5G手機、PC、筆電為增長熱點

　　　3C電子一般指的是計算機類、通信類和消費類電子產(chǎn)品( Comput er、Communicat ion、Consumer)，按照產(chǎn)品類別來分，智能手機是目前3C 電子產(chǎn)品中的大宗;而由于去年至今全球新冠疫情的蔓延，“宅經(jīng)濟”效應(yīng)促使個人電腦(PC)、超薄型筆記本電腦的銷量猛增。

　　根據(jù)TrendForce集邦咨詢發(fā)布的報告顯示，2020 年全球智能手機市場受到公共衛(wèi)生事件的沖擊，全年生產(chǎn)總量僅12.5億部，同比減少11%，為歷年來最大衰退幅度;預(yù)計2021 年全球智能手機生產(chǎn)量將達(dá)到13 .6億部，同比增長8.8%，其中2021年全球5G智能手機生產(chǎn)總量約為5億部，滲透率將快速提升至37%(見圖1)。

　　市場研究機構(gòu)Canalys近期發(fā)布的全球PC市場(包括臺式機、筆記本電腦和平板電腦)預(yù)測報告顯示， 今年Q1該市場出貨量的增長率同比將達(dá)到峰值，預(yù)計2021年全球PC出貨量增長8.4%，達(dá)到4.968億臺，筆記本、平板、臺式機出貨量均會增長(見圖2)。新冠疫情導(dǎo)致2020年P(guān)C市場出貨量持續(xù)增長，但今年會有所緩和，受到供應(yīng)鏈問題的影響，今年的電腦產(chǎn)量受到了限制，芯片缺貨的問題難以在短時間內(nèi)緩解。

　　在個人筆記本電腦方面，曾幾何時，筆記本電腦一度受到各類Pad、上網(wǎng)本等類型產(chǎn)品的沖擊，成為了廠商眼中的“雞肋”，然而2020年初爆發(fā)的新冠疫情讓這一形勢得以改變，特別是超薄型筆記本電腦的銷量強勁。TrendForce集邦咨詢的調(diào)查報告指出，伴隨著遠(yuǎn)程辦公和網(wǎng)上教育需求的上升，2020年全球筆記本電腦出貨量不僅首次超過兩億臺，且年增長幅度也以22.5% 創(chuàng)下新高，預(yù)估2021年全球個人筆記本電腦的出貨量有機會增至2.17億臺，年增長率約為8.6%(見圖3)。同時，有分析師指出，由于近期半導(dǎo)體的供應(yīng)短缺，造成局部市場出現(xiàn)供貨延遲的現(xiàn)象，因此，即使居家辦公開始解除，個人電腦在今后相當(dāng)長的一段時間里也將維持堅挺的需求。

　　圖 1 2016-2021 年全球智能手機生產(chǎn)量與成長率統(tǒng)計

　　(資料來源：TrendForce，單位：百萬臺)

　　3C電子制造市場在機電部件采購上的特點是，批量數(shù)量較大，對產(chǎn)品的價格較為敏感，要求性價比俱佳。尤其是隨著曲面屏手機、TWS耳機、智能手表、VR眼鏡等新型3C產(chǎn)品越來越流行，加工工藝日趨復(fù)雜，新的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備被不斷引入到自動化產(chǎn)線上，例如： 直角坐標(biāo)型點膠機械臂已無法滿足需求，越來越多的三維五軸聯(lián)動設(shè)備出現(xiàn)在生產(chǎn)線上;運用機器視覺及激光技術(shù)，增強對物體顏色、外形、形態(tài)的識別等等……這些新技術(shù)的融入，對于運動控制系統(tǒng)的性能、平臺的兼容性、用戶友好性和易用性等都提出了更高的要求。

　　多軸聯(lián)動點膠——精準(zhǔn)、高效

　　全自動點膠機不僅能很好地縮減人力成本的投資， 更能確保點膠出量的均衡性，從而為使用效果的一致化實現(xiàn)提供必要的保障，是確保點膠粘合品質(zhì)彰顯的重要手段。從下游點膠機行業(yè)的反饋信息來看，去年上半年開始，部分點膠機廠商的訂單量大幅增長(有的增長約35%)。

　　在充分使用點膠材料的基礎(chǔ)上，利用智能化技術(shù)， 更好地滿足各類點膠需求(UV膠、Silicon、EPOXY、紅膠、銀膠、AB膠、COB黑膠、導(dǎo)電膠、散熱鋁膏、瞬間膠等流體膠水)，真正從綠色環(huán)保的生產(chǎn)要求出發(fā)， 為高品質(zhì)的點膠落實完成提供必要的設(shè)備保障，是目前3C電子行業(yè)自動化點膠機的開發(fā)側(cè)重點。特別是桌面式自動點膠機頗受市場用戶的歡迎，它可替代人工作業(yè)， 實現(xiàn)機械化生產(chǎn)，單機即可操作，簡單便利，高速精確，承載能力強，加工空間大。

　　表 1 2020- 2021 年全球前七大智能手機產(chǎn)量排名與 SG 手機市占預(yù)估( 單位: 百萬臺)

　　圖 2 全球 PC 市場(包括臺式機、筆記本電腦和平板電腦) 統(tǒng)計及預(yù)測(資料來源：Canalys)

　　按照運動軌跡動作的類別，市面上的自動點膠機大致可分為3軸、4軸、5軸，甚至6軸系統(tǒng)。五軸點膠機包括X、Y、Z三個直線軸，及兩個旋轉(zhuǎn)軸，常見的搭建方式有“龍門式”、“搖籃式”兩種，能夠完成空間曲線軌跡，幾乎能夠保證從任意角度接近工件，相比傳統(tǒng)垂直向下點膠/涂覆，工藝更加緊密、牢固，可到達(dá)多個元器件布局中的狹小區(qū)域，避免碰撞，針頭/噴頭可以實時調(diào)節(jié)傾斜角度，滿足同一產(chǎn)品上不同區(qū)域的點膠/涂覆要求，整塊PCB的點膠/涂覆作業(yè)僅需一次編程，無需多余裝夾，減少人工介入，重點的應(yīng)用于手機中框點膠、側(cè)邊點膠，異形屏/曲面屏點膠以及各種智能穿戴產(chǎn)品的點膠場景中。而五軸聯(lián)動點膠機則更強調(diào)聯(lián)動性，即5個軸同時運動，它的工作效率相比非聯(lián)動機型要高得多，但在結(jié)構(gòu)形式上差異不大，可應(yīng)用于復(fù)雜3D曲面工件點膠軌跡多變且不規(guī)則的加工場景中。

　　為了克服全自動點膠機普遍存在的精度不高、打膠不夠穩(wěn)定或系統(tǒng)偶發(fā)卡頓等問題，研華科技針對三維五軸的點膠控制系統(tǒng)，提供專用的運動控制器，使用五軸聯(lián)動控制技術(shù)，可實現(xiàn)產(chǎn)品空間任意點膠軌跡需求，精準(zhǔn)點膠。

　　首先，研華提供的是一個彈性開放的控制平臺：五軸控制的完整API供用戶做應(yīng)用開發(fā);PC-Based架構(gòu)， 可彈性的整合視覺、激光測高技術(shù)，實現(xiàn)五軸應(yīng)用中所需的位置標(biāo)定、補償及各姿態(tài)下的位置拾取。其次是五軸控制算法：采用RTCP刀具中心點跟隨的技術(shù)算法，可實現(xiàn)各類空間異形軌跡的追隨控制;算法支持多種AB軸旋轉(zhuǎn)臺機構(gòu)的控制，根據(jù)機械機構(gòu)的不同，簡單的參數(shù)配置即可進(jìn)行相應(yīng)的控制;另外，算法可控制軌跡跟隨的運動過程中，點膠到工件上的加工速度恒定，軌跡也可分段設(shè)定加工速度，來滿足不同需求的平順加工;此外，點膠控制結(jié)合提前開/關(guān)膠控制、多軸比較觸發(fā)和空間軌跡的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能，用戶可很方便地實現(xiàn)異形產(chǎn)品在不同速度下的高精密點膠控制。

　　后段組裝—— SCARA+機器視覺

　　筆記本電腦后段制造主要包括SMT(單板制造、測試)、FATP(系統(tǒng)組裝與測試、包裝)兩大工藝流程， 所有設(shè)備均需考慮模塊化設(shè)計，可直接抽出或順接在流水線上，每個安裝工位可以按生產(chǎn)要求調(diào)整，達(dá)到利用率最大化。目前，后段是整個筆記本生產(chǎn)線中自動化水平提升空間最大的部分，尤其是 SCARA以小型化、簡單化的特點，應(yīng)用于上下料、視覺裝配、鎖附、貼標(biāo)等工序上。生產(chǎn)廠商期望不斷給產(chǎn)線賦能，啟用自動化程度更高的設(shè)備、視覺檢測技術(shù)，一方面保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定和產(chǎn)效率，另一方面也通過合理的自動化方案，減少人力成本。

　　深圳眾為興技術(shù)股份有限公司長期耕耘筆記本電腦后段制造，利用自身在 SCARA領(lǐng)域的領(lǐng)先地位以及深厚的工藝應(yīng)用研究，為多家ODM提供完善的自動化解決方案，在 SCARA裝配、智能上下料、智能鎖螺絲、貼標(biāo)上積累了大量的成熟應(yīng)用案例。

　　例如，在筆記本電腦PCB 組裝環(huán)節(jié)，采用眾為興AR5215機器人配合AVS視覺系統(tǒng)，J2軸相機拍照，依照之前設(shè)定模板，匹配識別供料盤內(nèi)待安裝，PCB板取料后，進(jìn)行工裝二次定位，待直線模組運行到位后，再進(jìn)行視覺組裝。運用眾為興AR5215機器人配合AVS視覺系統(tǒng)應(yīng)用于筆記本電腦觸控板裝配工序，傳送帶將觸控板運送至取料位，機器人收到信號進(jìn)行抓取，取料后機械手運行至整機框架進(jìn)行拍照孔位識別，檢測到安裝孔位進(jìn)行組裝。眾為興AR6520機器人搭配智能電批進(jìn)行筆記本電腦螺絲鎖附，傳送帶將鎖附基底運送至鎖附位置，機器人收到信號進(jìn)行取螺絲的動作，取料后機械手運行至固定位置進(jìn)行鎖附。眾為興AR4215機器人+AVS 視覺系統(tǒng)進(jìn)行膠條黏貼，剝標(biāo)機進(jìn)行剝料，待筆記本電腦流到固定位置后機械手取膠條，J4軸相機拍照識別貼料位置后黏貼。此外，在筆記本電腦排線組裝、外殼鎖附、LOGO貼標(biāo)等多個工序上，眾為興均已有成功的應(yīng)用方案。

　　圖 3 2016-2021 年個人筆記本電腦年出貨量統(tǒng)計及預(yù)計(單位：億臺)

　　(資料來源：TrendForce，單位：億臺)

　　眾為興之所以能夠提供上述完善的筆記本電腦后段SMT、FATP制造方案，與其性能優(yōu)秀的AR系列機器人密切相關(guān)，該系列四軸機器人結(jié)構(gòu)精巧靈活，運行速度快、傳動精度高、噪聲小;并配有眾為興驅(qū)控一體的控制器QC400A，支持串口、網(wǎng)絡(luò)、USB等多種通訊方式，具備多軸直線插補、3D空間圓弧插補、軌跡跟隨、平穩(wěn)加減速、連續(xù)運動軌跡速度自適應(yīng)功能、樣條曲線教導(dǎo)、振動抑制等先進(jìn)功能，使得AR系列機器人能夠滿足筆記本電腦后段各類SCARA應(yīng)用場合。

　　軟件易用性成重點

　　在當(dāng)前的3C電子制造領(lǐng)域，電子產(chǎn)品的外形越來越多樣化，如：手機劉海屏、AR眼睛、TWS耳機等等，這些精致小巧、造型各異的電子產(chǎn)品也帶來了對多道復(fù)雜加工工序的需求，其中包括點膠、螺絲鎖附、貼合、焊接、組裝、檢測等，在五軸聯(lián)動機構(gòu)被引入的同時，結(jié)合加工工藝技術(shù)的專業(yè)應(yīng)用軟件以其易用性開發(fā)，就成為了一個重點。

　　匯川技術(shù)針對五軸平臺控制難度大的“痛點”， 在配套軟件易用性、五軸平臺的強工藝應(yīng)用場景屬性等方面展開了深度的開發(fā)，為操作人員提供了更大的便利性。匯川光機電一體化五軸聯(lián)動系統(tǒng)搭載了匯川全套硬件產(chǎn)品——控制器、視覺、伺服、電機、精密機械平臺，以及匯川自研的標(biāo)準(zhǔn)化五軸軟件系統(tǒng)，系統(tǒng)中的RTCP刀尖點跟隨功能集成了CAM功能，不需要額外購買昂貴的CAM軟件剪輯加工軌跡，系統(tǒng)根據(jù)工具位置好工件平面加工路徑，自動生成5個關(guān)聯(lián)軸的運動曲線，大大降低了RTCP功能的使用難度，節(jié)省了成本;系統(tǒng)可自動對伺服軸的滯后進(jìn)行補償，優(yōu)化五軸運動的同步性， 并備有五軸專用的軌跡前瞻功能，以實現(xiàn)對異型加工路徑平滑優(yōu)化;125μs總線插補周期，更精細(xì)的軌跡點， 保證軌跡的平滑性。

　　為了進(jìn)一步提升系統(tǒng)的易用性，匯川光機電一體化五軸聯(lián)動系統(tǒng)提供多種加工路徑編輯方法，包括：視覺引導(dǎo)示教、2D視覺軌跡提取、3D軌跡提取等等，用戶可以實際應(yīng)用場景的不同，選擇合適的方案，提高示教效率，減少應(yīng)用難度。與此同時，系統(tǒng)還集成了功能豐富的簡易編程模塊(包含多個控制指令、工藝指令)， 可幫助用戶快速實現(xiàn)對五軸平臺動作流程的編輯，且讓復(fù)雜工藝實現(xiàn)得更簡單。系統(tǒng)還兼具拓展功能，支持客戶的二次編程開發(fā)，例如：基于控制器強大的運算性能和實時性，可支持多組5軸機構(gòu)的控制;集成視覺平臺， 支持視覺自定義功能的快速開發(fā);集成運動控制平臺， 支持IEC編程，實現(xiàn)最大48軸控制;集成小型化組態(tài)平臺，支持用戶個性化人機交互界面的開發(fā)編程;基于實時系統(tǒng)和高速總線，支持設(shè)備過程數(shù)據(jù)的實時采集與處理，便于用戶實現(xiàn)設(shè)備的信息化。

　　除此之外，激光技術(shù)在3C電子制造領(lǐng)域的引入也同樣值得關(guān)注。以點膠環(huán)節(jié)為例，一般電子產(chǎn)品在加工的過程中，難免會產(chǎn)生外殼的輕微形變，在點膠時需要把這個差異度控制在較小的范圍內(nèi)，以避免產(chǎn)品在總裝完成后出現(xiàn)溢膠的現(xiàn)象。因此，目前開始有部分廠家將CCD攝像頭捕捉點位的視覺識別方式，升級到利用識別能力更強的激光實物識別技術(shù)上，使得點膠系統(tǒng)能夠?qū)λ杓庸の矬w的顏色、形狀和空間形態(tài)等進(jìn)行更為細(xì)致的掃描識別工作。

　　2021年，全球各國新冠疫苗普及加快，國際貿(mào)易加速修復(fù);但另一方面，在中美貿(mào)易摩擦的嚴(yán)峻形勢下， 也為社會經(jīng)濟帶來了較大的不確定性。在3C電子市場， 5G換機潮仍在持續(xù)，智能手機成為增長主力;TWS耳機滲透率的提高;可穿戴設(shè)備在健康運動場景的快速發(fā)展，都將在一段時期內(nèi)拉動對上游設(shè)備的需求量大幅增長。3 C電子制造設(shè)備市場正進(jìn)入新一輪的技術(shù)升級之中，為了滿足各種形狀各異、復(fù)雜精細(xì)的加工要求，設(shè)備從機械結(jié)構(gòu)、運動軌跡，以及智能化技術(shù)的運用方面，都邁上了一個新臺階，同時結(jié)合工藝的軟件開發(fā)也越發(fā)重要，這些要求廠商要具備較強的綜合研發(fā)實力， 在系統(tǒng)的性能和價格上能夠提供俱佳的解決方案。