CN105353721A - 一种全自动led贴片机控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全自动LED贴片机控制系统,包括上位软件系统、运动控制系统和视觉补偿系统,上位软件系统包括人机界面模块、示教编程模块和控制调用模块,上位软件系统通过CAN总线分别与运动控制系统、视觉补偿系统连接,运动控制系统接受控制命令,运动控制系统通过电机控制模块、I/O输出模块来控制与运动控制器相连的电机的运动、飞达喂料器送料、吸嘴的电磁阀进行吸料和放料,并且运动控制系统将传感器信号回传给上位软件系统,视觉补偿系统包含光源控制模块、CCD模块和图像处理模块。本发明提高了LED贴片机进行贴装的速度和精度,采用CAN通信,CAN通信具有通信速率高,开发周期短,易于实现等优点,能实现LED贴片机系统的高速高精度控制。

Description

一种全自动LED贴片机控制系统
技术领域
本发明涉及控制系统技术领域,具体是一种全自动LED贴片机控制系统。
背景技术
LED作为一种非常有效的新型光源,广泛应用于LED显示屏、液晶屏背光源、灯饰、室内照明、路灯等多种场合。贴片机是通过移动贴装头把表面贴装元器件准确地放置在PCB焊盘上的一种设备。随着贴片式LED的大量应用,用于LED灯珠贴装的LED贴片机大量涌现,用来实现大批量的LED电路板的组装。近年来LED贴片机的发展迅速,对设备的贴装速度和控制精度要求也越来越高。控制系统作为全自动LED贴片机系统中的关键环节,控制点多而且控制比较复杂,影响着设备的贴装速度和精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通信速率高、开发周期短的全自动LED贴片机控制系统,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种全自动LED贴片机控制系统,包括上位软件系统、运动控制系统和视觉补偿系统,所述上位软件系统包括人机界面模块、示教编程模块和控制调用模块,上位软件系统通过CAN总线分别与运动控制系统、视觉补偿系统连接,所述上位软件系统提供人机交互、控制命令发送、系统状态显示的交互控制,所述运动控制系统接受控制命令,运动控制系统通过电机控制模块、I/O输出模块来控制与运动控制器相连的电机的运动、飞达喂料器送料、吸嘴的电磁阀进行吸料和放料,并且运动控制系统将传感器信号回传给上位软件系统,所述视觉补偿系统包含光源控制模块、CCD模块和图像处理模块,所述视觉补偿系统对相机和光源进行控制,实现图像采集、完成图像处理,并将贴装过程中贴装元件位置的偏差值反馈至上位软件系统。
作为本发明进一步的方案:所述上位软件系统中的人机交互界面模块用于提供简单实用的界面供用户使用并反馈重要信息给用户,用户使用界面实现启动设备、停止设备、故障检测、视觉检测和示教编程;示教编程模块根据导入的PCB文件中的元器件位置,计算出最优路径,自动生成运动指令序列,以便控制系统按照最优路径进行贴装;控制调用模块将生成的运动指令序列按照接口协议,通过CAN总线发送指令协议,使控制系统驱动电机完成LED的贴装。
作为本发明进一步的方案:所述运动控制系统包括第一运动控制器、第二运动控制器、第三运动控制器和第四运动控制器,所述第一运动控制器控制头部多个Z轴步进电机运动,第一运动控制器通过I/O输出模块控制多个飞达喂料器进行送料,第一控制器还通过输入模块对多个吸嘴的压力感测器完成压力检测,所述第二运动控制器控制头部多个θ轴步进电机运动,第二控制器通过I/O输出模块控制多个吸嘴电磁阀开关来完成吸料和放料的过程,所述第三运动控制器控制X轴、Y轴和传板的三个伺服电机运动,第三运动控制器通过I/O输出模块控制多个LED灯显示设备的不同工作状态,所述第四运动控制器控制两个步进电机完成PCB板的进板。
作为本发明再进一步的方案:所述视觉补偿系统的光源控制模块选用LED光源,CCD模块采用CCD相机,光源控制模块和CCD模块完成图像的采集,图像处理模块再对采集的图像进行运算处理,并将贴装器件的偏差值反馈至上位软件系统,实现误差的视觉在线补偿。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明提高了LED贴片机进行贴装的速度和精度,采用CAN通信,CAN通信具有通信速率高,开发周期短,易于实现等优点,能实现LED贴片机系统的高速高精度控制。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的运动控制系统框图。
图3为本发明中X轴、Y轴和传板电机的运动流程图。
图4为本发明中头部电机吸料和放料流程图。
图5为本发明中视觉系统的图像采集和处理流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1-5,一种全自动LED贴片机控制系统,包括上位软件系统、运动控制系统和视觉补偿系统,所述上位软件系统包括人机界面模块、示教编程模块和控制调用模块,上位软件系统通过CAN总线分别与运动控制系统、视觉补偿系统连接,所述上位软件系统提供人机交互、控制命令发送、系统状态显示的交互控制,所述运动控制系统接受控制命令,运动控制系统通过电机控制模块、I/O输出模块来控制与运动控制器相连的电机的运动、飞达喂料器送料、吸嘴的电磁阀进行吸料和放料,并且运动控制系统将传感器信号回传给上位软件系统,所述视觉补偿系统包含光源控制模块、CCD模块和图像处理模块,所述视觉补偿系统对相机和光源进行控制,实现图像采集、完成图像处理,并将贴装过程中贴装元件位置的偏差值反馈至上位软件系统。
所述上位软件系统中的人机交互界面模块用于提供简单实用的界面供用户使用并反馈重要信息给用户,用户使用界面实现启动设备、停止设备、故障检测、视觉检测和示教编程;示教编程模块根据导入的PCB文件中的元器件位置,计算出最优路径,自动生成运动指令序列,以便控制系统按照最优路径进行贴装;控制调用模块将生成的运动指令序列按照接口协议,通过CAN总线发送指令协议,使控制系统驱动电机完成LED的贴装。
所述运动控制系统包括第一运动控制器、第二运动控制器、第三运动控制器和第四运动控制器,所述第一运动控制器控制头部多个Z轴步进电机运动,第一运动控制器通过I/O输出模块控制多个飞达喂料器进行送料,第一控制器还通过输入模块对多个吸嘴的压力感测器完成压力检测,所述第二运动控制器控制头部多个θ轴步进电机运动,第二控制器通过I/O输出模块控制多个吸嘴电磁阀开关来完成吸料和放料的过程,所述第三运动控制器控制X轴、Y轴和传板的三个伺服电机运动,第三运动控制器通过I/O输出模块控制多个LED灯显示设备的不同工作状态,所述第四运动控制器控制两个步进电机完成PCB板的进板。
所述视觉补偿系统的光源控制模块选用LED光源,CCD模块采用CCD相机,光源控制模块和CCD模块完成图像的采集,图像处理模块再对采集的图像进行运算处理,并将贴装器件的偏差值反馈至上位软件系统,实现误差的视觉在线补偿。
本发明配置了六组贴片头来提高效率,配置了不同的喂料器来满足不同的LED贴装要求。所述上位软件系统的人机交互界面模块主要由嵌入式主板,输入设备(键盘、鼠标),显示设备(液晶屏)组成,提供简单实用的界面供用户使用并反馈重要信息给用户,用户可以使用界面实现启动设备、停止设备、故障检测、视觉检测和示教编程等功能,所述第一运动控制器的输入模块通过六个压力感测器采集六个吸嘴的压力,用于判断是否吸料成功;输出模块控制八个飞达喂料器进行送料;参考限位模块控制六个Z轴电机寻找Z向原点信号;电机控制模块控制吸头六个Z向步进电机运动。所述第二运动控制器的输出模块控制六个吸嘴的电磁阀,实现吸料和放料的过程;电机控制模块控制六个θ轴步进电机运动;输出模块控制两个飞达喂料器进行送料。所述第三运动控制器的电机控制模块控制传板电机进行PCB板的传送,控制X轴、Y轴两个电机运动;输出模块控制LED三色警示灯,用于系统工作状态的显示。所述第四运动控制器的电机控制模块控制两个步进电机进板。
如图3所示,运动控制系统X轴、Y轴和送板电机的运动流程为:首先对电机的一些基本参数如最大旋转速度、最大加速度、最大电流、维持电流等进行初始化设置;然后初始化I/O输出模块,关闭挡板电磁阀;接收上位机指令,X轴、Y轴、传板电机同时寻找参考限位回零,传板设备传送PCB板;打开挡板电磁阀进板;接收上位机指令,X轴、Y轴、传板电机移动到指定的位置;等待上位机指令进行下一步动作,如果贴装完成则结束。
如图4所示,头部电机吸料和放料流程为:首先对电机的一些基本参数进行初始化设置;再初始化I/O,关闭吸嘴的电磁阀;然后接收上位机指令,Z轴电机寻找参考限位回零;打开电磁阀送气并试吸料,如果吸料不准确就报警,吸料准确继续接收上位机纠偏指令;θ轴电机旋转一定的角度;关闭电磁阀放料;等待上位机指令进行下一步动作,如果贴装完成则结束。
本发明提高了LED贴片机进行贴装的速度和精度,采用CAN通信,CAN通信具有通信速率高,开发周期短,易于实现等优点,能实现LED贴片机系统的高速高精度控制。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明,但是本专利并不限于上述实施方式,在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种全自动LED贴片机控制系统,包括上位软件系统、运动控制系统和视觉补偿系统,其特征在于,所述上位软件系统包括人机界面模块、示教编程模块和控制调用模块,上位软件系统通过CAN总线分别与运动控制系统、视觉补偿系统连接,所述上位软件系统提供人机交互、控制命令发送、系统状态显示的交互控制,所述运动控制系统接受控制命令,运动控制系统通过电机控制模块、I/O输出模块来控制与运动控制器相连的电机的运动、飞达喂料器送料、吸嘴的电磁阀进行吸料和放料,并且运动控制系统将传感器信号回传给上位软件系统,所述视觉补偿系统包含光源控制模块、CCD模块和图像处理模块,所述视觉补偿系统对相机和光源进行控制,实现图像采集、完成图像处理,并将贴装过程中贴装元件位置的偏差值反馈至上位软件系统。
2.根据权利要求1所述的全自动LED贴片机控制系统,其特征在于,所述上位软件系统中的人机交互界面模块用于提供简单实用的界面供用户使用并反馈重要信息给用户,用户使用界面实现启动设备、停止设备、故障检测、视觉检测和示教编程;示教编程模块根据导入的PCB文件中的元器件位置,计算出最优路径,自动生成运动指令序列,以便控制系统按照最优路径进行贴装;控制调用模块将生成的运动指令序列按照接口协议,通过CAN总线发送指令协议,使控制系统驱动电机完成LED的贴装。
3.根据权利要求1所述的全自动LED贴片机控制系统,其特征在于,述运动控制系统包括第一运动控制器、第二运动控制器、第三运动控制器和第四运动控制器,所述第一运动控制器控制头部多个Z轴步进电机运动,第一运动控制器通过I/O输出模块控制多个飞达喂料器进行送料,第一控制器还通过输入模块对多个吸嘴的压力感测器完成压力检测,所述第二运动控制器控制头部多个θ轴步进电机运动,第二控制器通过I/O输出模块控制多个吸嘴电磁阀开关来完成吸料和放料的过程,所述第三运动控制器控制X轴、Y轴和传板的三个伺服电机运动,第三运动控制器通过I/O输出模块控制多个LED灯显示设备的不同工作状态,所述第四运动控制器控制两个步进电机完成PCB板的进板。
4.根据权利要求1所述的全自动LED贴片机控制系统,其特征在于,所述视觉补偿系统的光源控制模块选用LED光源,CCD模块采用CCD相机,光源控制模块和CCD模块完成图像的采集,图像处理模块再对采集的图像进行运算处理,并将贴装器件的偏差值反馈至上位软件系统,实现误差的视觉在线补偿。
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