一种4轴嵌入式控制器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种4轴嵌入式控制器，包括FPGA扩展板、ARM9核心板、马达脉冲输出模块、ADC采样模块和输入输出模块，所述FPGA扩展板分别连接ARM9核心板、马达脉冲输出模块、ADC采样模块和输入输出模块，本实用新型专利技术的有益效果是：1、可控制四轴步进或者伺服马达；2、通用32个IO输入，20个IO输出；3、二路0~10V　ADC转换；4、四个通用USB端口与一个网口和WIFI功能；5、通过二路0~10V的ADC转换读取位移传感器值，自动学习螺丝坐标高度，从而判断螺丝锁付是否浮高；6、支持一个产品最多1000颗螺丝锁付；7、手动学习示教锁螺丝位置。

A 4-Axis Embedded Controller

【技术实现步骤摘要】
一种4轴嵌入式控制器
本技术涉及工业制造领域，具体是一种4轴嵌入式控制器。
技术介绍
螺丝机，由送料系统和付锁系统构成，其中送料部分，又称为螺丝排列机，螺丝供给机，是一种比较简单的把螺丝排成一排，以提高工作效率为目的的一种小型自动化设备，广泛应用于电子产业。一机可适用多种规格螺丝。现在市面上的所有螺丝机通常采用以下3种控制方式用量依次递减:PLC+触摸屏、单片机控制器、PC+运动控制卡。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种4轴嵌入式控制器，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种4轴嵌入式控制器，包括FPGA扩展板、ARM9核心板、马达脉冲输出模块、ADC采样模块和输入输出模块，所述FPGA扩展板分别连接ARM9核心板、马达脉冲输出模块、ADC采样模块和输入输出模块。作为本技术的优选方案：所述ADC采样模块包括2路位移传感器。作为本技术的优选方案：所述输入输出模块包括32个输入接口和20个输出接口。作为本技术的优选方案：所述FPGA扩展板上还连接有时钟模块，时钟模块采用SD3078型时钟芯片。作为本技术的优选方案：所述FPGA扩展板的型号为EP4CE10。作为本技术的优选方案：还包括用于给各个模块供电的电源模块。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1、可控制四轴步进或者伺服马达；2、通用32个IO输入，20个IO输出；3、二路0~10VADC转换；4、四个通用USB端口与一个网口和WIFI功能；5、通过二路0~10V的ADC转换读取位移传感器值，自动学习螺丝坐标高度，从而判断螺丝锁付是否浮高；6、支持一个产品最多1000颗螺丝锁付；7、手动学习示教锁螺丝位置；8、自动读取产品CAD的XY坐标点，或者直接读取Gerber资料获得XY坐标点，针对螺丝数量多的产品；9、具有图形显示不良点螺丝位置；解决因产品螺丝过多显示螺丝编号不易于找到不良点螺丝位置；10、可检测漏锁、浮锁、滑牙等，具有针对NG点螺丝二次修复功能；11、数据上传MES系统。附图说明图1为4轴嵌入式控制器的原理图。图2为DC-DC降压模块的电路图；图3为FPGA电源降压部分的电路图。图4为OP运算放大器电源降压部分电路图。图5为时钟模块电路图。图6为位移传感器输入信号电路图。图7为马达脉冲输出模块电路图。图8为ARM9核心板电路图。图9为FPGA程序下载端口电路图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参阅图1-9，实施例1：本技术实施例中，一种4轴嵌入式控制器，包括FPGA扩展板、ARM9核心板、马达脉冲输出模块、ADC采样模块和输入输出模块，FPGA扩展板上连接有时钟模块，时钟模块采用SD3078型时钟芯片，SD3078是使用IIC的通信方式，由FPGA编写IIC的通信时序与SD3078进行设置年、月、日、时、分、秒时间，或者从SD3078读取当前时间值。因为SD3078内部有标准的RAM，所以将加密的密码经过与时间运算保存至RAM。方便定时读取校验。如图5所示，芯片U139第1引脚是IIC的时钟引脚，第8引脚是IIC的数据引脚。二引脚上都需要上拉电阻R290,上拉电阻R291。芯片U139第5引脚是接备用3V电池，当系统断电情况下由电池供电给芯片U139，所述FPGA扩展板分别连接ARM9核心板、马达脉冲输出模块、ADC采样模块和输入输出模块。ADC采样模块包括2路位移传感器，位移传感器输入信号需要经过ADC转换和信号滤波处理才能被FPGA扩展板识别，如图6所示，移位传感器的输入电压是0~5V,图中，U2A是电压跟随放大器，运放U2B组成一个低通二阶巴特沃斯滤波器，低通绝止频率约159赫兹。经过低通滤波后直接进入ADC采样，AD7895－10是一个12位SPI通信的ADC，采样速度可以达到3.8μS每次。CONVST、BUSY、SCLK、SDATA，四个IO连接到FPGA引脚上面，所以FPGA编写了一个自动连续循环读取12位ADC转换的数值，并由ARM9通过数据总线方式读取到。马达脉冲输出模块如图7所示，因为隔高输出的aPUL2+与aPUL2-是一组差分高带脉冲最高频率达到1M赫兹。在芯片U119差分产生口的前端需要FPGA产生的aPUL2进行高速光耦隔离，所以选用了ADUM1200高速隔离IC，将FPGA与外部电源进行完全隔离，防止外部的24V电源干扰低压的ARM9与FPGA数字电路正常运行。其它的通道都按此方式(aPUL0,aDIR0)、(aPUL1,aDIR1)、(aPUL2,aDIR2)、(aPUL3,aDIR3)。ARM9核心板是整个嵌入式控制器核心部件，如图8所示，在此ARM9与FPGA之间通信是使用数据总线方式：8位数据线、ALE（地址选择）、WR（写）、RD（读）。A．比如需要写操作时：首先将8位地址发送到8位数据总线上，ALE低电平写地址，然后将8位数数据发送到8位数据总线上，WR由低电平高电平跳变的上升沿将ARM9需要写的数据发送至FPGA内部。B．比较需要读操作时：首先将8位地址发送到8位数据总线上，ALE低电平写地址，然后RD低电平，然后FPGA将8位数数据发送到8位数据总线上接着ARM9读取8位数据总上的二进制数值。FPGA控制电路：选用了Altera公司的EP4CE10的FPGA。由48M赫兹的频率输入经过FPGA内部的PLL锁相环电路产生了10M赫兹与1K赫兹的基准频率，FPGA内部创建了4个马达控制脉冲产生器，可控制马达速度、加速度、运动距离等，FPGA内部还创建IO输入、输出处理部分，IO输入进行了按键消抖处理。FPGA内部还创建了一路I时钟通信操作，通过IIC与SD3078读写时间。FPGA内部还创建二路SPI自动连续读取12位ADC功能。FPGA程序下载端口：将编译好的程序通过JISP1下载到FPGA程序内部，如图9所示。实施例2：在实施例1的基础上，本设计还包括用于给各个模块供电的电源模块，电源模块包括DC-DC降压模块（如图2所示）、FPGA电源降压部分（如图3所示）、OP运算放大器电源降压部分（如图4所示），图2中，+24V电源经过电容C89,电容C93滤波之后进入芯片U137的1脚。芯片U137的第2脚输出150K赫兹的脉冲信号，经过二极管D115半波整流，电感L1与电容C90组成低通滤波器，将脉冲滤波稳在DC5V。芯片U137第3引脚是输出电压反馈；图3中+5V电压经过芯片U140稳压LDO输出3.3V电压，然后经过芯片U141稳压LDO输出1.2V。+5V电压经过芯片U134稳压LDO输出2.5V，图4中，+24V电压经过芯片U132稳压LDO输出5V电压，然后经过芯片U133稳压LDO输出2.5V。+5V电压经过芯片U131稳压LDO输出8V。芯片U4电荷泵负压产生，芯片U4第2脚是电流输入引脚，电容C23是储能电容。电容C24是滤波电容，芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种4轴嵌入式控制器，包括FPGA扩展板、ARM9核心板、马达脉冲输出模块、ADC采样模块和输入输出模块，其特征在于，所述FPGA扩展板分别连接ARM9核心板、马达脉冲输出模块、ADC采样模块和输入输出模块。

【技术特征摘要】
1.一种4轴嵌入式控制器，包括FPGA扩展板、ARM9核心板、马达脉冲输出模块、ADC采样模块和输入输出模块，其特征在于，所述FPGA扩展板分别连接ARM9核心板、马达脉冲输出模块、ADC采样模块和输入输出模块。2.根据权利要求1所述的4轴嵌入式控制器，其特征在于，所述ADC采样模块包括2路位移传感器。3.根据权利要求2所述的4轴嵌入式控制器，其特征在于，所述输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽霞，
申请(专利权)人：东莞市洛曼特智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44