CN107128068A - 一种fpga驱动电磁阀喷印系统及方法 - Google Patents

一种fpga驱动电磁阀喷印系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种FPGA驱动电磁阀喷印系统，包括人机交互模块、CPU主控系统、数据转换模块、FPGA控制模块、电磁阀喷头、编码器、产品输送模块、打印触发器和墨路系统。人机交互模块用于喷印信息的录入和编辑；产品输送模块用于喷印对象的自动运输；打印触发器用于被经过的喷印对象触发后向CPU主控系统发出打印信号；编码器用于检测喷印对象的运动信息并反馈给CPU主控系统；CPU主控系统将喷印信息通过数据转换模块转换后发给FPGA控制模块，并根据打印信号和运动信息向FPGA控制模块发出控制指令，进而FPGA控制模块根据喷印信息驱动电磁阀喷头喷印。相对应地，本发明还公开了一种FPGA驱动电磁阀喷印方法。

Description

一种FPGA驱动电磁阀喷印系统及方法
技术领域
本发明涉及喷码机，尤其涉及一种FPGA驱动电磁阀喷印系统及方法。
背景技术
目前市场上喷码机主要分为DOD喷码机、连续式喷码机和激光喷码机等三类。其中尤以DOD喷码机为市场需求的重点。其中可作为喷码机的喷墨模块的控制方案主要包括CPU、DSP、CPLD和FPGA控制方法。CPU和DSP控制方法的缺点是成本相对过高，而且在喷印过程中容易出现漏喷等状况。CPLD喷印控制方法虽然能较好的规避上述两种缺点，但是相对来说，CPLD电路复杂，在生产的过程中，容易出现电路模块被烧坏等风险，而且由于CPLD电路复杂，难免会出现外围电路过多导致操作不方便。并且目前大部分喷码机缺乏对墨路系统压力的监控，存在安全隐患。
发明内容
针对上述存在的技术缺陷，本发明提出一种FPGA驱动电磁阀喷印系统，使喷头控制更加精确化和效率化。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种FPGA驱动电磁阀喷印系统，包括人机交互模块、CPU主控系统、数据转换模块、FPGA控制模块、电磁阀喷头、编码器、产品输送模块、打印触发器和墨路系统，所述人机交互模块用于喷印信息的录入和编辑；所述产品输送模块用于喷印对象的自动运输；所述打印触发器用于被经过的喷印对象触发后向所述CPU主控系统发出打印信号；所述编码器，安装在所述产品输送模块的传送带上，用于检测喷印对象的运动信息，并把检测到的运动信息反馈给所述CPU主控系统；所述CPU主控系统将喷印信息通过所述数据转换模块转换后发给所述FPGA控制模块，并根据打印信号和运动信息向所述FPGA控制模块发出控制指令，进而所述FPGA控制模块根据喷印信息驱动所述电磁阀喷头喷印，同时所述CPU主控系统控制所述墨路系统向所述电磁阀喷头供墨以及在喷印工作结束后对所述电磁阀喷头进行清洗。
较佳的，所述墨路系统包括压力泵、油墨盒和清洗剂盒，所述油墨盒用以提供喷印所需的油墨，所述清洗剂盒用以提供清洗时所需的清洗剂，所述压力泵用以提供所述电磁阀喷头在喷印或者清洗时所需要的压力源。
较佳的，本系统还包括压力报警模块，所述压力报警模块包括压力传感器、输入按键、压力信号处理器、显示屏和报警器，所述压力传感器用于实时检测所述压力泵和所述油墨盒或者所述清洗剂盒之间的管路中的压力信息并反馈给所述压力信号处理器，所述输入按键用以预设压力警戒值，所述压力信号处理器通过所述显示屏显示当前的压力值，当压力超出预设警戒值范围时，所述压力信号处理器通过所述报警器进行报警。
较佳的，所述压力信号处理器为PLC芯片。
较佳的，所述CPU主控系统包括ROM，所述ROM用以实现喷印信息的录入和存储。
较佳的，所述打印触发器为红外开关。
一种FPGA驱动电磁阀喷印方法，包括以下步骤：
S1，通过人机交互模块或者上位机将所述喷印信息输入到CPU主控系统中；
S2，通过产品输送模块运输喷印对象，当喷印对象经过打印触发器时，打印触发器向CPU主控系统发出打印信号；
S3，喷印对象在产品输送模块上运输时，安装在产品输送模块的传送带上的编码器检测喷印对象的运动信息，并将检测到的运动信息反馈给CPU主控系统；
S4，CPU主控系统将喷印信息通过数据转换模块转换后发给FPGA控制模块；
S5，CPU主控系统根据打印信号和运动信息向FPGA控制模块发出控制指令；
S6，FPGA控制模块根据控制指令和喷印信息驱动电磁阀喷头进行喷印；
S7，在电磁阀喷头喷印的过程中，CPU主控系统控制墨路系统向电磁阀喷头供墨；
S8，在喷印工作结束后，CPU主控系统控制墨路系统对电磁阀喷头进行清洗。
进一步地，步骤S2中喷印信息的输入包括选择/输入喷印内容、选择所需字符形式和数据传输与再编辑。
进一步地，步骤S7和S8中，压力报警模块检测墨路系统内的压力，若压力超过预设警戒值范围时，发出警报并且触发紧急短路开关，通过切断电源使整个系统停止工作。
与现有技术相比，本发明所采用的技术方案带来的有益技术效果是：
本发明的CPU主控系统通过人机交互模块的喷印信息的录入和编辑、编码器和打印触发器的传感来控制墨路系统和FPGA控制模块实现高精度和高效率的喷印，能够使喷印模式多样化，可以实现镜像、翻转情况的喷印。同时为本系统单独设置压力报警模块，解决了墨路系统内部存在的压力安全隐患。
附图说明
图1为本发明一实施例的一种FPGA驱动电磁阀喷印系统的结构示意图；
图2为本发明一实施例的一种FPGA驱动电磁阀喷印系统的工作流程图；
图3为本发明一实施例的墨路系统的结构示意图；
图4为本发明一实施例的压力报警模块的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。
如图1所示，一种FPGA驱动电磁阀喷印系统，包括人机交互模块1、CPU主控系统2、数据转换模块4、FPGA控制模块5、电磁阀喷头6、编码器7、产品输送模块8、打印触发器9、墨路系统3和压力报警模块10。人机交互模块1用于喷印信息的录入和编辑。产品输送模块8用于喷印对象的自动运输。打印触发器9用于被经过的喷印对象触发并向CPU主控系统2发出打印信号。编码器7可以将喷印对象的运动转化为电子脉冲，CPU主控系统2利用该脉冲自动调整电磁阀喷头6打印点之间的水平距离，从而与喷印对象的速度匹配。通常编码器7安装在传送带上，适合用于传送带速度变化的场合。CPU主控系统2将喷印信息通过数据转换模块4转换后发给FPGA控制模块5，并根据打印信号和运动信息向FPGA控制模块5发出控制指令，进而FPGA控制模块5根据喷印信息驱动电磁阀喷头6喷印。同时CPU主控系统2控制墨路系统3向电磁阀喷头6供墨以及在喷印工作结束后对电磁阀喷头6进行清洗。压力报警模块10在电磁阀喷头6进行喷印或者清洗时候实时监督墨路系统3内部的压力信息，以避免可能存在的压力安全隐患。
本实施例中，CPU主控系统2采用MSP430F543xA系列芯片，该芯片具有一个强大的16位RISC CPU，包括16位寄存器以及常数发生器，用于读取、写入和缓存控制数据(喷印信息)。控制数据主要包括喷印方向、字符大小、镜像与否、是否喷印完成和是否偏转等打印参数。
本实施例中，打印触发器9为红外开关，红外开关装在产品输送模块8上，当本系统启动，产品输送模块8开始运行，所需喷印对象由传送带传送经过红外开关时，红外开关的红外信号被传送带上的喷印对象遮挡，CPU主控系统2接收遮挡信号，进而FPGA控制模块5驱动电磁阀喷头6，电磁阀喷头6将所需喷印的文字或者图像喷到产品表面。
如图3所示，墨路系统3包括压力泵11、油墨盒12和清洗剂盒13，油墨盒12用以提供喷印所需的油墨，清洗剂盒13用以提供清洗时所需的清洗剂，压力泵11用以提供电磁阀喷头6在喷印或者清洗时所需要的压力源。
如图4所示，压力报警模块10包括压力传感器14、输入按键16、压力信号处理器15、显示屏17和报警器18，压力传感器14用于实时检测压力泵11和油墨盒12或者清洗剂盒13之间的管路中的压力信息并反馈给压力信号处理器15，输入按键16用以预设压力警戒值，压力信号处理器15通过显示屏17显示当前的压力值，当压力超出预设警戒值范围时，压力信号处理器15通过报警器18进行报警。
本实施例中，压力信号处理器15为PLC芯片。
综合参考图1-4，一种FPGA驱动电磁阀喷印方法，包括以下步骤：
S1，通过人机交互模块1或者上位机将喷印信息输入到CPU主控系统2中；
S2，通过产品输送模块8运输喷印对象，当喷印对象经过打印触发器9时，打印触发器9向CPU主控系统2发出打印信号；
S3，喷印对象在产品输送模块8上运输时，安装在产品输送模块8的传送带上的编码器7检测喷印对象的运动信息，并将检测到的运动信息反馈给CPU主控系统2；
S4，CPU主控系统2将喷印信息通过数据转换模块4转换后发给FPGA控制模块5；
S5，CPU主控系统2根据打印信号和运动信息向FPGA控制模块5发出控制指令；
S6，FPGA控制模块5根据控制指令和喷印信息驱动电磁阀喷头6进行喷印；
S7，在电磁阀喷头6喷印的过程中，CPU主控系统2控制墨路系统3向电磁阀喷头6供墨；
S8，在喷印工作结束后，CPU主控系统2控制墨路系统3对电磁阀喷头6进行清洗。
步骤S2中喷印信息的输入包括选择/输入喷印内容、选择所需字符形式和数据传输与再编辑。
步骤S3中，编码器7检测喷印对象的运动速度，把检测到的运动速度传输到CPU主控系统2，CPU主控系统2根据该运动速度控制电磁阀喷头6的喷印速度，使其在一个喷印周期内所喷字符的大小、高度和角度保持一致。
步骤S7和S8中，压力报警模块10实时检测墨路系统3内的压力，若压力超过预设警戒值范围时，发出警报并且触发紧急短路开关，通过切断电源使整个系统停止工作。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种FPGA驱动电磁阀喷印系统，其特征在于：包括人机交互模块、CPU主控系统、数据转换模块、FPGA控制模块、电磁阀喷头、编码器、产品输送模块、打印触发器和墨路系统，所述人机交互模块用于喷印信息的录入和编辑；所述产品输送模块用于喷印对象的自动运输；所述打印触发器用于被经过的喷印对象触发后向所述CPU主控系统发出打印信号；所述编码器，安装在所述产品输送模块的传送带上，用于检测喷印对象的运动信息，并把检测到的运动信息反馈给所述CPU主控系统；所述CPU主控系统将喷印信息通过所述数据转换模块转换后发给所述FPGA控制模块，并根据打印信号和运动信息向所述FPGA控制模块发出控制指令，进而所述FPGA控制模块根据喷印信息驱动所述电磁阀喷头喷印，同时所述CPU主控系统控制所述墨路系统向所述电磁阀喷头供墨以及在喷印工作结束后对所述电磁阀喷头进行清洗。
2.如权利要求1所述的一种FPGA驱动电磁阀喷印系统，其特征在于：所述墨路系统包括压力泵、油墨盒和清洗剂盒，所述油墨盒用以提供喷印所需的油墨，所述清洗剂盒用以提供清洗时所需的清洗剂，所述压力泵用以提供所述电磁阀喷头在喷印或者清洗时所需要的压力源。
3.如权利要求2所述的一种FPGA驱动电磁阀喷印系统，其特征在于：包括压力报警模块，所述压力报警模块包括压力传感器、输入按键、压力信号处理器、显示屏和报警器，所述压力传感器用于实时检测所述压力泵和所述油墨盒或者所述清洗剂盒之间的管路中的压力信息并反馈给所述压力信号处理器，所述输入按键用以预设压力警戒值，所述压力信号处理器通过所述显示屏显示当前的压力值，当压力超出预设警戒值范围时，所述压力信号处理器通过所述报警器进行报警。
4.如权利要求3所述的一种FPGA驱动电磁阀喷印系统，其特征在于：所述压力信号处理器为PLC芯片。
5.如权利要求1所述的一种FPGA驱动电磁阀喷印系统，其特征在于：所述CPU主控系统包括ROM，所述ROM用以实现喷印信息的录入和存储。
6.如权利要求1所述的一种FPGA驱动电磁阀喷印系统，其特征在于：所述打印触发器为红外开关。
7.一种FPGA驱动电磁阀喷印方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，通过人机交互模块或者上位机将所述喷印信息输入到CPU主控系统中；
S2，通过产品输送模块运输喷印对象，当喷印对象经过打印触发器时，打印触发器向CPU主控系统发出打印信号；
S3，喷印对象在产品输送模块上运输时，安装在产品输送模块的传送带上的编码器检测喷印对象的运动信息，并将检测到的运动信息反馈给CPU主控系统；
S4，CPU主控系统将喷印信息通过数据转换模块转换后发给FPGA控制模块；
S5，CPU主控系统根据打印信号和运动信息向FPGA控制模块发出控制指令；
S6，FPGA控制模块根据控制指令和喷印信息驱动电磁阀喷头进行喷印；
S7，在电磁阀喷头喷印的过程中，CPU主控系统控制墨路系统向电磁阀喷头供墨；
S8，在喷印工作结束后，CPU主控系统控制墨路系统对电磁阀喷头进行清洗。
8.如权利要求7所述的一种FPGA驱动电磁阀喷印方法，其特征在于：步骤S2中喷印信息的输入包括选择/输入喷印内容、选择所需字符形式和数据传输与再编辑。
9.如权利要求8所述的一种FPGA驱动电磁阀喷印方法，其特征在于：步骤S7和S8中，压力报警模块实时检测墨路系统内的压力，若压力超过预设警戒值范围时，发出警报并且触发紧急短路开关，通过切断电源使整个系统停止工作。
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