電子產品eda設計的pcb虛擬製造系統及其實現方法
2023-12-12 22:06:32 1
專利名稱：電子產品eda設計的pcb虛擬製造系統及其實現方法
技術領域：
本發明涉及一種電子產品EDA設計的PCB虛擬製造系統及其實現方法。
背景技術：
在電子產品SMT表面組裝生產中，設計一般是由設計工程師在計算機上利用多種 計算機輔助設計EDA (如Protel、PowerPCB、OrCAD、Candence、Mentor)工具來完成。電子 產品在組裝生產之前，設計工程師往往要花費大量的人力和時間去進行EDA設計的檢錯和 調整，通過人工操作的方式逐一與可製造性設計準則做比對，這些工作不僅效率低下，並且 容易發生錯誤。隨著市場競爭的加劇，產品交貨周期必須縮短，生產成本必須控制。目前，國內外 均是開發各種EDA設計轉換技術和錯誤檢查技術，但不能3D可視化直觀顯示EDA設計的 PCB板的布局和SMT組裝生產後的PCB情況，也不能3D可視化直觀顯示EDA設計的PCB板 的物理參數錯誤和可裝配性錯誤，還需反覆試生產和調整。因此如果可以提供一套電子產 品EDA設計的PCB虛擬製造系統及其方法，在PCB設計和製造「孤島」間建立聯繫，可以提 高電子產品EDA設計的效率和正確性。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提出一種電子產品EDA設計的PCB虛擬製造系統及 其實現方法。該系統能在導入EDA設計文件之後，在VC++6. O環境下採用面向對象技術和 OpenGL技術自動進行PCB靜態3D仿真和組裝3D仿真，模擬電子產品EDA設計的PCB的SMT 製造過程，並進行PCB可製造性分析，在仿真過程中對PCB板設計上的錯誤進行檢測，實時 提示和存檔。本發明能在PCB設計和製造「孤島」間建立聯繫，在最短時間內為為EDA最優 設計的數據修改提供直觀依據，以達到開發周期和成本的最優化、生產效率的最高化之目 的。本發明所採用的技術方案為一種電子產品EDA設計的PCB虛擬製造系統，該系統 包含4個模塊1、EDA信息提取模塊讀入EDA設計文件，從中提取PCB板設計的信息和判別參 數，並將其保存為統一格式的中EDA仿真文件，並將數據輸入到資料庫中。2、PCB靜態和組裝3D仿真模塊根據EDA信息提取模塊中提取的仿真信息，建立 虛擬製造系統的仿真模型，在VC++6. O環境下採用面向對象技術和OpenGL技術自動進行 PCB靜態3D仿真，採用圖形變換技術和雙緩存技術自動進行PCB組裝3D仿真。PCB靜態 3D仿真用於靜態顯示組裝生產後的PCB情況，包括PCB基板仿真、PCB貼片器件仿真、PCB 焊膏仿真、PCB焊點仿真、PCB膠點仿真，每種類型又分為正面靜態仿真和反面靜態仿真，可 縮放、旋轉、平移。PCB組裝3D仿真用於顯示PCB板在SMT生產工藝中的動態運行過程，包 括PCB貼片仿真、PCB絲印仿真、PCB點膠仿真、PCB回流焊接仿真、PCB波峰焊接仿真、PCB AOI仿真。
3、PCB可製造性分析模塊從EDA信息提取模塊提取出來的各元素的判別參數，根 據可製造性設計準則逐一進行檢測，實時顯示和存檔電子產品EDA設計的PCB物理參數錯 誤和可裝配性錯誤；顯示和存檔的錯誤包括錯誤代碼和序號、錯誤的類型、錯誤的的編號 和位置。錯誤的檢測採用了八向區域檢測方法，檢查某一元素周圍8個方向矩形區域是否 衝突來判斷錯誤。4、資料庫模塊包括元器件物理參數資料庫、規則資料庫、貼裝資料庫；PCB物理 參數錯誤準則和可裝配性錯誤準則。貼裝資料庫包括貼裝基板數據、標號Fiducial數據、 貼裝元器件數據。所述的EDA信息提取模塊輸出端連接資料庫模塊、3D仿真模塊和PCB可製造性分 析模塊，3D仿真模的輸出端連接PCB可製造性分析模塊，資料庫模塊連接所述的EDA信息提 取模塊、PCB靜態和組裝3D仿真模塊、PCB可製造性分析模塊以及資料庫模塊。本發明還提供了一種利用電子產品EDA設計的PCB虛擬製造系統實現PCB虛擬制 造的方法，該方法包括以下步驟1) 3D信息提取模塊讀入EDA設計文件，從中提取仿真信息用於仿真，提取元器件 和PCB板的判別參數用於PCB可製造性分析，並將其保存為統一格式的中EDA仿真文件，並 將數據輸入到資料庫中；2) PCB靜態和組裝3D仿真模塊3D可視化模擬電子產品EDA設計的PCB的製造 過程，根據EDA信息提取模塊中提取的仿真信息，在VC++6. 0環境下採用面向對象技術和 OpenGL技術自動進行PCB靜態3D仿真，採用圖形變換技術和雙緩存技術自動進行PCB組裝 3D仿真；3)PCB可製造性分析模塊從EDA信息提取模塊提取出來的各元素的判別參數，根 據規則資料庫裡的可製造性設計準則逐一進行檢測，實時顯示和存檔電子產品EDA設計的 PCB物理參數錯誤和可裝配性錯誤。本發明的有益效果是1、本發明3D可視化仿真系統，可以將的SMT生產後的PCB 組態在計算機上以直觀、生動、精確的方式呈現出來，以在計算機上模擬PCB板在SMT組裝 生產工藝中(如貼片機、絲印機、點膠機、回流焊爐、波峰焊爐、AOI測試機等)的動態運行 過程的方式取代傳統的試機過程，節省了大量的時間和生產成本；2、本發明PCB可製造性 分析系統還可以自動檢測出EDA設計中存在的物理參數錯誤和可裝配性錯誤，同時記錄錯 誤信息，能在3D可視化仿真過程中以實時顯示方式給出提示，以最直觀的方式讓使用者在 最短時間內知悉發生錯誤的器件位置所在，及發生錯誤的原因，節省了大量的錯誤搜尋時 間和人力，從而達到縮短製造周期，降低生產成本的目的。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明圖1為本發明電子產品EDA設計的PCB虛擬製造系統的結構圖；圖2為本發明電子產品EDA設計的PCB虛擬製造系統的實現方法的流程圖；圖3為本發明PCB靜態和組裝3D仿真方法的流程圖；圖4為本發明PCB可製造性分析系統錯誤檢測方法的流程圖。
具體實施例方式現在結合附圖和優選實施例對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的 示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。本實施例為一種電子產品EDA設計的PCB虛擬製造系統，如圖1所示系統結構，包 括DEDA信息提取模塊讀入EDA設計文件，從中提取PCB板設計的信息和判別參 數，並將其保存為統一格式的中EDA仿真文件，並將數據輸入到資料庫中；2) PCB靜態和組裝3D仿真模塊根據EDA信息提取模塊中提取的仿真信息，建立 虛擬製造系統的仿真模型，在VC++6. 0環境下採用面向對象技術和OpenGL技術自動進行 PCB靜態3D仿真，採用圖形變換技術和雙緩存技術自動進行PCB組裝3D仿真；3) PCB可製造性分析模塊從EDA信息提取模塊提取出來的各元素的判別參數，根 據可製造性設計準則逐一進行檢測，實時顯示和存檔電子產品EDA設計的PCB物理參數錯 誤和可裝配性錯誤；4)資料庫模塊包括元器件物理參數資料庫、規則資料庫、貼裝資料庫。EDA信息提取模塊輸出端連接資料庫模塊、3D仿真模塊和PCB可製造性分析模塊， 3D仿真模的輸出端連接PCB可製造性分析模塊，資料庫模塊連接所有模塊。所述系統進行電子產品EDA設計的PCB虛擬製造系統的實現方法，該方法包括以 下步驟1) 3D信息提取模塊讀入EDA設計文件，從中提取仿真信息用於仿真，提取元器件 和PCB板的判別參數用於PCB可製造性分析，並將其保存為統一格式的中EDA仿真文件，並 將數據輸入到資料庫中。2) PCB靜態和組裝3D仿真模塊3D可視化模擬電子產品EDA設計的PCB的製造 過程，根據EDA信息提取模塊中提取的仿真信息，在VC++6. 0環境下採用面向對象技術和 OpenGL技術進行PCB靜態3D仿真，採用圖形變換技術和雙緩存技術進行PCB組裝3D仿真。 PCB靜態3D仿真包括正面靜態仿真和反面靜態仿真，包括基板仿真、貼片器件仿真、焊膏 仿真、焊點仿真、膠點仿真。PCB組裝3D仿真包括PCB貼片仿真、PCB絲印仿真、PCB點膠 仿真、回流焊接仿真、波峰焊接仿真、AOI運動仿真。3)PCB可製造性分析模塊從EDA信息提取模塊提取出來的各元素的判別參數，根 據規則資料庫裡的可製造性設計準則逐一進行檢測，實時顯示和存檔電子產品EDA設計的 PCB物理參數錯誤和可裝配性錯誤。PCB可製造性分析包括PCB物理參數錯誤檢測和可裝 配性錯誤檢測，顯示和存檔的錯誤包括錯誤代碼和序號、錯誤的類型、錯誤的的編號和位 置。錯誤的檢測採用了八向區域檢測方法，檢查某一元素周圍8個方向矩形區域是否衝突 來判斷錯誤。圖2則是本發明電子產品EDA設計的PCB虛擬製造系統的主要運作流程，主要分 為以下幾個步驟讀入EDA設計文件，通過3D信息提取模塊提取仿真信息用於3D仿真，同 時，提取元器件和PCB板的判別參數用於PCB可製造性分析；接著執行PCB靜態和組裝3D 仿真，其中更為詳細的步驟將通過圖3來說明；最後執行PCB可製造性分析，其中更為詳細 的步驟將通過圖4來說明。在3D仿真之前顯示所有EDA設計的PCB物理參數錯誤信息，並 將所有這些錯誤存入錯誤列表文件；接著3D仿真系統開始模擬組裝過程，在組裝仿真過程中實時顯示PCB可裝配性錯誤警告，同時更新錯誤列表文件；仿真結束後，可查看物理參數 錯誤列表文件和可裝配性錯誤列表文件。圖3則是本發明的PCB靜態和組裝3D仿真方法的流程說明在PCB 3D仿真系統 主界面中，點擊PCB正面靜態仿真，進入PCB正面靜態仿真界面，點擊基板仿真、貼片器件仿 真、焊膏仿真、焊點仿真，調相應子程序，相應顯示3D仿真模型；點擊PCB反面靜態仿真，進 入「PCB反面靜態仿真」界面，點擊基板仿真、貼片器件仿真、焊膏仿真、膠點仿真、焊點仿真， 調相應子程序，相應顯示3D仿真模型；點擊PCB組裝仿真按鈕，進入PCB組裝仿真界面，點 擊PCB貼片仿真、PCB絲印仿真、PCB點膠仿真、回流焊接仿真、波峰焊接仿真、AOI運動仿 真，調相應子程序，相應顯示3D動畫。圖4則是本發明的PCB可製造性分析系統錯誤檢測方法的流程說明在PCB可制 造性分析系統主界面中，點擊PCB設計參數的檢驗，進入PCB設計參數的檢驗界面，點擊PCB 可裝配性檢驗，進入PCB可裝配性檢驗界面，每種檢驗又分為PCB正面檢驗和反面檢驗。本 發明的檢測方法是系統提取一個元素(除了 PCB裸板之外，元素指的是各個元器件)，然後 在規則庫裡找到所有與該元素的判別參數有關的物理參數錯誤準則，其錯誤準則還包括靜 態錯誤準則和衝突錯誤準則，對於非衝突性錯誤準則只需逐一進行比對即可，對於衝突性 錯誤準則，則採用八向區域檢測方法，若有錯誤，記錄錯誤信息；同樣地，在規則庫裡找到所 有與該元素的判別參數有關的可裝配性錯誤準則，其中非衝突性錯誤和衝突性錯誤的檢測 同上，若有錯誤，記錄錯誤信息；該元素檢測完後，提取下一個元素重新進行檢測，直到所有 的元素都檢測完畢，至此結束整個檢錯的流程。以上說明書中描述的只是本發明的具體實施方式
，各種舉例說明不對本發明的實 質內容構成限制，所屬技術領域的普通技術人員在閱讀了說明書後可以對以前所述的具體 實施方式做修改或變形，而不背離發明的實質和範圍。
權利要求
一種電子產品EDA設計的PCB虛擬製造系統，其特徵在於該系統包含EDA信息提取模塊讀入EDA設計文件，從中提取PCB板設計的信息和判別參數，並將其保存為統一格式的中EDA仿真文件，並將數據輸入到資料庫中；PCB靜態和組裝3D仿真模塊根據EDA信息提取模塊中提取的仿真信息，建立虛擬製造系統的仿真模型，在VC++6.0環境下採用面向對象技術和OpenGL技術自動進行PCB靜態3D仿真，採用圖形變換技術和雙緩存技術自動進行PCB組裝3D仿真；PCB可製造性分析模塊從EDA信息提取模塊提取出來的各元素的判別參數，根據可製造性設計準則逐一進行檢測，實時顯示和存檔電子產品EDA設計的PCB物理參數錯誤和可裝配性錯誤；資料庫模塊包括元器件物理參數資料庫、規則資料庫、貼裝資料庫；所述的EDA信息提取模塊輸出端連接資料庫模塊、3D仿真模塊和PCB可製造性分析模塊，3D仿真模的輸出端連接PCB可製造性分析模塊，資料庫模塊連接所述的EDA信息提取模塊、PCB靜態和組裝3D仿真模塊、PCB可製造性分析模塊以及資料庫模塊。
2.如權利要求1所述的一種電子產品EDA設計的PCB虛擬製造系統，其特徵在於所 述的自動3D可視化模擬電子產品EDA設計的PCB的SMT製造過程，在PCB設計和製造「孤 島」間建立聯繫，在3D仿真過程中對PCB板設計上的錯誤進行檢測，實時提示和存檔，當設 計者要修改設計時，從文檔庫中提取錯誤文檔查看。
3.一種利用如權利要求1所述系統實現PCB虛擬製造的方法，其特徵在於該方法包括 以下步驟1)3D信息提取模塊讀入EDA設計文件，從中提取仿真信息用於仿真，提取元器件和PCB 板的判別參數用於PCB可製造性分析，並將其保存為統一格式的中EDA仿真文件，並將數據 輸入到資料庫中；2)PCB靜態和組裝3D仿真模塊3D可視化模擬電子產品EDA設計的PCB的製造過程， 根據EDA信息提取模塊中提取的仿真信息，在VC++6. 0環境下採用面向對象技術和OpenGL 技術自動進行PCB靜態3D仿真，採用圖形變換技術和雙緩存技術自動進行PCB組裝3D仿 真；3)PCB可製造性分析模塊從EDA信息提取模塊提取出來的各元素的判別參數，根據規 則資料庫裡的可製造性設計準則逐一進行檢測，實時顯示和存檔電子產品EDA設計的PCB 物理參數錯誤和可裝配性錯誤。
4.如權利要求3所述的實現PCB虛擬製造的方法，其特徵在於所述的PCB靜態3D仿 真包括正面靜態仿真和反面靜態仿真，所述的正面靜態仿真和反面靜態仿真包括PCB基 板仿真、PCB貼片器件仿真、PCB焊膏仿真、PCB焊點仿真和PCB膠點仿真；所述的PCB組裝 3D仿真包括PCB貼片仿真、PCB絲印仿真、PCB點膠仿真、PCB回流焊接仿真、PCB波峰焊接 仿真和PCB AOI仿真。
5.如權利要求3所述的實現PCB虛擬製造的方法，其特徵在於所述的資料庫包括元 器件物理參數資料庫、規則資料庫、貼裝資料庫；規則資料庫包括PCB物理參數錯誤準則 和可裝配性錯誤準則；貼裝資料庫包括貼裝基板數據、標號Fiducial數據和貼裝元器件 數據。
6.如權利要求3所述的實現PCB虛擬製造的方法，其特徵在於所述的PCB可製造性分析包括PCB物理參數錯誤檢測和可裝配性錯誤檢測；顯示和存檔的錯誤包括錯誤代碼 和序號、錯誤的類型、錯誤的的編號和位置；錯誤的檢測採用了八向區域檢測方法，檢查某 一元素周圍8個方向矩形區域是否衝突來判斷錯誤。
全文摘要
本發明涉及一種電子產品EDA設計的PCB虛擬製造系統及其實現方法，能夠將各種類型的EDA設計文件提取轉換成一個具有同一格式的EDA仿真文件，並將數據輸入到資料庫中；再在VC++6.0環境下進行PCB靜態3D仿真和組裝3D仿真；最後進行PCB可製造性分析，提取仿真信息和各元素的判別參數，對各元素的判別參數根據規則資料庫裡的可製造性設計準則逐一進行檢測，實時顯示和存檔電子產品EDA設計的PCB物理參數錯誤和可裝配性錯誤。本發明能夠在PCB設計和製造「孤島」間建立聯繫，在最短時間內為EDA最優設計的數據修改提供直觀依據，以達到開發周期和成本的最優化、生產效率的最高化之目的。
文檔編號G06F17/50GK101986316SQ20101055189
公開日2011年3月16日 申請日期2010年11月19日 優先權日2010年11月19日
發明者周濤, 朱小紅, 林建輝, 詹明濤, 錢佳敏, 陳恩博, 黃昊, 龍緒明 申請人:常州奧施特信息科技有限公司