CN103223671A - 一种双核两自由度高速锡焊机器人伺服控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双核两自由度高速锡焊机器人伺服控制器，包括：电源单元、双核控制单元和锡焊运动单元，所述电源单元包括交流电源和电池，所述电池为锂离子电池，所述双核控制单元包括相连的数字信号处理芯片和现场可编程门阵列芯片，所述锡焊运动单元包括用于控制二维平面焊点行走的X电机和Y电机，所述锡焊运动单元还包括用于控制出锡量的Z电机，所述X电机、Y电机和Z电机与所述现场可编程门阵列芯片相连，所述电源单元与所述双核控制单元相连。通过上述方式，本发明双核两自由度高速锡焊机器人伺服控制器锡焊处理速度快、开发周期短、调速范围宽、调速平稳、抗干扰能力强、锡焊系统性整体性好。

Description

一种双核两自由度高速锡焊机器人伺服控制器

技术领域

本发明涉及两种自由度自动锡焊机器人的控制系统领域，特别是涉及一种双核两自由度高速锡焊机器人伺服控制器。

背景技术

众所周知，锡焊加工一方面要求焊工要有熟练的操作技能、丰富的实践经验、稳定的焊接水平，另一方面，焊接又是一种劳动条件差、烟尘多、热辐射大、危险性高的工作。在高技术迅猛发展的今天，随着电子产品的大批量生产，传统的生产锡焊方式已日趋落后，手工采用烙铁工具逐点焊接PCB板上引脚焊点的方法，再也不能适应市场、生产效率与产品质量的要求，锡焊机器人应运而生。

但是，现有的锡焊机器人存在着如下的安全问题：（1）现有的锡焊机器人的电源采用的是一般交流电源整流后的直流电源，当突然停电时会使整个锡焊运动失败，（2）对于两自由度锡焊机器人的点焊过程来说，一般要求控制其轨迹运动的两个电机的PWM控制信号要同步，由于受单片机计算能力的限制，单一单片机伺服系统很难满足这一条件，（3）作为锡焊机器人的主控芯片，采用的多是8位的单片机，计算能力不够，导致焊接系统运行速度较慢，（4）作为自动锡焊机器人的执行机构采用的多是步进电机，经常会遇到丢失脉冲造成电机失步现象发生，导致系统对于焊点出锡量不一致，同时，系统运转的机械噪声太大，不利于环境保护。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种锡焊处理速度快、开发周期短、调速范围宽、调速平稳、抗干扰能力强、锡焊系统性整体性好的双核两自由度高速锡焊机器人伺服控制器。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种双核两自由度高速锡焊机器人伺服控制器，包括：电源单元、双核控制单元和锡焊运动单元，所述电源单元包括交流电源和电池，所述电池为锂离子电池，所述双核控制单元包括相连的数字信号处理芯片和现场可编程门阵列芯片，所述锡焊运动单元包括用于控制二维平面焊点行走的X电机和Y电机，所述锡焊运动单元还包括用于控制出锡量的Z电机，所述X电机、Y电机和Z电机与所述现场可编程门阵列芯片相连，所述电源单元与所述双核控制单元相连。

在本发明一个较佳实施例中，所述X电机、Y电机和Z电机皆为带有1024线光电编码盘的直流永磁伺服电机。

在本发明一个较佳实施例中，所述伺服控制器还包括锡焊检测单元，所述锡焊检测单元包括电压监控和电流监控，所述锡焊检测单元与所述数字信号处理芯片相连。

在本发明一个较佳实施例中，所述锡焊检测单元还包括温度监控，所述温度监控为温度传感器，所述温度传感器与所述数字信号处理芯片相连。

在本发明一个较佳实施例中，所述锡焊检测单元还包括存储功能控制，所述存储功能控制与所述数字信号处理芯片相连。

在本发明一个较佳实施例中，所述锡焊检测单元还包括暂停点设定功能控制，所述暂停点设定功能控制与所述数字信号处理芯片相连。

本发明的有益效果是：本发明双核两自由度高速锡焊机器人伺服控制器锡焊处理速度快、开发周期短、减轻了锡焊机器人的体积和重量、调速范围宽、调速平稳、抗干扰能力强、锡焊系统性整体性好。

附图说明

图1是本发明双核两自由度高速锡焊机器人伺服控制器一较佳实施例的控制流程示意图；

附图中各部件的标记如下：1、电源单元；11、交流电源；12、锂离子电池；2、双核控制单元；21、数字信号处理芯片；22、现场可编程门阵列芯片； 3、锡焊运动单元；31、X电机；32、Y电机；33、Z电机；4、锡焊检测单元；41、电压监控；42、电流监控；43、温度监控；44、存储功能控制；45、暂停点设定功能控制。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1，一种双核两自由度高速锡焊机器人伺服控制器，包括：电源单元1、双核控制单元2和锡焊运动单元3，所述电源单元1包括交流电源11和电池，所述电池为锂离子电池12，所述双核控制单元2包括相连的数字信号处理芯片21和现场可编程门阵列芯片22，所述锡焊运动单元3包括用于控制二维平面焊点行走的X电机31和Y电机32，所述锡焊运动单元3还包括用于控制出锡量的Z电机33，所述X电机31、Y电机32和Z电机33与所述现场可编程门阵列芯片22、现场可编程门阵列芯片； 3、锡焊运动单元；31、X电机；32、Y电机；33、Z电机；4、锡焊检测单元；41、电压监控；42、电流监控；43、温度监控；44、存储功能控制；45、暂停点设定功能控制。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1，一种双核两自由度高速锡焊机器人伺服控制器，包括：电源单元1、双核控制单元2和锡焊运动单元3，所述电源单元1包括交流电源11和电池，所述电池为锂离子电池12，所述双核控制单元2包括相连的数字信号处理芯片21和现场可编程门阵列芯片22，所述锡焊运动单元3包括用于控制二维平面焊点行走的X电机31和Y电机32，所述锡焊运动单元3还包括用于控制出锡量的Z电机33，所述X电机31、Y电机32和Z电机33与所述现场可编程门阵列芯片22与所述数字信号处理芯片21相连。在整个锡焊过程中，加入了暂停点设定功能控制45，这样有利于在运动过程中目测已经焊接好的焊点，提前发现焊接问题，或者存储器记录下当前信息后清洗烙铁头机构，减少因为烙铁头上的残锡而产生焊接不良或是焊点污秽的问题发生，保证了焊接过程的完整，锡焊系统性更好。

在数字信号处理芯片21上引入现场可编程门阵列芯片22，形成数字信号处理芯片21和现场可编程门阵列芯片22的双核控制器，双核控制器把原有的通过单片机实现的多控制器系统集中设计，并充分考虑电池在这个系统的作用，实现单一控制器同步控制二维平面内的两自由度点焊机器人伺服和出锡系统伺服的功能，其中工作量最大的两自由度锡焊机器人伺服系统和出锡系统伺服交给现场可编程门阵列芯片22处理，充分发挥现场可编程门阵列芯片22数据处理速度较快的特点，一方面把数字信号处理芯片21从复杂的伺服算法中解脱出来，大大提高了运算速度，抗干扰能力强，另外一方面也使得控制器设计比较简单，缩短了开发周期短，而锡焊检测单元4检测到的信息发送给数字信号处理芯片21，这样就实现了双核的分工，同时双核之间也可以进行通讯，实时进行数据交换和调用。由于采用高性能的32位数字信号处理芯片21，使得系统处理速度大大增加，可以很好满足锡焊系统快速性的要求，同时，在锡焊过程中当遇到交流电源11断电时，锂离子电池12会立即提供能源，避免了锡焊系统伺服系统运动的失败，并且在锂离子电池12提供电源的过程中，电流监控42时刻对锂离子电池12的电流进行观测并保护，避免了大电流的产生，所以从根本上解决了大电流对锂离子电池12的冲击。并且在打开电源瞬间，电压监控41会检测锡焊电压，数字信号处理芯片21会对检测到的电源电压来源进行判断，当确定是锂离子电池12供电时，如果锂离子电池12电压属于低压的话，控制器将封锁现场可编程门阵列芯片22的PWM波输出，此时X电机31、Y电机32和Z电机33不能工作，同时电压监控41将工作，双核控制器发出低压报警信号，人机界面提示更换电池信息。

本发明双核两自由度高速锡焊机器人伺服控制器通过数字信号处理芯片和现场可编程门阵列芯片的双核分离，将工作量最大的两自由度锡焊机器人伺服系统和出锡系统伺服交给现场可编程门阵列芯片处理，充分发挥现场可编程门阵列芯片数据处理速度较快的特点，一方面把数字信号处理芯片从复杂的伺服算法中解脱出来，大大提高了运算速度。

区别于现有技术，本发明双核两自由度高速锡焊机器人伺服控制器锡焊处理速度快、开发周期短、减轻了锡焊机器人的体积和重量、调速范围宽、调速平稳、抗干扰能力强、锡焊系统性整体性好。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种双核两自由度高速锡焊机器人伺服控制器，其特征在于，包括：电源单元、双核控制单元和锡焊运动单元，所述电源单元包括交流电源和电池，所述电池为锂离子电池，所述双核控制单元包括相连的数字信号处理芯片和现场可编程门阵列芯片，所述锡焊运动单元包括用于控制二维平面焊点行走的X电机和Y电机，所述锡焊运动单元还包括用于控制出锡量的Z电机，所述X电机、Y电机和Z电机与所述现场可编程门阵列芯片相连，所述电源单元与所述双核控制单元相连。

2.根据权利要求1所述的双核两自由度高速锡焊机器人伺服控制器，其特征在于，所述X电机、Y电机和Z电机皆为带有1024线光电编码盘的直流永磁伺服电机。

3.根据权利要求1所述的双核两自由度高速锡焊机器人伺服控制器，其特征在于，所述伺服控制器还包括锡焊检测单元，所述锡焊检测单元包括电压监控和电流监控，所述锡焊检测单元与所述数字信号处理芯片相连。

4.根据权利要求3所述的双核两自由度高速锡焊机器人伺服控制器，其特征在于，所述锡焊检测单元还包括温度监控，所述温度监控为温度传感器，所述温度传感器与所述数字信号处理芯片相连。

5.根据权利要求3所述的双核两自由度高速锡焊机器人伺服控制器，其特征在于，所述锡焊检测单元还包括存储功能控制，所述存储功能控制与所述数字信号处理芯片相连。

6.根据权利要求3所述的双核两自由度高速锡焊机器人伺服控制器，其特征在于，所述锡焊检测单元还包括暂停点设定功能控制，所述暂停点设定功能控制与所述数字信号处理芯片相连。