方而如原材料，各种冷、热制造工艺，调试装配工艺，质量检测手段、方法和工具，及最终在这各方面流程管理模式，各种知识经验沉淀方法等都有差距。
产品智能化程度差距
目前国内主要停留在自动换刀、断钻、对刀等基本功能上，在各种形式的误差软补，系统工作部件工况智能侦测等根本没有进入实质性可靠应用阶段。
4．产品二次开发能力的差距
目前由于产品开发平台没有统一，其中包括开放式数控系统的硬件平台和适用操
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