PDF《全自动喷胶机运动控制系统》

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88 全自动喷胶机运动控制系统 商从计算机、控制卡、驱动程序等一应俱全,因此 无需因为使用了不同厂商的产品而要勉强配合,甚 至出现不兼容等等的问题.

3 系统概述 配合设备小型化的趋势,研华为客户提供的 UNO-3084嵌入式控制器,采用 PCI-1710U数据 撷取卡具备0.005V高分辨率,可测量物理的微弱 讯号,当测试机台对面板进行压力测试时,PCI- 1710U可搜集面板所输出的压力值,藉以了解面板 动作是否正常.此外,PCI-1710U数据撷取卡所提 供的Utility,则让客户只要进行简单的设定就可以完 成所要执行的动作,省下客户不少开发的时间.另外,研华的PCI-1240U运动控制卡,每秒可输出高 达400万次的运动控制讯号,其它特性包含可运行2 至3轴的线性补间以及2轴的圆弧补间,因此客户可 以更快速更精确的执行运动控制,既不会造成系统 的负担,也不会浪费系统资源.

4 专案导入 UNO-3084 IntelCoreTM

2 Duo嵌入式自动化控 制器,可搭载最多一组PCI Express与三组PCI支持 扩充槽 PCI-1710U

100 kS/s,12-bit,16信 道多功能数据撷取泛用型PCI卡PCI-1730U 32信道隔离数字输入/输 出数据撷取泛用型PCI卡PCI-1240U 4轴步进与伺服马达控制 泛用型PCI卡5结论 研华产品可满足触控面板设备制造商对于运动 控制与数据撷取两大功能整合的特殊需求外,对于产 品兼容性、设备空间、故障处理、甚至售后服务等层 面也都能为客户提供最优质的服务与保障;

此外,研 华的全球维修网使得研华的产品服务更具可靠信,让 业务范畴遍及两岸三地的设备厂商降低系统维护的成 本,更是让工厂作业不中断的重要环节.

1 引言 随着中国经济的快速发展,自动化技术、计算 机技术、信息技术的高速发展,以及人力成本的持续 增长,市场对高精度、全自动的设备需求也日益增 多.以往最初印刷电路板(PCB)的三防胶水或者油 漆等材料的涂覆应用是采用人工或半自动涂覆方式, 或虽采用自动涂覆,但精度不高、性能不佳造成胶水 或油漆浪费和污染.为此我们与相关设备制造商展开 合作,开发新的自动化喷胶机设备.在设备开发过 程中,由我们公司负责开发喷胶机控制系统及控制软 件,实现喷胶机设备的全面自动化.

2 喷胶机机构 喷胶机的外观机构见图1所示.喷胶就动力单 元4轴全部采用伺服电机控制(X、 Y 、Z 、U, 共4 轴),如图2所示,其中X、Y轴根据喷胶轨迹走平面 运动;

Z轴走控制喷胶头上下运动,以方便绕过PCB 上较高的元件,避免喷胶头与元件碰撞;

U轴控制选 择不同喷胶头,做旋转运动;

PCB输送带的运行控制 采用感应马达控制. 3.控制系统方案设计和配置 本控制系统采用研华高集成度的运动控制控制 器PEC-3240为核心控制单元.PEC-3240采用Intel Celeron M处理器,支持Windows XP Embedded 操 作系统,内建4轴运动控制和32通道光电隔离的数 字量I/O,集成运算、控制、双网口及串口通信等功 能,功能强大,体积精巧,非常适合于安置在喷胶机 设备中. 3.1硬件具体配置如下 从图3硬件系统架构图上可以看到,控制系统 核心采用PEC-3240,显示与人机操作部分采用研

89 89 华工业级触摸显示器FPM-5151G.所用通用型输 入输出点:DI点共7个,DO点17个,其它为与伺服 相关的输入输出点.4台台达伺服驱动器及电机, 与PEC-3240上集成的运动控制卡连接控制.其中 X,Y轴为400W电机,Z轴为200W电机,U轴为100W 电机.由于采用伺服控制技术,使这新一代全自动 喷胶机运动控制系统控制更加平稳、流畅、精准, 控制精度可达0.02mm.一台感应马达,控制输送 带,可8档调速.一只带字符液晶显示的示教盒,与PEC-3240的串口连接,通过RS-232通讯,便于对 不同PCB进行示教控制.一只二维码识别扫描枪,通过USB与PEC-3240通讯,用于自动识别PCB上的二 维码,便于自动调取PCB示教文件而实现喷胶轨迹的 自动切换,实现全程自动化生产与管理.所有定位点 全部采用高精度接近传感器或高精度光电传感器,保 证了控制系统长期工作的稳定、精准.

4 喷胶机软件设计 4.1 操作系统选择 该运动控制系统采用 Windows XP Embedded 为系统工作平台,VS2005 C#为控制系统软件开发平 台.避免了以往采用Windows XP操作系统在机械设 备上由于非法关机而导致的文件常常丢失引起的故 障问题,使喷胶机运动控制系统能安全、流畅的执 行既定的程序任务.同时由于操作系统为Windows XP Embedded,所以在普通PC机上开发的应用程序 能直接安装到PEC-3240上,降低了软件开发的复杂 度. 4.2 喷胶机软件架构 喷胶机软件从架构上分,主要由三部分组成: 底层软件、控制工艺实现及用户界面. 底层软件实现I/O的定义设置、逻辑设置,4个 运动轴的起始速度、加速度、运行速度、回机械原点 模式等参数的配置,便于调试硬件.同时还提供丰富 的函数方便上层软件调用,使得在上层软件设计时可 以专注于喷胶功能实现. 控制工艺层根据喷胶轨迹及预设的参数配置, 自动执行控制工艺. 用户界面层用于人机交互,在示教时、编辑预 设参数时及人工单步运行操作时,直接操作机器,以 便于保证自动运行能顺利执行.同时还提供各种异常 状况的提示,以方便诊断机器故障.图4为开发的喷 胶机主界面. 4.3 喷胶机软件功能及特点 该控制系统支持喷胶轨迹、喷胶方法自学习、 记忆功能,能智能的根据人工示教之后,记录所走的 轨迹、喷胶方法,在后续生产时会根据已记录的轨 迹自动喷胶.记录的示教文件以G代码方式产生,后 续可对G代码进行离线或在线编辑,对指定行进行删 除、插入、修改参数等操作.系统示教的方式不但支 持通过应用软件进行示教,还配有专门的示教盒进行 示教,使得示教过程非常的简单、快捷. 用户可通过扫描枪扫描PCB上的二维码,自动 调取示教文件库的文件,进行加载.在启动自动运行 后,可进行PCB的自动喷胶,省去了人工查找喷胶示 教文件库的麻烦,同时喷胶过程完全可视,可从软件 喷胶进程轨迹上直观的观察到PCB喷胶的进度. 在运行喷胶轨迹时,能实现喷胶运动轨迹连续 插补及喷胶智能前瞻功能,避免喷胶不均匀问题,使 得喷胶效果均匀、快速.同时会根据圆弧、直线、组 成的混合路径,以及多种复杂图形区域,加入速度控 制智能算法,使得执行运动时柔顺、平滑、精准而快 速.另外,喷胶机配有针式点胶阀、精细锥形喷胶 阀、扇形喷胶阀,控制软件会根据实际情况自动控制 旋转轴U轴选择相匹配的胶阀,使得在喷胶速度与喷 胶精度之间获得平衡.每条喷胶轨迹都可单独设置不 同的工作速度,胶阀号,工作深度,及出关胶延时等 参数.控制软件根据实际生产情况,会自动定期对自 身进行维护.例如控制软件会根据实际情况,在生产 过程中对胶阀执行自动浸泡功能,可有效防止胶阀堵 塞,自动排除故障隐患.同时系统还带有废水喷吐功 能,保证喷胶的均匀性.自动浸泡、吐液位置和浸泡 时间间隔均可根据系统推荐值或人工预设. 不仅如此,控制软件还支持强大的喷涂阵列功 能与区域喷涂功能,使得喷涂更加简洁、快速与灵 活. 控制软件还能根据实际情况实现整个喷涂偏移 ........