一种采用层次状态机的贴片机控制方法技术

本发明专利技术公开了一种采用层次状态机的贴片机控制方法，其步骤包括：1将贴片机的工作状态分解为层次状态机中的多个子状态；2将贴片机的各个子系统信息封装为事件并暂存到事件队列中，将事件类型划分为子系统事件、控制面板按钮事件和人为操作事件；3在层次状态机和贴片机之间定义一个指令事件调度器，并由指令队列和事件队列组成，负责事件的处理与转发。本发明专利技术能对贴片机的贴装元件动作进行优化管理和控制，降低贴片机的误动作和安全事故，从而提高贴片机的性能和运行的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种采用层次状态机的贴片机控制方法
本专利技术涉及贴片机电子
，特别涉及一种贴片机控制方法。
技术介绍
全自动多头拱架式贴片机设备由多贴装头、多吸嘴、多个私服电机高速部件等机械装置结构，在自动化贴装元件的过程中，涉及到伺服电机运动控制、基板传送运动控制、相机控制和图像识别系统等部件执行相应的动作，通过部件处理复杂的状态切换，实现元件吸取、元件识别、元件贴装及吸嘴交换等流程，并结合先进的机器视觉识别技术实现快速准确贴装元件的目的。这要求机器视觉、轴运动控制和贴装元件指令等任务间的协调处理，从而达到高速高精度的贴装需求，因此，它是一个非常复杂的高速、高精度机电一体化和计算机集成控制系统，且具有不同层次实时要求的自动化数控设备。如何妥善地对贴片机的贴装元件动作进行管理和控制，成为了贴片机控制系统的重点和难点。若根据常规流程图，使用if-else或switch-case语句来编程实现的方法，会引入大量的条件分支语句，同时这样的程序可读性和扩展性都比较差，不利于后期功能扩展和维护。其次，随着贴片机自动化程度越来越高，高速贴装要求越来越快，再加上由私服电机高速运动产生的磁场强度高以及设备重复使用次数等特点，以及操作人员的随时操作，会对现有的贴片机控制系统的软硬件运行造成干扰，可能导致贴片机的误动作，甚至引起贴片机贴装元件过程中的安全事故。贴片机在正常运行时，无论任何轴私服电机在执行什么动作，一旦出现紧急情况，都要求整个设备轴私服电机立即停止，防止发生意外事故。这就要求贴片机的私服电机控制系统具有控制整个贴片机所有部件立即停止动作的功能。在贴片机的自动贴装元件控制电路中，控制系统中的停机电路通常有两种控制方式，第一种控制方式是当急停按钮拍下时停掉整个设备轴私服电机电源，这是强调当有事故发生时必须使设备立即停下来，以确保人生及设备安全，该模式的优势是急停按下时，能确保所有轴运动立即停止，缺点是由于部分控制电路电源没有了，工作人员不能利用上位机了解控制系统所发生的故障信息，难以准确查找故障原因；第二种控制方式是当急停拍下时不停止控制电源，而是将急停按钮的信号发送至上位机，利用上位机软件发送停止轴运动指令，达到轴停止运动的目的。该模块的优点是即便急停按钮下后，仍可以通过上位机了解设备的发生故障的情况，准确定位发生故障的位置，利于查找故障，但是其缺点是由于不断电源，若当特殊故障发生时不能确保使设备停下来，可能会造成设备损失或人员安全。可见，这两种常规的停止控制方式均有利有弊，实际应用中仅采用单一停止控制模式是难以满足快捷的故障诊断、稳定与可靠的生产要求。综上所述，贴片机的控制系统是一个复杂且具有不同层次实时要求的多任务控制器，系统中每个子系统的功能、动作、起始状态以及它们之间相互操作的关系，在系统建模中必须得到清晰的描述，它直接关系到系统的性能和运行的可靠性。常规编程模式开发的控制程序包含大量依赖具体贴片机的硬编码信息，开发的控制程序难以被应用到不同的状态要求控制系统中。因此，常规设计、实现和测试控制程序时需要付出相当多的时间及相当高的成本。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种采用层次状态机的贴片机控制方法，以期能对贴片机的贴装元件动作进行优化管理和控制，降低贴片机的误动作和安全事故，从而提高贴片机的性能和运行的可靠性。本专利技术为达到上述专利技术目的，采用如下技术方案：本专利技术一种采用层次状态机的贴片机控制方法的特点是应用于由上位机、层次状态机和贴片机所构成的生产环境中，并按如下步骤进行：步骤1、将贴片机的工作状态分解为层次状态机中的多个子状态，包括：工作状态S1和系统故障状态S2；所述工作状态S1为父状态，并包括：开机初始化状态S11、生产状态S12、应用警告状态S13和第一历史状态H1；所述生产状态S12也为父状态，并包括：复位状态S12a、自动生成状态S12b、暂停生产状态S12c和第二历史状态H2；在任何时刻，层次状态机总处于唯一的子状态中；步骤2、将贴片机的各个子系统信息封装为事件并暂存到事件队列中，将事件类型划分为子系统事件、控制面板按钮事件和人为操作事件；所述子系统事件是由子系统产生指令交互信息或错误码信息封装而成，并包括：应用警告事件、系统错误事件和子系统状态事件；所述控制面板按钮事件是由控制面板按钮触发信号封装而成，并包括：使能控制面板按钮Active、自动生成按钮Start、停止设备运行按钮Stop、私服电机使能按钮Ready、复位状态按钮Reset、清除错误警告信息按钮ErrorClear和紧急停机按钮EmergencyStop；且各按钮按下均产生相应的按钮事件；所述人为操作事件是由操作人员通过GUI模块操控产生的事件，包括：继续执行和取消操作；步骤3、在所述层次状态机和贴片机之间定义一个指令事件调度器，并由指令队列和事件队列组成，负责指令及事件的处理与分发；所述事件队列调度器从事件队列中将事件分发到层次状态机中；所述层次状态机接收到所分发的事件并作为新的驱动事件后，检查当前子状态包括的所有转换，若新的驱动事件与预定义的事件匹配，则层次状态机将从当前子状态转移到事件指定的目标状态；若找不到和驱动事件匹配的状态，则丢弃相应的驱动事件，且子状态不发生改变；从而利用事件驱动方式，对层次状态机的各子状态进行转移。本专利技术所述的采用层次状态机的贴片机控制方法的特点也在于，所述步骤1中各个子状态的功能和操作如下：所述开机初始化状态S11为起始状态，且是在贴片机开启后所进入的状态；当进入所述开机初始化状态S11时，所述贴片机执行检查各子系统连接是否成功、检查各子系统初始化信息、伺服电机是否完成初始化状态操作；当各个子系统初始化完成后，所述贴片机下发执行私服电机回原点动作；且在所述开机初始化状态S11下，私服电机轴移动指令禁止下发到伺服电机控制模块；当进入所述复位状态S12a时，所述贴片机执行复位操作，包括：检查所有子系统是否正在执行指令，若有子系统执行指令，则发送停止执行并复位子系统；检查指令队列是否为空，若不为空，则清除指令队列中所有指令；当进入自动生产状态S12b时，所述贴片机先根据元件贴装基板文件中的贴装数据，解析得到多个子系统的指令集，然后按照顺序依次写入指令队列中，其次，所述指令事件调度器在检查到指令队列中有待执行的指令时，将指令下发到个子系统；并根据基板文件数据得到的指令集中贴装流程动作参数，完成指令队列中指令集从而实现贴片机的生产动作；当进入暂停生产状态S12c时，所述贴片机暂停执行指令队列分发到子系统的操作，各个子系统在执行完前一次指令后处于停机；当进入应用警告状态S13时，所述贴片机先暂停执行指令队列分发到子系统动作，然后利用GUI模块显示警告信息，等待操作人员选择是继续执行还是取消处理；当进入系统故障状态S2时，所述贴片机执行紧急停机操作；当进入历史状态H1时：离开父状态S1并自动地保存退出父状态S1之前的最后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用层次状态机的贴片机控制方法，其特征是应用于由上位机、层次状态机和贴片机所构成的生产环境中，并按如下步骤进行：/n步骤1、将贴片机的工作状态分解为层次状态机中的多个子状态，包括：工作状态S1和系统故障状态S2；所述工作状态S1为父状态，并包括：开机初始化状态S11、生产状态S12、应用警告状态S13和第一历史状态H1；所述生产状态S12也为父状态，并包括：复位状态S12a、自动生成状态S12b、暂停生产状态S12c和第二历史状态H2；/n在任何时刻，层次状态机总处于唯一的子状态中；/n步骤2、将贴片机的各个子系统信息封装为事件并暂存到事件队列中，将事件类型划分为子系统事件、控制面板按钮事件和人为操作事件；/n所述子系统事件是由子系统产生指令交互信息或错误码信息封装而成，并包括：应用警告事件、系统错误事件和子系统状态事件；/n所述控制面板按钮事件是由控制面板按钮触发信号封装而成，并包括：使能控制面板按钮Active、自动生成按钮Start、停止设备运行按钮Stop、私服电机使能按钮Ready、复位状态按钮Reset、清除错误警告信息按钮Error Clear和紧急停机按钮Emergency Stop；且各按钮按下均产生相应的按钮事件；/n所述人为操作事件是由操作人员通过GUI模块操控产生的事件，包括：继续执行和取消操作；/n步骤3、在所述层次状态机和贴片机之间定义一个指令事件调度器，并由指令队列和事件队列组成，负责指令及事件的处理与分发；/n所述事件队列调度器从事件队列中将事件分发到层次状态机中；/n所述层次状态机接收到所分发的事件并作为新的驱动事件后，检查当前子状态包括的所有转换，若新的驱动事件与预定义的事件匹配，则层次状态机将从当前子状态转移到事件指定的目标状态；若找不到和驱动事件匹配的状态，则丢弃相应的驱动事件，且子状态不发生改变；从而利用事件驱动方式，对层次状态机的各子状态进行转移。/n...

【技术特征摘要】
1.一种采用层次状态机的贴片机控制方法，其特征是应用于由上位机、层次状态机和贴片机所构成的生产环境中，并按如下步骤进行：
步骤1、将贴片机的工作状态分解为层次状态机中的多个子状态，包括：工作状态S1和系统故障状态S2；所述工作状态S1为父状态，并包括：开机初始化状态S11、生产状态S12、应用警告状态S13和第一历史状态H1；所述生产状态S12也为父状态，并包括：复位状态S12a、自动生成状态S12b、暂停生产状态S12c和第二历史状态H2；
在任何时刻，层次状态机总处于唯一的子状态中；
步骤2、将贴片机的各个子系统信息封装为事件并暂存到事件队列中，将事件类型划分为子系统事件、控制面板按钮事件和人为操作事件；
所述子系统事件是由子系统产生指令交互信息或错误码信息封装而成，并包括：应用警告事件、系统错误事件和子系统状态事件；
所述控制面板按钮事件是由控制面板按钮触发信号封装而成，并包括：使能控制面板按钮Active、自动生成按钮Start、停止设备运行按钮Stop、私服电机使能按钮Ready、复位状态按钮Reset、清除错误警告信息按钮ErrorClear和紧急停机按钮EmergencyStop；且各按钮按下均产生相应的按钮事件；
所述人为操作事件是由操作人员通过GUI模块操控产生的事件，包括：继续执行和取消操作；
步骤3、在所述层次状态机和贴片机之间定义一个指令事件调度器，并由指令队列和事件队列组成，负责指令及事件的处理与分发；
所述事件队列调度器从事件队列中将事件分发到层次状态机中；
所述层次状态机接收到所分发的事件并作为新的驱动事件后，检查当前子状态包括的所有转换，若新的驱动事件与预定义的事件匹配，则层次状态机将从当前子状态转移到事件指定的目标状态；若找不到和驱动事件匹配的状态，则丢弃相应的驱动事件，且子状态不发生改变；从而利用事件驱动方式，对层次状态机的各子状态进行转移。


2.根据权利要求1所述的采用层次状态机的贴片机控制方法，其特征是，所述步骤1中各个子状态的功能和操作如下：
所述开机初始化状态S11为起始状态，且是在贴片机开启后所进入的状态；
当进入所述开机初始化状态S11时，所述贴片机执行检查各子系统连接是否成功、检查各子系统初始化信息、伺服电机是否完成初始化状态操作；当各个子系统初始化完成后，所述贴片机下发执行私服电机回原点动作；且在所述开机初始化状态S11下，私服电机轴移动指令禁止下发到伺服电机控制模块；
当进入所述复位状态S12a时，所述贴片机执行复位操作，包括：检查所有子系统是否正在执行指令，若有子系统执行指令，则发送停止执行并复位子系统；检查指令队列是否为空，若不为空，则清除指令队列中所有指令；
当进入自动生产状态S12b时，所述贴片机先根据元件贴装基板文件中的贴装数据，解析得到多个子系统的指令集，然后按照顺序依次写入指令队列中，其次，所述指令事件调度器在检查到指令队列中有待执行的指令时，将指令下发到个子系统；并根据基板文件数据得到的指令集中贴装流程动作参数，完成指令队列中指令集从而实现贴片机的生产动作；
当进入暂停生产状态S12c时，所述贴片机暂停执行指令队列分发到子系统的操作，各个子系统在执行完前一次指令后处于停机；
当进入应用警告状态S13时，所述贴片机先暂停执行指令队列分发到子系统动作，然后利用GUI模块显示警告信息，等待操作人员选择是继续执行还是取消处理；
当进入系统故障状态S2时，所述贴片机执行紧急停机操作；
当进入历史状态H1时：离开父状态S1并自动地保存退出父状态S1之前的最后一个活动的子状态；从而当再次进入所述历史状态H1时，自动转移到父状态S1最后一个活动的子状态；
当进入历史状态H2时：离开父状态S12并自动地保存退出父状态S12之前的最后一个活动的子状态；从而当再次进入所...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐学峰，李博川，于缓缓，傅亚男，张云雷，周凯，金长明，
申请(专利权)人：合肥安迅精密技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34