CN105163510B - 一种基于EtherCAT总线的贴片机控制系统 - Google Patents
一种基于EtherCAT总线的贴片机控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于EtherCAT总线的贴片机控制系统，包括上位操作中心、下位运动控制中心和视觉处理中心；上位操作中心提供人机交互、控制命令发送、状态显示等交互功能；下位运动控制中心接受控制命令，控制伺服电机的运转及各种传感器状态监视；视觉处理中心对采集的图像处理，返回贴装器件位置的偏差值。上位操作中心作为主站通过EtherCAT总线与下位运动控制中心和视觉处理中心这两个分站连接。本发明采用EtherCAT网络协议使得构建的贴片机控制系统通信高效快速，满足高速贴装过程中的数据运算传送时间要求，实现实时高速高精控制。
Description
技术领域
本发明涉及运动控制系统技术领域，具体是一种基于EtherCAT总线的贴片机控制系统。
背景技术
随着SMT（表面贴装技术）在电子产品中的广泛应用，SMT生产中的关键设备-贴片机也得到了相应的发展，从早期的低速机械贴片机发展为高速光学对中贴片机，并向多功能、柔性连接模块化发展。为解决贴片机运行中的数据传输任务，现场总线技术被广泛应用，但是现场总线技术适合于大数据量传输，并不适合于贴片机中确定性进程通讯以及高速运行下的高速数据传输。EtherCAT（以太网控制自动化技术）是一个以以太网为基础的开放架构的总线系统，被认为是现场总线系统的补充，符合甚至降低了现场总线的使用成本，适合高精度及高速度数据的传输。EtherCAT可以完全兼容以太网，将因特网技术嵌入到简单设备中，并最大化地利用以太网提供的宽带，是一种具有出色的实时性能且成本低廉的网络通讯技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于EtherCAT总线的贴片机控制系统，利用EtherCAT工业以太网的上述优势，可以用于高速高精度贴片机的高速数据传输与实时定位。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于EtherCAT总线的贴片机控制系统，包括上位操作中心、下位运动控制中心和视觉处理中心；所述上位操作中心作为主站通过EtherCAT总线与下位运动控制中心和视觉处理中心这两个分站连接；所述下位运动控制中心包含多个分控制器，每个分控制器通过I/O模块与现场控制设备相连；所述视觉处理中心包含多个CCD相机及光源控制器，所述光源控制器与多个光源相连。
作为本发明进一步的方案：所述上位操作中心包括EtherCAT主站接口单元、中央处理单元、存储器、输入设备和显示设备。
作为本发明进一步的方案：所述下位运动控制中心包括EtherCAT从站接口单元和主控CPU单元，主控CPU单元能单独控制与I/O模块相连的现场控制设备，同时通过PC/104总线扩展分控制器，分控制器分别能控制现场控制设备。
作为本发明进一步的方案：所述视觉处理中心包括EtherCAT从站接口单元、图像采集控制单元和图像处理单元；图像采集控制单元控制CCD相机和光源的活动，采集图像信息并送入图像处理单元；图像处理单元根据采集的图像做运算处理，并将结果通过EtherCAT从站接口单元传递给EtherCAT主站接口单元。
作为本发明进一步的方案：其工作流程为：所述上位操作中心提供人机交互、控制命令发送、系统状态显示功能；所述下位运动控制中心接受控制命令，控制与多个分控制器的I/O模块连接的现场控制设备，并将现场控制设备状态回传上位操作中心；所述视觉处理中心提供对相机和光源的控制及对采集的图像处理，将贴装过程中的偏差值反馈至上位操作中心。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用EtherCAT网络协议使得构建的贴片机控制系统通信高效快速，满足高速贴装过程中的数据运算传送时间要求，实现实时高速高精控制。
附图说明
图1是基于EtherCAT总线的贴片机控制系统结构示意图；
图2是贴装简单流程图；
图3是上位操作中心内部结构示意图；
图4是下位运动控制中心结构图；
图5是视觉处理中心内部结构示意图；
图6是控制器I/O模块与外围器件连接图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例中，一种基于EtherCAT总线的贴片机控制系统，包括上位操作中心、下位运动控制中心和视觉处理中心；上位操作中心作为主站通过EtherCAT总线与下位运动控制中心和视觉处理中心这两个分站连接，提供人机交互、控制命令发送、状态显示等交互功能；下位运动控制中心除了其本身直接连接I/O模块控制现场控制设备，并且通过PC/104总线与多个分控制器相连，每个分控制器通过I/O模块与现场控制设备相连。视觉处理中心包含多个CCD相机、光源控制器及其控制的光源。
请参阅图2，根据贴装过程，整个控制流程为：上位操作中心发送控制命令至下位运动控制中心和视觉处理中心这两个分站；下位运动控制中心根据接收的运动控制命令，其自身和分控制器一起协同控制伺服电机等设备运转，并将结果反馈至上位操作中心和视觉处理中心，同时视觉处理中心根据下位运动控制中心的反馈要求，控制触发光源和CCD相机，采集图像并处理，将处理结果反馈至上位操作中心；由上位操作中心将视觉的反馈处理结果传送给下位运动控制中心，下位运动控制中心将误差补偿值加入到控制中去，进而减少补偿运动误差。
请参阅图3，上位操作中心包括EtherCAT主站接口单元、中央处理单元、存储器、输入设备、显示设备等外围设备；EtherCAT主站接口单元负责系统运动控制命令、状态数据等数据的传输，中央处理单元通过EtherCAT主站接口单元进行整个系统的控制与监视。
请参阅图4，下位运动控制中心主要包括主控CPU单元和EtherCAT从站接口单元；主控CPU单元可单独控制与I/O模块相连的现场控制设备，同时通过PC/104总线扩展分控制器，分控制器分别可控制现场控制设备。
请参阅图5，视觉处理中心包括EtherCAT从站接口单元、图像采集控制单元和图像处理单元；图像采集控制单元控制CCD相机和光源的活动，采集图像信息并送入图像处理单元；图像处理单元根据采集的图像做运算处理，并将结果通过EtherCAT从站接口单元传递给EtherCAT主站接口单元。
请参阅图6，控制器I/O模块与外围器件连接图。控制器I/O模块提供与控制器和现场控制设备的接口，主要包括伺服电机接口（如图#1_CN1）、电机急停接口、电源和其他外围设备（如控制气路电磁阀、传感器等）接口。
本发明采用EtherCAT网络协议使得构建的贴片机控制系统通信高效快速，满足高速贴装过程中的数据运算传送时间要求，实现实时高速高精控制。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种基于EtherCAT总线的贴片机控制系统，包括上位操作中心、下位运动控制中心和视觉处理中心，其特征在于，所述上位操作中心作为主站通过EtherCAT总线与下位运动控制中心和视觉处理中心这两个分站连接；所述下位运动控制中心包含多个分控制器，每个分控制器通过I/O模块与现场控制设备相连；所述视觉处理中心包含多个CCD相机及光源控制器，所述光源控制器与多个光源相连。
2.根据权利要求1所述的基于EtherCAT总线的贴片机控制系统，其特征在于，所述上位操作中心包括EtherCAT主站接口单元、中央处理单元、存储器、输入设备和显示设备。
3.根据权利要求1所述的基于EtherCAT总线的贴片机控制系统，其特征在于，所述下位运动控制中心包括EtherCAT从站接口单元和主控CPU单元，主控CPU单元能单独控制与I/O模块相连的现场控制设备，同时通过PC/104总线扩展分控制器，分控制器分别能控制现场控制设备。
4.根据权利要求2所述的基于EtherCAT总线的贴片机控制系统，其特征在于，所述视觉处理中心包括EtherCAT从站接口单元、图像采集控制单元和图像处理单元；图像采集控制单元控制CCD相机和光源的活动，采集图像信息并送入图像处理单元；图像处理单元根据采集的图像做运算处理，并将结果通过EtherCAT从站接口单元传递给EtherCAT主站接口单元。
5.根据权利要求1-4任一所述的基于EtherCAT总线的贴片机控制系统，其特征在于，其工作流程为：所述上位操作中心提供人机交互、控制命令发送、系统状态显示功能；所述下位运动控制中心接受控制命令，控制与多个分控制器的I/O模块连接的现场控制设备，并将现场控制设备状态回传上位操作中心；所述视觉处理中心提供对相机和光源的控制及对采集的图像处理，将贴装过程中的偏差值反馈至上位操作中心。
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