一种贴片机运动控制系统技术方案

一种贴片机运动控制系统，它包括通过AHB系统总线连接的主控制模块和运动控制模块，所述主控制模块包括ARM控制器以及与ARM控制器相连接的FLASH存储器、SRAM存储器、按键驱动芯片和和液晶显示模块，按键驱动芯片与按键阵列双向连接；运动控制模块包括FPGA单元、若干个伺服电机、运动执行机构和传感器单元，FPGA单元通过伺服电机控制运动执行机构，传感器单元的信号采集端与运动执行机构相连，传感器单元的信号输出端与FPGA单元的反馈输入端相连。本发明专利技术的系统整体成本低，且使系统具有开放性，可操作性强；能够实现贴片机多轴协调运动控制，在实际应用中提高系统的运动速度及定位精度，提高生产过程中的生产效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种贴片机运动控制系统，它包括通过AHB系统总线连接的主控制模块和运动控制模块，所述主控制模块包括ARM控制器以及与ARM控制器相连接的FLASH存储器、SRAM存储器、按键驱动芯片和和液晶显示模块，按键驱动芯片与按键阵列双向连接；运动控制模块包括FPGA单元、若干个伺服电机、运动执行机构和传感器单元，FPGA单元通过伺服电机控制运动执行机构，传感器单元的信号采集端与运动执行机构相连，传感器单元的信号输出端与FPGA单元的反馈输入端相连。本专利技术的系统整体成本低，且使系统具有开放性，可操作性强；能够实现贴片机多轴协调运动控制，在实际应用中提高系统的运动速度及定位精度，提高生产过程中的生产效率。【专利说明】一种贴片机运动控制系统
本专利技术涉及运动系统控制
，尤其是贴片机的运动控制系统，具体地说是一种贴片机闻速闻精度协调运动，实现精密贴装技术的运动控制系统。
技术介绍
贴片机起源于上世纪七十年代中后期，是一种通过移动贴装头将表面贴装元器件准确地放置在PCB焊盘上的设备，分为手动和全自动两种。贴片机的出现为电子产业的发展带来了新的变化。随着国内电子行业的飞速发展，市场上对贴片机的需求量越来越大。在整个贴片机系统中，运动控制技术是决定其速度和精度的关键技术。现在市场上应用于贴片机的运动控制技术大多依赖于上位PC机或专用运动控制芯片，采用PC机虽然增加了系统的开放性，但是造成整体系统庞大、成本高且系统可移植性差，而采用专用运动控制芯片虽然可增加系统的灵活性及可移植性，却降低了系统的开放性。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现在市场上应用于贴片机的运动控制技术大多依赖于上位PC机或专用运动控制芯片，采用PC机虽然增加了系统的开放性，但是造成整体系统庞大、成本高且系统可移植性差，而采用专用运动控制芯片虽然可增加系统的灵活性及可移植性，却降低了系统的开放性的问题，提出一种贴片机运动控制系统。该系统旨在实现贴片机在生产过程中的高速高精度的贴装运动，降低系统成本，增强系统开放性及灵活性，提高生产效率。本专利技术的技术方案是:一种贴片机运动控制系统，它包括通过AHB系统总线连接的主控制模块和运动控制模块，所述主控制模块包括ARM控制器以及与ARM控制器相连接的FLASH存储器、SRAM存储器、按键驱动芯片和和液晶显示模块，所述的按键驱动芯片与按键阵列双向连接；所述运动控制模块包括FPGA单元、若干个伺服电机、运动执行机构和传感器单元，所述的FPGA单元通过若干个伺服电机的控制运动执行机构，所述的传感器单元与运动执行机构相连，传感器单元的信号输出端与FPGA单元的反馈信号输入端相连。本专利技术的ARM控制器通过I2C总线与按键驱动芯片连接，所述ARM控制器通过RS232串行通信接口与液晶显示模块连接。本专利技术的FLASH存储模块和SRAM存储模块通过AHB系统总线与ARM控制器连接。本专利技术的传感器单元包括安装在运动执行机构上X、Y和Z轴的位移传感器。本专利技术的伺服电机包括X轴伺服电机、Y轴伺服电机、Z轴伺服电机和P轴伺服电机，FPGA单元通过四个交流伺服驱动器分别与X轴伺服电机、Y轴伺服电机、Z轴伺服电机及P轴伺服电机连接，所述FPGA单元与交流伺服驱动器通过长线驱动输出芯片连接，X轴伺服电机、Y轴伺服电机、Z轴伺服电机和P轴伺服电机的编码器反馈信号通过长线驱动接收芯片与运动控制模块连接。本专利技术的FPGA单元包括X/Y/Z轴前馈控制器、X/Y/Z轴反馈控制器、交叉耦合控制器和Z轴控制器，所述的X/Y/Z轴前馈控制器采用ZPETC零相位误差跟踪控制方法；所述X/Y/Z轴反馈控制器采用传统PID方法设计，以被控对象的实际轴向位置为反馈信号。本专利技术的有益效果:本专利技术的贴片机的运动控制系统整体成本低，且使系统具有一定开放性，可操作性强；能够实现贴片机多轴协调运动控制，在实际应用中提高系统的运动速度及定位精度，提高生产过程中的生产效率。本专利技术的运动控制系统包括主控制模块及运动控制模块两部分，两个模块通过AHB系统总线进行连接通信。主控制模块主要用于系统的整体调配、人机交互及控制命令的解析和传送；运动控制模块主要用于控制命令的执行，负责高速的插补运算及各种复杂运动控制算法的实现，同时发送高速脉冲以控制贴片机各轴伺服电机运动，从而完成相应运动轨迹的控制。两部分协调工作，在提高工作效率的同时可节约芯片资源，使其发挥自身控制优点。本专利技术采用的可编程逻辑器件FPGA具有强大的可编程逻辑功能，用户可通过软件编程实现各种复杂的运动控制算法，同时可完成外围复杂逻辑电路的设计，减小系统电路设计的复杂性，增强系统的灵活性。本专利技术的系统采用多轴综合控制的运动控制，可实现贴片机运动平台的多轴协调控制，减小运动控制系统的跟踪误差及轮廓误差，提高系统控制精度，达到贴片机系统高速高精度的点到点运动控制。【专利附图】【附图说明】图1是贴片机运动控制系统硬件整体结构示意图。图2是运动控制结构原理框图。图3是系统参数配置流程图。图4是运动控制系统的工作流程图。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。如图1-4所示，一种贴片机运动控制系统，它包括通过AHB系统总线3连接的主控制模块和运动控制模块，所述主控制模块包括ARM控制器I以及与ARM控制器I相连接的FLASH存储器6、SRAM存储器7、按键驱动芯片4和和液晶显示模块8，所述的按键驱动芯片4与按键阵列5双向连接；所述运动控制模块包括FPGA单元2、若干个伺服电机、运动执行机构15和传感器单元14，所述的FPGA单元2通过若干个伺服电机的控制运动执行机构15，所述的传感器单元14与运动执行机构15相连，传感器单元14的信号输出端与FPGA单元2的反馈信号输入端相连。本专利技术的ARM控制器I通过I2C总线与按键驱动芯片4连接，所述ARM控制器I通过RS232串行通信接口与液晶显示模块8连接。本专利技术的FLASH存储模块6和SRAM存储模块7通过AHB系统总线3与ARM控制器I连接。本专利技术的传感器单元14包括安装在运动执行机构15上X、Y和Z轴的位移传感器。本专利技术的伺服电机包括X轴伺服电机10、Y轴伺服电机11、Z轴伺服电机12和P轴伺服电机13，FPGA单元2通过四个交流伺服驱动器9分别与X轴伺服电机10、Y轴伺服电机11、Z轴伺服电机12及P轴伺服电机13连接，所述FPGA单元2与交流伺服驱动器9通过长线驱动输出芯片16连接，X轴伺服电机10、Y轴伺服电机11、Z轴伺服电机12和P轴伺服电机13的编码器反馈信号通过长线驱动接收芯片17与运动控制模块2连接。本专利技术的FPGA单元2包括X/Y/Z轴前馈控制器、X/Y/Z轴反馈控制器、交叉耦合控制器和Z轴控制器，所述的X/Y/Z轴前馈控制器采用ZPETC零相位误差跟踪控制方法；所述X/Y/Z轴反馈控制器采用传统PID方法设计，以被控对象的实际轴向位置为反馈信号。如图4中所示，表示各运动轴输如参考位置指令，表示各运动轴位置误差，表示各运动轴滤波处理后的位置误差，表示轴向驱动信号，表不实际轴向位置，ε表不轮廓误差信号，表示交叉耦合控制器的交叉耦合增益。在这里令【权利要求】1.一种贴片机运动控制系统，其特征在于:它包括通过AHB系统总线(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种贴片机运动控制系统，其特征在于：它包括通过AHB系统总线（3）连接的主控制模块和运动控制模块，所述主控制模块包括ARM控制器（1）以及与ARM控制器（1）相连接的FLASH存储器（6）、SRAM存储器（7）、按键驱动芯片（4）和和液晶显示模块（8），所述的按键驱动芯片（4）与按键阵列（5）双向连接；所述运动控制模块包括FPGA单元（2）、若干个伺服电机、运动执行机构（15）和传感器单元（14），所述的FPGA单元（2）通过若干个伺服电机的控制运动执行机构（15），所述的传感器单元（14）与运动执行机构（15）相连，传感器单元（14）的信号输出端与FPGA单元（2）的反馈信号输入端相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡毓晓，骆敏舟，陈晓丹，钱荣荣，赵汉宾，叶晓东，项莹莹，李志强，
申请(专利权)人：江苏南极星科技有限公司，常州先进制造技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32