基于panasonic伺服与galil控制器的数控系统设计(编辑修改稿)

基于panasonic伺服与galil控制器的数控系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

现运动控制程序与UI及图像处理底层库的数据交互。 电气控制主要分为信号输入模块、计算机控制核心模块和运动控制三个模块组成，计算机需要接收来自于限位开关、原点开关、急停开关等信号，由要控制X、Y、Z轴的运动控制模块以及将制具固定的锁销。 图2 运动控制模块示意图运动系统X、Y轴硬件限位采用接触式硬件限位开关安装于导轨丝杠，这种接近开关通过 I /O接口板的光电隔离数字输入接口将位置检测开关量送至运动控制器, 实现极限位置控制的正向限位、反向限位和回零检测。 接近开关体积小、灵敏度高、可靠性高。 软件限位开关通过对控制器编程设置，当导轨丝杠负载模块超出设定的运动范围，立即停止电机运动。 运动系统Z轴采用光电开关的硬件限位，当皮带负载的制具接触到光电开关后，触发信号通过I/O接口板输入控制器，控制器控制步进电机以设定好的减速度停止。 限位信号和原点分别提供以下两个功能: (1) 防止软件或人工的误操作导致相机越过边界,防止相机撞击机械边缘导致机械损坏；(2) 提供运动控制系统的机械坐标系原点，当相机运动过程中碰到X、Y轴正限位或负限位时,就停止这个轴向正或负向发脉冲，起到了保护机械的作用。 运动控制系统X、Y轴采用松下A5E系列小功率伺服电机，该伺服电机编码器反馈为20Bit（1048576分辨率）5个串行增量式编码器，电机功率为100W，单相200~230V供电。 在本系统中，采用位置控制模式，与运动控制器采用长线驱动输入，脉冲加方向的连接方式。 伺服系统按调节理论分类可分为开环系统、半闭环系统和全闭环系统，一般的闭环系统分为三环结构:位置环、速度环、电流环、每个环都有相应的调节控制、检测和反馈模块，如下图所示：图3 伺服闭环控制系统示意图 PBC自动光学检测工艺简介目前电子行业发展的趋势是元件越来越小、密度越来越高，客户端的品质要求也在不断的提高，人工检测产品的速度和质量已经满足不了工业化的要求，在这样的一个环境下，便相继出现了各式各样的机器检测设备，AOI(Auto Optical Inspection) 是利用可见光（像LED灯）进行检测。 和其他检测设备比较， AOI更具有准确、快速、稳定、可靠的特点，正因为具备这些显著的特点才使得AOI目前在SMT生产线上得到的广泛应用。 当自动检测时，机器通过摄像头自动扫描PCB，采集图像，测试的焊点与数据库中的合格的参数进行比较，经过图像处理，检查出PCB上缺陷，并通过显示器或自动标志把缺陷显示/标示出来，供维修人员修整。 AOI包括了图像处理和自动化的图像采集两大部分，其中，图像采集的关键在于高精度、高效率的运动控制。 对于获取图像来说，因为相机的FOV(Field Of Vision)有限，因此就必须通过XY平台来移动相机才能拍摄到整个FPC板上的元件；也就是说AOI必须协调软硬件同时工作，要考虑摄像机什么时候开始拍照，什么时候要移动，移动到什么地方，什么时候开始图像处理等等各方面的问题。 AOI的运动控制系统其功能主要分为两个部分，一个是示教过程，就是建立工程；另一个是执行检测的过程。 在示教的过程中，先由人手动移动相机X、Y轴，将相机移动到需要拍照的待检测位，通过编码器回读来获取当前位置的坐标，存储起来。 在执行检测的过程中，控制器控制X、Y轴的伺服系统将相机依次移动到示教过程中回读的待检测点，并拍照。 第3章 基于Galil控制器的运动控制模块 Galil运动控制器简介美国GALIL 运动控制公司位于著名的加州硅谷中心，该公司成立于1983 年，专业提供基于微处理器精密运动控制器。 应用领域十分广泛，包括医疗、半导体、纺织、物料搬运、食品加 、机床、产业机械、航天、测试测量等等。 GALIL 运动控制产品迄今已发展到第5 代，采用32bit 最新微处理器技术，溶合最新控制理论及网络技术，产品涵盖PC/10ISA、PCI、VME 总线板级产品及具有RS232C、USB 及 Ethernet 通信功能的独立型控制器，全部产品均可控制伺服电机或步进电机, 独特的2 字符命令及WSDK 开发调试、Active X 等软件工具使得系统设置、调试、应用开发简单而快捷。 DMCB140M 是 GALIL公司根据新兴市场的产业需求而开发的具有极高性价比的四轴独立型运动控制器。 该控制器提供有两个通讯接口：RS232 和以太网接口，可控制14 轴步进电机或伺服电机的位置方式（输出脉冲+方向）。 其运动模式包括单轴或多轴点对点定位运动、多轴直线/圆弧插补、电子齿轮、轮廓运动等。 除去每轴独立的正、反向限位及回零信号外，该控制器还提供了可自由定义的8 路输入和 4 路输出。 DMCB140M 提供有 Flash EEPROM, 方便用户程序、参数等数据的存储，除了可实现控制器的独立工作，也可通过通讯接口与其它控制器或人机界面配合使用。 DMCB140 采用 32bit微处理器，板上的 RAM 和Flash EEPROM 为用户提供了450 行*40 字符的用户程序存储空间、126个变量存储区以及6 个数组 800 个元素的数组定义空间。 控制器输出的脉冲/方向信号，可用于控制步进电机与伺服电机（位置模式）。 脉冲信号频率最高为3MHz，可以满足绝大多数高速、高分辨率的应用需求。 图4 DMCB140M运动控制器 GalilTools简介GalilTools 软件是GALIL公司推出的新型的调试软件，整合了之前所有的调试软件，集成为一个软件，其功能齐全。 用户利用GalilTools 软件可在Galil控制器上进行设置、配置、调试、测试和运动分析。 完整版的 GalilTools 软件包括：具有自动重复输入、智能变色功能的命令终端（Terminal），具有高度语法辨析能力的程序编辑器（Editor），及具有用户可配置面板的数据记录监视窗口（Watch），8通道实时示波器（Scope）和一个轴自动调谐器（Tuner）（简化版的GalilTools 软件没有示波器和调谐器）。 GalilTools 软件由跨平台库写成。