貼片機控制系統的數據庫設計范文

本站小編為你精心準備了貼片機控制系統的數據庫設計參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

1貼片機數據庫的設計

在貼片機系統中，由于元件、設備和PCB信息數據普遍具有高獨立、分享性和相對穩定的結構，一般采取數據庫存儲的方法來進行管理；另外，PCB貼裝步驟信息則與上述情況相反，它一般按名稱訪問，并且存儲對象數目普遍不一致，所以要按照文件的方式來進行存儲和管理[5]。

1.1構建E-R實體模型采用實體聯系（E-R模型）來對數據庫進行概念設計。實體聯系模型的概念包含實體、屬性和聯系，其中實體指客觀存在且能相互區別的事物，屬性則描述了實體的特征，實體集之間的關聯則稱為聯系[6]。圖2為依據貼片機實體集聯系而建立的簡略版E-R圖。由圖可知，元件基本信息實體的屬性不僅包括了貼片元件信息，而且還管理更細化的貼片信息。例如：貼片二極管信息、貼片集成電路芯片信息、貼片LED信息這幾個貼片元件除了常用實體外還有更詳細的元件屬性，實現了對各個元件信息進行進一步的記錄；此外，PCB基本信息實體，除了本體的信息外，還管理著元件信息、PCB板Mark點信息這兩個實體信息，通過這三個實體來實現對PCB的信息化管理；供料器和吸嘴實體，也各自擁有自己的一般屬性及相關信息，篇幅所限，這里就不贅述了，以上幾個實體和聯系共同工作，完成貼片機數據庫的工作。

1.2數據庫的3NF邏輯設計結合E—R模型，構造關系型數據庫，進行貼片機數據庫的邏輯設計。由于數據依賴關系，一般數據庫會出現某種程度的更新異常以及數據冗余現象，設計范式越高，出現的概率就越少[7]。常見的數據依賴為多值依賴和函數依賴，它的關系屬性相互制約與依賴，以關系屬性間值的相等關系表現出來，是現實世界屬性間相互關系的抽象[8]。假設L（U）為某關系模式，U為L屬性集合，X、Y為U的子集。r為L（U）的任一可能的關系，若r中不存在兩個元組且在Y上的屬性值相不同，而在X上屬性值相同，那么Y函數依賴于X，可記作X→Y；設一關系模式L（U）有αU、βU，若L（U）有函數依賴α→β，給定L（U）一個實例，存在P1[α]=P2[α]，P1[β]=P2[β]，且L（U）的任一合法實例滿足函數依賴α→β的話，那么函數依賴在L（U）上恒成立。在以上基礎上，又設R（M）為一個關系模式，M是R的屬性集合，X、Y和Z是M的子集，存在Z=M-X-Y，若R中任一關系r，給定一對（X，Z）值，都有一組Y值對應，且這組值僅由X值決定，和Z值無關的話，那么可稱Y多值依賴于X，記為X→→Y。結合以上數學推導，若某關系模式的屬性皆為不可分的基本數據項，則稱該關系模式滿足第一范式，記為R∈1NF；在關系模型中，任一屬性皆為不可分結構，如果其數據域以原子來比喻的話，域內元素則是不可再細分的單元，若屬于1NF，則其任一屬性都必須是原子；假如一關系模式所有非主屬性皆完全依賴于R且R∈1NF，則R為第二范式，記為R∈2NF。R若為2NF，則R一定沒有部分函數依賴且任一屬性M皆滿足M出現在一個候選碼中，或M部分函數依賴于一個候選碼；關系模式R（U，F）中若不存在候選碼A、屬性組B和非主屬性C，CB，使得A→B、B→C、BA成立，則R∈3NF。若某關系模式R為3NF且存在函數依賴集F，則可推出對F閉包F+中每一個像α→β（αU且βU）的函數依賴至少滿足以下三個關系之一：α為R一個超碼；β-α中所有屬性A皆包含在R某個候選碼中；α→β為平凡函數依賴。

結合以上數學分析與推導，建立的貼片機數據庫列表必須滿足關系數據庫的第三范式（3NF）要求，因為第三范式包含第一、第二范式關系，建立的列表若符合第三范式，那么就一定符合1NF和2NF。由貼片機的工作情況可知，貼片機數據庫內存儲的PCB信息至少需要包括以下幾種信息：PCB名稱、長度、寬度、厚度、PCB原點坐標、Mark點坐標。PCB原點坐標指的是機械坐標系中原點，貼裝點坐標從PCB坐標系變換到機械坐標系就需要借用此信息；Mark點坐標存在兩個Mark1、Mark2，這兩個坐標在定位貼裝過程中通過PCB板位置的偏移量修正，可實現精確定位，它們分別代表PCB板對角線上兩個Mark點的機械坐標。此外，貼裝過程中的震動誤差，原始偏轉角度等信息屬性應包含在PCB信息存儲中。設PCB名稱屬性為PCB信息表的主鍵，可用來唯一標識一個PCB板；若以原點坐標為一個屬性，那么PCB表中的元件坐標列將會出現兩個值，分別表示X方向坐標和Y方向坐標，這與1NF的定義相悖，故在PCB信息表中坐標需分成兩列（MARK1坐標、MARK2坐標也應同樣處理）。除名稱屬性外，PCB信息表內其他屬性之間不能屬于任何其他外表且不應該存在任何依賴關系。滿足以上數學推導及創建列表的范式要求下，創建貼片機數據庫PCB信息表：PCB名稱，PCB長度，PCB寬度，PCB厚度，PCB原點X坐標，PCB原點Y坐標，MARK1X坐標，MARK1Y標，MARK2X坐標，MARK2Y坐標。其中PCB名稱為主鍵，如圖3所示。PCB信息表每列有且只有一個數據符合第一范式的要求，PK表示主鍵。創建的元件信息應包括兩種信息：基本信息和詳細信息。基本信息至少包括：元件名稱、長、寬、高、元件種類、元件公差。由于多樣性的元件種類，故需要記錄的詳細信息也不同，比如二極管型元件需要的信息：引腳數目、引腳長公差、引腳寬公差、引腳長、引腳寬、反光度、元件類型；集成芯片型元件信息有：引腳間距、反光度、元件類型、引腳數目、引腳長公差、引腳寬公差、引腳長、引腳寬。對于單個元件，上面列舉的元件屬性有且只有一個值，故符合1NF的要求。屬性長、寬、引腳寬、元件類型，以及不同類型的詳細信息皆依賴于元件名稱，故以元件名稱作為元件信息表的主鍵。若按照2NF的要求，將元件詳細信息和基本信息都設計到一張表中，不同類型的元件因只使用相應的幾個詳細信息列而會造成數據冗余與更新異常[9]。鑒于以上情況，設計的表至少要滿足3NF的要求，將元件信息表分為詳細和基本信息表兩種。元件基本信息表其屬性為：元件名稱、元件長、元件寬、元件高、元件種類、元件公差，可用于存儲每一個元件的基本信息，而貼片機支持的貼片元件類型數目決定詳細信息表具體內容。二極管為其中一種貼片元件，其表屬性為：元件名稱、引腳數目、引腳長公差、引腳寬公差、引腳長、引腳寬、反光度、元件類型；同樣根據相同的要求，建立集成電路芯片表和LED表分別存儲芯片類型和LED類型的元件詳細信息，上述列表皆有元件名稱屬性作為其外鍵，引用基本信息表的主鍵。參照完整性原則[10]，二極管表、集成芯片表、LED表存在的元件記錄必須在基本信息表有相關信息。一個元件根據其元件類型將詳細信息寫入相應的元件表中，例如二極管類型的元件除了將基本信息寫入元件基本信息表外，還同時將詳細信息寫入二極管表中。在實現元件信息表時，應遵循外鍵的參照完整性原則，將元件的詳細信息和基本信息進行分別存儲，這樣一來不僅易于擴展而且有效減少了可能產生的數據冗余。假如需要添加新的貼片元件類型，則只需加入一張新類型元件的詳細信息表即可，不會對現有的關系和信息表產生影響。元件各類表之間的關系如圖4所示，其中PK表示主鍵，FK表示子表的外鍵。

常見的進料器的類型為帶式、桿式、托盤式三種，且貼片機工作時，供料器應是可配置的。下面僅以帶式進料器基本信息為例來展開設計。供料器數據信息包括了位置坐標、供料器編號、所載元件信息。按照1NF要求，將位置坐標拆分為X坐標、Y坐標與Z坐標三個屬性。按照3NF要求，所載元件信息只包含元件基本信息表的主鍵（即元件名稱），而不能包含其他元件屬性。建立供料器基本信息表屬性有：供料器編號，X坐標，Y坐標，Z坐標，元件名稱，X，Y，Z屬性皆為供料器在機械坐標系坐標。因列表與上述情況相仿，限于篇幅，故不列出此表。

2數據庫原型的實現與應用

在上述E—R模型圖設計和3NF范式規則分析的基礎上，設計了一個貼片機數據庫原型。開發工具采用MicrosoftSQLServer2008，并利用ADO（ActiveXDataObject）技術在VS2010開發環境中以綁定后臺數據源的方式訪問數據庫，效果圖如圖5所示。關系數據庫的建設即表和視圖的創建，在后臺SQL2008上創建數據表，在C#環境下利用dataGrid-view綁定后臺數據表為應用程序提供一種簡單一致的方法來顯示表、視圖數據以及與數據交互。此數據庫主要包含有四種表，分別為PCB表、供料器表、元件基本信息表和X型元件詳細信息表，其中PCB表儲存PCB板信息，X型元件詳細信息表儲存選擇的貼片元件具體信息。此外，在數據庫概念分析與邏輯設計的基礎上，將數據管理分為生產操作與技術支持兩大模塊，生產操作組合各種生產要素，技術支持則編輯各種生產要素的數據，在操作界面通過快捷鍵可快速切換需要的界面，實現簡單可視化編輯貼裝數據，提高人機交互的友好性；標簽控件、文檔控件與dataGridview控件通過代碼聯系在一起，做成實時輸入輸出數據平臺，方便用戶直觀看到自己的數據修改情況，提高了貼片機的實時處理數據的效率，減少人為失誤。

3結束語

對高速貼片機的結構和功能劃分，選擇關系數據庫來進行概念與邏輯分析設計，所設計出的高速貼片機數據庫系統具有效率高、速度快的特點。實際調試表明，當訪問的基本信息和詳細信息表數據分別為10000條時，查找一個元件的基本信息和詳細信息共需要0.5秒，貼裝速度達到25000CPH，滿足了貼片機的實際使用要求。

作者：林賢朗 楊杰 王梁武 單位：廣東工業大學機電工程學院