CN206039228U - 全数字智能压接捻线沾锡机控制与检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了全数字智能压接捻线沾锡机控制与检测系统，包括智能控制检测器和控制装置，所述智能控制检测器包括DSP主控卡、FPGA图像采集处理卡、单片机触摸屏控制卡，所述DSP主控卡与所述单片机触摸屏控制卡和FPGA图像采集处理卡电连接，所述DSP主控卡通过I/O接口板连接所述控制装置。本实用新型的优点在于：采用前端XY轴平台和后端XY轴平台的双平台控制结构，自动化水平和生产效率提高；采用基于DSP和FPGA为主的智能控制检测器来实现捻线沾锡压接机的控制与检测，减少了组件数量，降低故障率及成本；采用机器视觉来实现质量检测，提高检测的精度，给高端的线束生产提供了保证。
Description
技术领域
本实用新型涉及线束生产全自动一体化技术领域，具体涉及线束压端子、捻线、沾锡工序自动控制与质量检测技术领域。
背景技术
电线束连接器作为一种起电气连接作用的功能元件，其功能是在器件与组件、组件与机柜等结构件之间起电气连接和信号传递的作用，它已广泛用于航空、航天、军事装备、通讯、计算机、汽车、工业、家用电气、手机、数码产品等各类领域中。随着电子连接器向模块化、智能化方向发展，特别是在汽车、机车、航空等领域对电气连接性的高标准和高要求，市场对电线束的端子压接、捻线沾锡的加工质量要求越来越高。电线束捻线沾锡压接设备也逐渐向全自动、高精度、高速、智能化等方面发展。
在现有的线束沾锡压接机械设备中，手动压接工具、半自动端子压接设备在中小企业中还占有一定的比例。随着技术的发展和市场的要求，九十年代开始，在国内也开始出现自主产权的全自动端子压接设备，但仍存在以下几个问题：
1、由于机构和电气控制的设计与配合问题，效率还不是很高，大多数都在3000线/时以下；
2、采用PLC或者工控机，使得设备的成本较高；
3、对于剥除外层绝缘体和端子压机的质量，要么不检测，要么采用应答式的光电传感器进行简单的检测，对于高端的电子连接器的生产很难达到要求。
另外，对线束进行压接端子、捻线、沾锡的步骤多为需要独立设备进行操作，生产设备投入的成本高。
针对以上问题，研制紧凑高效性价比高，具有全面检测功能的控制系统，应用于高端线束生产设备变得越来越迫切。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供全数字智能压接捻线沾锡机控制与检测系统，以解决现有技术中对线束生产投入设备的控制系统设计不合理、生产效率低、产品质量检测精度不足的问题。
为了达到上述目的本实用新型采用如下技术方案：
全数字智能压接捻线沾锡机控制与检测系统，包括智能控制检测器和控制装置，所述智能控制检测器包括DSP主控卡、FPGA图像采集处理卡、单片机触摸屏控制卡；
所述DSP主控卡与所述单片机触摸屏控制卡和FPGA图像采集处理卡电连接，所述DSP主控卡通过I/O接口板连接所述控制装置；
所述FPGA图像采集处理卡、单片机触摸屏控制卡、控制装置把所采集的信息反馈至DSP主控卡，DSP主控卡处理后把指令发送至控制装置执行，并发送至单片机触摸屏控制卡。
进一步地，
所述DSP主控卡包括：
DSP控制芯片，处理所述FPGA图像采集处理卡、单片机触摸屏控制卡、控制装置所采集的信息，把指令发送至控制装置和单片机触摸屏控制卡，完成整个系统的调度和流程控制；
DSP数据铁电存储器，存储程序运行过程中的中间变量；
与FPGA图像采集处理卡通讯接口，连接所述FPGA图像采集处理卡，传输所采集的信息至DSP控制芯片；
与单片机触摸屏控制卡通讯接口，连接所述单片机触摸屏控制卡，传输单片机触摸屏输入的信息至DSP控制芯片中处理及传输DSP控制芯片输出的指令参数至单片机触摸屏控制卡；
还包括控制信号传输单元，通过I/O接口板连接所述控制装置，把控制装置采集的信息传输至DSP控制芯片，及把DSP控制芯片发出的指令传输至控制装置执行。
DSP电源单元，给DSP控制芯片以及DSP主控卡供电。
进一步地，
所述控制信号传输单元包括电机驱动输出单元、电机位置反馈输入单元、继电器控制输出单元、锡炉温度检测输入单元、锡炉温度控制输出单元。
进一步地，
所述控制装置包括：
电机驱动装置，与电机驱动输出单元和电机位置反馈输入单元连接；
锡炉温度检测装置，与所述锡炉温度检测输入单元连接，检测锡炉温度；
锡炉温度控制装置，与所述锡炉温度控制输出单元连接，控制锡炉温度在正常范围内；
继电器及与其连接的电磁阀，与所述继电器控制输出单元连接。
进一步地，
所述电机驱动装置包括：
预送线电机驱动器，连接有预送线电机；
送线给定电机驱动器，连接有送线给定电机；
送端子电机驱动器，连接有送端子电机；
裁剥电机驱动器，连接有裁剥电机；
捻线电机驱动器，连接有捻线电机；
前端X轴电机驱动器，连接有前端X轴电机；
前端Y轴电机驱动器，连接有前端Y轴电机；
后端X轴电机驱动器，连接有后端X轴电机；
后端Y轴电机驱动器，连接有后端Y轴电机。
进一步地，
所述FPGA图像采集处理卡连接有一视觉检测装置。
进一步地，
所述FPGA图像采集处理卡包括：
FPGA芯片，处理采集的图像信息；
图像传感器接口单元，连接所述视觉检测装置，传输视觉检测装置所采集的图像数据至FPGA芯片中；
FPGA图像采集处理卡与DSP主控卡通讯接口，连接FPGA图像采集处理卡和DSP主控卡，把FPGA芯片处理后的图像信息传输到DSP主控卡；
FPGA电源单元，给FPGA图像采集处理卡供电。
进一步地，
所述单片机触摸屏控制卡连接一触摸显示屏。
进一步地，
所述的单片机触摸屏控制卡包括：
单片机芯片，控制触摸显示屏；
单片机数据铁电存储器，存储触摸屏控制过程中的中间数据；
还包括单片机触摸屏控制卡与DSP主控卡通讯接口、触摸屏输出控制单元、触摸屏反馈输入单元，把单片机芯片中数据传输至DSP主控卡，把DSP主控卡发送的信息传输至单片机芯片；
单片机电源单元，给单片机触摸屏控制卡供电。
进一步地，
所述的单片机触摸屏控制卡还包括计时单元，确定时间基准并计时。
本实用新型的优点在于：
1、采用前端XY轴平台和后端XY轴平台的双平台控制结构，使得前端线束的头部压接和后端线束的尾部沾锡能同时进行。此外，还实现了送线、压接、捻线、沾锡等加工工序的全自动化，大大提高了线束加工的效率、从而有效的提高线束生产过程的自动化水平。
2、采用基于DSP和FPGA为主的智能控制检测平台来实现捻线沾锡压接机的控制与检测，相较于PC加控制卡或PC加PLC的控制模式，不仅减少了组件的数量，从而可以减少故障率，同时也可以降低成本。
3、采用机器视觉来实现对线束的绝缘层剥除以及端子压接的质量检测，不仅可以提高检测的精度，而且还大大增加了检测的项目，给高端的线束生产提供了保证。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：
图1是本实用新型控制与检测系统结构示意图；
图2是本实用新型工作方法流程图；
图3是本实用新型设备结构示意图；
图4是本实用新型裁剥机构刀片组的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此以本实用新型的示意性实施例及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
如图1-4所示，把系统和设备进行初始化，在触摸显示屏2上再对设备进行生产设置，单片机触摸屏控制卡24把设置的信号输送至智能检测控制器21中的DSP主控卡23，设备开始启动时，DSP主控卡23把信号通过I/O接口板38传送至控制装置22。
电机驱动装置52接受到信号后，设备开始运行。预送线电机驱动器39接受信号后驱动预送线电机28，使预送线机构11将卷式的线束规整、拉直；送线给定电机驱动器40接受信号驱动送线给定电机29，使送线给定机构(安装在送线给定机构安装位5)夹紧线束，给定送线长度，精确送线；前端X轴电机驱动器44和前端Y轴电机驱动器45接受信号后驱动前端X轴电机33和前端Y轴电机34，使前端XY轴移动机构10把线束送至裁剥机构6；裁剥电机驱动器42接受信号，驱动裁剥电机31，使裁剥机构6根据设定的参数对线束剥除一定长度的绝缘层；视觉检测装置7收集线束剥除后的图像信息数据并经FPGA图像采集处理卡25完成图像数据的采集和基本的图像处理后传递至DSP主控卡23处理，若剥除质量合格，则前端XY轴移动机构10把线束移到端子压接装置4，同时送端子电机驱动器41驱动送端子电机30，使送端子装置3为端子压接装置4提供端子，继电器49与电磁阀48用于气缸37和设备中必要气路的控制，能够驱动气缸37压接端子。
压接过端子的线束送至裁剥机构6，后端X轴电机驱动器46和后端Y轴电机驱动器47接受信号驱动后端X轴电机35和后端Y轴电机36，使后端XY轴移动机构9把线束移到裁剥机构6以固定线束，裁剥机构6裁切线束；视觉检测装置7获取线束裁切图像信息并发送至DSP主控卡23；若质量合格，后端XY轴移动机构9把线束送至捻线装置8，捻线电机驱动器43获得信号驱动捻线电机32，捻线装置8把剥除绝缘层后所述后端线束裸露的线芯扭捻在一起；而后线束被送至沾锡装置(位于沾锡机装置安装位12)，鉴于DSP主控卡23通过温度控制装置50和温度检测装置51实时检测控制，锡炉温度保持在正常工作范围，可完成沾锡作业，至此，合格的线束可归置在成品回收料盒中。
结合图2，详细举例说明控制系统在设备上的应用：
S1系统进行初始化，系统各装置回到初始位置，设定各装置的工作参数；
S2所述预送线机构11和送线给定装置在所述前端XY轴平台10的配合下将待加工的前端线束送往所述裁剥机构6的左侧绝缘层剥除刀片组61中以剥除绝缘层；
S3所述裁剥机构6的左侧绝缘层剥除刀片组61将所述前端线束头部的绝缘层剥除，绝缘层所剥除的长度已在S1步骤中事先设定；
S4所述视觉检测装置7对剥线质量进行合格检测；如果检测合格，则进入下一个步骤S5，如果检测不合格，则进入步骤S14--即把前端线束头部的不合格处裁切掉、并做不合格品处理，然后回到步骤S2；
S5所述前端XY轴平台10将S4步骤中合格的所述前端线束送至所述端子压接装置4；同时，所述送端子装置3将端子送往所述端子压接装置4；
S6所述端子压接装置4将所述前端线束的头部进行端子压接；
S7所述视觉检测装置7对端子压接质量进行合格检测；如果检测合格，则进入下一个步骤S8，如果检测不合格，则进入步骤S14--即把前端不合格处裁切掉，并做不合格品处理，然后回到步骤S2；
S8所述前端XY轴平台10将S7步骤中合格的所述前端线束移动到所述裁剥机构6的中间裁切刀片组62，同时所述后端XY轴平台9移动到所述裁剥机构6中间裁切刀片组62，固定所述前端线束；
S9所述裁剥机构6的中间裁切刀片组62对所述线束进行裁切，被裁切后头部已压接端子的线束成为后端线束，未压接端子后续的线束仍为前端线束；
S10所述前端XY轴平台10将所述前端线束送至所述裁剥机构6的左侧绝缘层剥除刀片组61中；同时，所述后端XY轴平台9将所述后端线束送至所述裁剥机构6的右侧绝缘层剥除刀片组63中；
S11所述裁剥机构6将所述前端线束的头部和所述后端线束的尾部同时进行绝缘层剥除；
S12所述视觉检测装置7对经过S11步骤处理的所述前端线束和所述后端线束剥线质量进行合格检测；如果检测合格，则进入下一个步骤S13，如果前端线束剥除不合格，则进入步骤S14--即把前端不合格处裁切掉，并做不合格品处理，并回到步骤S2；如果后端线束剥除不合格，则进入步骤S15即把后端线束做不合格品处理，并进入步骤S13.2.4--即将后端XY轴平台9回到初始位置；
S13接下来的步骤有两条主线并行工作，分别如下：
第一条主线：
S13.1.1所述前端XY轴平台10将所述前端线束送至所述端子压接装置4进行头部的端子压接作业；
S13.1.2所述视觉检测装置7对压接质量进行合格检测；如果检测合格，则进入步骤S8，如果检测不合格，则进入步骤S14--即把前端不合格处裁切掉，并做不合格品处理，然后回到步骤S2；
第二条主线：
S13.2.1所述后端XY轴平台9将所述后端线束的尾部送至捻线装置8进行捻线作业；
S13.2.2所述后端XY轴平台9将所述后端线束尾部送至沾锡装置(位于沾锡装置安装位12)进行沾锡作业；
S13.2.3所述后端XY轴平台9将所述后端线束送至所述成品收料盒14中；
S13.2.4所述后端XY轴平台9回初始位置；
S14把不合格的所述前端线束送往中间裁切刀片组62裁切，并做不合格品处理，并回到步骤S2；
S15把不合格的后端线束做不合格品处理；
S16。
由上述可知，本实用新型的优点在于：
1、采用前端XY轴平台和后端XY轴平台的双平台控制结构，使得前端线束的头部压接和后端线束的尾部沾锡能同时进行。此外，还实现了送线、压接、捻线、沾锡等加工工序的全自动化，大大提高了线束加工的效率、从而有效的提高线束生产过程的自动化水平。
2、采用基于DSP和FPGA为主的智能控制检测平台来实现捻线沾锡压接机的控制与检测，相较于PC加控制卡或PC加PLC的控制模式，不仅减少了组件的数量，从而可以减少故障率，同时也可以降低成本。
3、采用机器视觉来实现对线束的绝缘层剥除以及端子压接的质量检测，不仅可以提高检测的精度，而且还大大增加了检测的项目，给高端的线束生产提供了保证。
以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (10)
1.全数字智能压接捻线沾锡机控制与检测系统，其特征在于：
包括智能控制检测器和控制装置，所述智能控制检测器包括DSP主控卡、FPGA图像采集处理卡、单片机触摸屏控制卡；
所述DSP主控卡与所述单片机触摸屏控制卡和FPGA图像采集处理卡电连接，所述DSP主控卡通过I/O接口板连接所述控制装置；
所述FPGA图像采集处理卡、单片机触摸屏控制卡、控制装置把所采集的信息反馈至DSP主控卡，DSP主控卡处理后把指令发送至控制装置执行，并发送至单片机触摸屏控制卡。
2.根据权利要求1所述的全数字智能压接捻线沾锡机控制与检测系统，其特征在于：
所述DSP主控卡包括：
DSP控制芯片，处理所述FPGA图像采集处理卡、单片机触摸屏控制卡、控制装置所采集的信息，把指令发送至控制装置和单片机触摸屏控制卡，完成整个系统的调度和流程控制；
DSP数据铁电存储器，存储程序运行过程中的中间变量；
与FPGA图像采集处理卡通讯接口，连接所述FPGA图像采集处理卡，传输所采集的信息至DSP控制芯片；
与单片机触摸屏控制卡通讯接口，连接所述单片机触摸屏控制卡，传输单片机触摸屏输入的信息至DSP控制芯片中处理及传输DSP控制芯片输出的指令参数至单片机触摸屏控制卡；
还包括控制信号传输单元，通过I/O接口板连接所述控制装置，把控制装置采集的信息传输至DSP控制芯片，及把DSP控制芯片发出的指令传输至控制装置执行；
DSP电源单元，给DSP控制芯片以及DSP主控卡供电。
3.根据权利要求2所述的全数字智能压接捻线沾锡机控制与检测系统，其特征在于：
所述控制信号传输单元包括电机驱动输出单元、电机位置反馈输入单元、继电器控制输出单元、锡炉温度检测输入单元、锡炉温度控制输出单元。
4.根据权利要求3所述的全数字智能压接捻线沾锡机控制与检测系统，其特征在于：
所述控制装置包括：
电机驱动装置，与电机驱动输出单元和电机位置反馈输入单元连接；
锡炉温度检测装置，与所述锡炉温度检测输入单元连接，检测锡炉温度；
锡炉温度控制装置，与所述锡炉温度控制输出单元连接，控制锡炉温度在正常范围内；
继电器及与其连接的电磁阀，与所述继电器控制输出单元连接。
5.根据权利要求4所述的全数字智能压接捻线沾锡机控制与检测系统，其特征在于：
所述电机驱动装置包括：
预送线电机驱动器，连接有预送线电机；
送线给定电机驱动器，连接有送线给定电机；
送端子电机驱动器，连接有送端子电机；
裁剥电机驱动器，连接有裁剥电机；
捻线电机驱动器，连接有捻线电机；
前端X轴电机驱动器，连接有前端X轴电机；
前端Y轴电机驱动器，连接有前端Y轴电机；
后端X轴电机驱动器，连接有后端X轴电机；
后端Y轴电机驱动器，连接有后端Y轴电机。
6.根据权利要求1所述的全数字智能压接捻线沾锡机控制与检测系统，其特征在于：
所述FPGA图像采集处理卡连接有一视觉检测装置。
7.根据权利要求6所述的全数字智能压接捻线沾锡机控制与检测系统，其特征在于：
所述FPGA图像采集处理卡包括：
FPGA芯片，处理采集的图像信息；
图像传感器接口单元，连接所述视觉检测装置，传输视觉检测装置所采集的图像数据至FPGA芯片中；
FPGA图像采集处理卡与DSP主控卡通讯接口，连接FPGA图像采集处理卡和DSP主控卡，把FPGA芯片处理后的图像信息传输到DSP主控卡；
FPGA电源单元，给FPGA图像采集处理卡供电。
8.根据权利要求1或2所述的全数字智能压接捻线沾锡机控制与检测系统，其特征在于：
所述单片机触摸屏控制卡连接一触摸显示屏。
9.根据权利要求1所述的全数字智能压接捻线沾锡机控制与检测系统，其特征在于：
所述的单片机触摸屏控制卡包括：
单片机芯片，控制触摸显示屏；
单片机数据铁电存储器，存储触摸屏控制过程中的中间数据；
还包括单片机触摸屏控制卡与DSP主控卡通讯接口、触摸屏输出控制单元、触摸屏反馈输入单元，把单片机芯片中数据传输至DSP主控卡，把DSP主控卡发送的信息传输至单片机芯片；
单片机电源单元，给单片机触摸屏控制卡供电。
10.根据权利要求9所述的全数字智能压接捻线沾锡机控制与检测系统，其特征在于：
所述的单片机触摸屏控制卡还包括计时单元，确定时间基准并计时。
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|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20170322 |