CN205862212U - 定位打孔机的自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种定位打孔机的自动控制系统，包括中枢处理模块、控制输出模块、运动控制模块、运动输出模块以及通讯模块，运动控制模块包括X轴速度管理模块和Y轴速度管理模块，中枢处理模块与X轴速度管理模块和Y轴速度管理模块电性连接，通讯模块分别与上位机的数据传输端口和中枢处理模块连接。X轴速度管理模块、Y轴速度管理模块和中枢控制模块设置了独立的中央处理器，主从控制结构设置，使得定位打孔机的自动控制系统的控制效率和控制稳定性都得到了明显地提升。
Description
技术领域
本实用新型涉及定位打孔机技术领域，特别涉及一种定位打孔机自动控制系统。
背景技术
定位打孔机，又称为自动打孔机、高精度自动打孔机、电脑自动打孔机、菲林打孔机，由CCD摄像捕捉工作靶心，成像后操作系统进行分析处理，并由中央处理器控制X、Y轴及冲模位移同时传输信号进行冲孔加工，操作者只需将工件放在CCD可视范围内任意一点即可实现自动打孔机自动冲孔。公布号为CN105013925A中国发明专利申请公开了提一种自动冲孔机，包括支撑座、底板、X轴平台、Y轴平台、驱动机构、限位机构和冲杆机构，X轴平台和Y轴平台安装支撑座上，驱动机构安装在底板底部，冲杆机构安装在支撑座一端，冲杆机构包括冲杆、套筒、上模和与上模相对应的下模，冲杆套合在套筒内，套筒固定安装在支撑座杠杆上，上模套合在冲杆内，上模所对应下模的端部其截面呈弧形，在与下模配合冲击时，形成可一个切口，对待冲孔物料冲击力大；不会连带，不会造成待冲孔物料塞孔；在上模与下模之间设置一脱料件，在上模冲孔完成后，上模在回复过程中，由于脱料件的挡止作用，可保证冲孔后的物料不会被所述上模带动，防止所冲出来的定位孔被拉伤变形甚至扯破。
但是，现有的定位打孔机一般包括定位CCD视觉扫描和电脑控制自动对位系统，要进行较为复杂的运动控制和图像数据处理，由于现有的定位打孔机一般采用一个中央处理器同时来实现定位打孔机的图像处理和运动控制，这样对于中央处理器的性能要求高，提高了成本，而且单一的中央处理器的运算能力制约了定位打孔机的工作效率。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种定位打孔机的自动控制系统，能够有效地提升定位打孔机的图像处理以及运动控制能力，从而提升定位打孔机的控制效率。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：
一种定位打孔机的自动控制系统，包括中枢处理模块、控制输出模块、运动控制模块、运动输出模块以及通讯模块，运动控制模块包括X轴速度管理模块和Y轴速度管理模块，中枢处理模块与X轴速度管理模块和Y轴速度管理模块电性连接，通讯模块分别与上位机的数据传输端口和中枢处理模块连接，中枢处理模块通过控制输出模块向动作信号输出端口输出动作信号(脉冲序列)；X、Y轴速度管理模块分别控制X、Y轴的脉冲输出时序(即运动速度)；中枢处理模块控制X、Y轴的脉冲量(运动位置)，X、Y轴的脉冲输出时序和脉冲量通过运动输出模块输送到运动信号输出端口。使用时，上位机根据CCD图像处理获得定位孔的位置信息，通过通讯模块将位置信息和打孔指令传送到中枢处理模块，中枢处理模块向X轴速度管理模块和Y轴速度管理模块根据位置信息发出工作指令，从而运X轴速度管理模块和Y轴速度管理模块根据位置信息，通过运动输出模块向驱动机构的X轴和Y轴发出运动信号，运动信号包括X、Y轴的脉冲输出时序和脉冲量，驱动机构根据运动信号调整定位打孔机的工作台或者冲孔机构位置，定位完成后，中枢处理模块通过控制输出模块向冲孔机构发出动作信号，完成冲孔。运动控制模块中的X轴速度管理模块和Y轴速度管理模块以及中枢处理模块设置了独立的处理器，采用了主从控制结构，有效提升了控制效率和控制稳定性。
进一步的，自动控制系统还包括限位输入模块，限位输入模块通过限位信号输入端口将X轴和Y轴的运动极限装置的限位信号输入到运动控制模块，以及打孔机构中的运动极限装置的限位信号输入到中枢处理模块。限位输入模块的作用是运动机构在运行过程中即将要超出运动范围时触发运动极限装置(通常是一种限位开关或称之为限位器)，运动极限装置把限位信号传到限位输入模块的信号输入端，限位输入模块对限位信号进行电平转换之后传给运动控制模块。运动控制模块收到限位信号之后立即停止运动脉冲信号输出或减速停止运动脉冲信号输出，使运动机构立即停止或减速停止出来，从而避免运动机构的损坏或造成安全事故。
进一步的，限位输入模块是可控光耦合器件。
进一步的，运动控制模块是两轴运动控制芯片。
进一步的，运动输出模块是输出逻辑电平转换芯片。。
进一步的，控制输出模块是六缓冲器/驱动器，动作信号(脉冲序列)经过集电极开路高压输出的六缓冲器/驱动器处理后通过光耦继电器传到动作信号输出端口。
进一步的，X轴速度管理模块、Y轴速度管理模块和中枢处理模块是51单片机。其优点是系统稳定、成本低廉、开发简单、设计周期短；其缺点是，由于51单片机数据宽度只有8位，且频率也有限，所以其运行速度和数据处理能力也有限。但是，通过合理的设计，对单片机所有性能充分的发挥，在这种只需要短距离运动的自动定位打孔机运动控制上能够满足性能要求。
进一步的，通讯模块是RS-232收发器。
采用上述技术方案，由于采用X轴速度管理模块、Y轴速度管理模块和中枢控制模块设置了独立的中央处理器，主从控制结构设置，使得定位打孔机的自动控制系统的控制效率和控制稳定性都得到了明显地提升。
附图说明
图1为本实用新型的定位打孔机的自动控制系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，一种定位打孔机的自动控制系统，包括中枢处理模块、控制输出模块、运动控制模块、运动输出模块以及通讯模块，运动控制模块包括X轴速度管理模块和Y轴速度管理模块，中枢处理模块与X轴速度管理模块和Y轴速度管理模块电性连接，通讯模块分别与上位机的数据传输端口和中枢处理模块连接，中枢处理模块通过控制输出模块向动作信号输出端口输出动作信号(脉冲序列)；X、Y轴速度管理模块分别控制X、Y轴的脉冲输出时序(即运动速度)；中枢处理模块控制X、Y轴的脉冲量(运动位置)，X、Y轴的脉冲输出时序和脉冲量通过运动输出模块输送到运动信号输出端口。使用时，上位机根据CCD图像处理获得定位孔的位置信息，通过通讯模块将位置信息和打孔指令传送到中枢处理模块，中枢处理模块向X轴速度管理模块和Y轴速度管理模块根据位置信息发出工作指令，从而运X轴速度管理模块和Y轴速度管理模块根据位置信息，通过运动输出模块向驱动机构的X轴和Y轴发出运动信号，运动信号包括X、Y轴的脉冲输出时序和脉冲量，驱动机构根据运动信号调整定位打孔机的工作台或者冲孔机构位置，定位完成后，中枢处理模块通过控制输出模块向冲孔机构发出动作信号，完成冲孔。运动控制模块中的X轴速度管理模块和Y轴速度管理模块以及中枢处理模块设置了独立的处理器，采用了主从控制结构，有效提升了控制效率和控制稳定性。
其中，自动控制系统还包括限位输入模块，限位输入模块通过限位信号输入端口将X轴和Y轴的运动极限装置的限位信号输入到运动控制模块，以及打孔机构中的运动极限装置的限位信号输入到中枢处理模块。限位输入模块的作用是运动机构在运行过程中即将要超出运动范围时触发运动极限装置(通常是一种限位开关或称之为限位器)，运动极限装置把限位信号传到限位输入模块的信号输入端，限位输入模块对限位信号进行电平转换之后传给运动控制模块。运动控制模块收到限位信号之后立即停止运动脉冲信号输出或减速停止运动脉冲信号输出，使运动机构立即停止或减速停止出来，从而避免运动机构的损坏或造成安全事故。
其中，限位输入模块是可控光耦合器件，如TLP521-4。
其中，运动控制模块是两轴运动控制芯片，如MCX312/MCX302。MCX312是一款能够同时控制2个伺服马达或步进马达的运动控制芯片；它以脉冲串形式输出，能对伺服马达或步进马达进行位置控制、插补驱动、速度控制等；在对第一个节点运动实行插补时,可对第二节点运动连续写入数据，在这个过程中插补动作是连续运行,而不需要中间作任何停顿。
其中，运动输出模块是输出逻辑电平转换芯片，如AM26LS31，它具有差分电平输出的功能，也可以共阳极输出也可以共阴极输出。
其中，控制输出模块是六缓冲器/驱动器，动作信号(脉冲序列)经过集电极开路高压输出的六缓冲器/驱动器处理后通过光耦继电器传到动作信号输出端口；如74LS07、AQW212。
其中，X轴速度管理模块、Y轴速度管理模块和中枢处理模块是51单片机。其优点是系统稳定、成本低廉、开发简单、设计周期短；其缺点是，由于51单片机数据宽度只有8位，且频率也有限，所以其运行速度和数据处理能力也有限。但是，通过合理的设计，对单片机所有性能充分的发挥，在这种只需要短距离运动的自动定位打孔机运动控制上能够满足性能要求，如STC11F16XE。
其中，通讯模块是RS-232收发器，如MAX3386。
以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。
Claims (9)
1.一种定位打孔机的自动控制系统，其特征在于：包括中枢处理模块、控制输出模块、运动控制模块、运动输出模块以及通讯模块，所述运动控制模块包括X轴速度管理模块和Y轴速度管理模块，所述中枢处理模块与所述X轴速度管理模块和所述Y轴速度管理模块电性连接，所述通讯模块分别与上位机的数据传输端口和所述中枢处理模块连接，所述中枢处理模块通过所述控制输出模块向动作信号输出端口输出动作信号；所述X轴速度管理模块和所述Y轴速度管理模块分别控制X、Y轴的脉冲输出时序；所述中枢处理模块控制X、Y轴的脉冲量；X、Y轴的所述脉冲输出时序和脉所述冲量通过所述运动输出模块输送到运动信号输出端口。
2.根据权利要求1所述的一种定位打孔机的自动控制系统，其特征在于：所述自动控制系统还包括限位输入模块，所述限位输入模块通过限位信号输入端口将X轴和Y轴的运动极限装置的限位信号输入到运动控制模块，以及打孔机构中的运动极限装置的限位信号输入到中枢处理模块。
3.根据权利要求2所述的一种定位打孔机的自动控制系统，其特征在于：所述运动极限装置是限位开关。
4.根据权利要求2所述的一种定位打孔机的自动控制系统，其特征在于：所述限位输入模块是可控光耦合器件。
5.根据权利要求2所述的一种定位打孔机的自动控制系统，其特征在于：所述运动控制模块是两轴运动控制芯片。
6.根据权利要求2所述的一种定位打孔机的自动控制系统，其特征在于：所述运动输出模块是输出逻辑电平转换芯片。
7.根据权利要求2所述的一种定位打孔机的自动控制系统，其特征在于：所述控制输出模块是六缓冲器/驱动器。
8.根据权利要求2所述的一种定位打孔机的自动控制系统，其特征在于：所述X轴速度管理模块、所述Y轴速度管理模块和所述中枢处理模块是51单片机。
9.根据权利要求2所述的一种定位打孔机的自动控制系统，其特征在于：所述通讯模块是RS-232收发器。
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| CN107670835A (zh) * | 2017-08-26 | 2018-02-09 | 贵州秀水旅游资源开发有限责任公司 | 一种辣椒舂加工装置控制系统 |
| CN107728654A (zh) * | 2017-08-26 | 2018-02-23 | 黔西南州凌飞中草药开发有限公司 | 一种枇杷栽培种植台控制系统 |
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