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台达多轴运动控制卡在自动PCB印刷机上的应用

作者:焦健 中达电通股份有限公司伺服数控产品处2012.03.19阅读 4821

  1.前言
  全自动锡膏印刷机(图1)是SMT(表面贴装技术)生产线的关键设备之一。作为表面贴装生产线的第一道工序,锡膏印刷质量的好坏对SMT产品的合格率有着极其重大的影响。影响锡膏印刷质量的一个重要因素是印刷机各部分的运动控制精度,目前SMT产品的生产向高产出率和"零缺陷"方向发展,在生产中,印刷机需要长时间稳定不间断地高速运行,这对其运动控制系统的运行速度、稳定性及可靠性提出了很高的要求。

                图1 全自动锡膏印刷机
  2.自动PCB印刷机的工作原理
  锡膏印刷机主要包括以下几个部件:视觉系统、刮刀模组、PCB传送轨道和纠偏定位平台。控制各部件运动的共有8个驱动轴,其中,板宽调整控制动导轨前后移动,将PCB传送轨道调整到与待加工PCB相应的宽度;相机X、相机Y控制相机移动到MARK点位置;平台X、平台Y1、平台Y2控制纠偏定位平台前后、左右移动并旋转角度,使PCB与钢网准确对齐;平台升降控制纠偏定位平台升降,完成平台工作位置切换;刮刀拖动控制刮刀模组前后移动CONTROL ENGINEERING China版权所有,完成印刷。各驱动轴运动均为点位运动,无联动要求。
  印刷机的工作流程为:⑴ PCB通过PCB传送轨道进入印刷机后,安装在PCB传送轨道上的PCB夹紧装置将PCB固定;⑵ 视觉系统依次根据PCB及钢网上各自两个MARK点发出位置反馈信号;⑶ 调整平台纠正PCB与钢网间的位置及角度偏差,将PCB与钢网准确对齐;⑷ 纠偏定位平台上升到印刷位置,刮刀模组上的刮刀前后移动将锡膏均匀的印刷到PCB的焊盘上;⑸ 纠偏定位平台下降到原位,PCB夹紧装置松开,PCB 建立和绝对位置定位的实现。传送带将PCB送出印刷机,完成一个工作循环。
  3.台达控制方案
  3.1 台达多轴运动控制卡
  台达运动控制卡系统组成如图2所示。

              图2台达运动控制卡系统组成框图
  台达多轴运动控制卡电控系统硬件结构如图3所示。

              图3 全自动印刷机电控系统组成图
  台达运动控制卡电控系统组成:
  ⑴ 多轴运动控制卡PCI-DMC-A01 1片;
  ⑵ 4路脉冲输出模块ASD-DMC-04PI 2台;
  ⑶ 搭配的伺服驱动器:200W ASD-A2-0221-F 1台、400W ASD-A2-0421-F 1台、750W ASD-A2-0721-F 2台;
  ⑷ 搭配的64点输入模块ASD-DMC-64MN 1台、64点输出模块ASD-DMC-64NT 1台。
  3.2 台达多轴运动控制卡电控系统软件编程
  通过对锡膏印刷机工作方式进行分析,可知印刷机各轴有着相同的基本运动方式:原点搜索(REFERENCE)、绝对位置定位(ABS)和点动控制(JoG)。其中,点动控制(JOG)用于印刷机的手动调试,在正常运行中将被禁止使用;原点搜索(REFER-ENCE)用于建立各轴运动的坐标原点;绝对位置定位(ASS)用于在原点建立后完成运动定位。由于各轴有着相同的基本运动方式,在编写控制程序时可以采用相同的程序结构。按照功能的不同将程序划分为4个模块:初始化、通信校验、运动控制及故障处理。在初始化中,程序回到初始状态,各参数恢复到初始值;通信校验中,对从上位机接受到的命令进行校验CONTROL ENGINEERING China版权所有,并对错误命令进行处理;运动控制包括上述三种基本运动方式的实现;故障处理中对运行过程中发生的故障进行处理。
  3.3 采用台达运动控制卡优势
  采用台达运动控制卡具有以下优势:
  ⑴ 配线简单,独特的台达DMC-NET, 大大减少控制端配线,减少了系统的可靠性控制工程网版权所有,降低了维护成本控制工程网版权所有,如图4。

               图4 台达DMC-NET配线图
  ⑵ 稳定的系统网络架构,拥有高稳定度的DMCNET通讯网络,有效地降低无效的数据流, 大幅度地提高了系统的稳定度控制工程网版权所有,如图5。

               图5 台达DMC-NET总线配置图
  ⑶ 固定的指令周期,在固定的1ms指令周期内可交换12轴马达的数据。如图6。

               图6 台达DMC-NET连接图
  4.结束语
  随着电子产品向微型化、便携式、网络化和多媒体方向迅速发展,SMT(表面贴装技术)在电子工业中正得到越来越广泛的应用,并且在许多领域部分或全部取代了传统电子装配技术,SMT的出现使传统电子装配技术发生了根本的、革命性的变革。在SMT装备研制过程中,涉及到两项关键技术:其一是视觉位置误差反馈信号的计算与获取,另一个是运动控制系统的精确定位。采用台达多轴运动控制卡的方案,大大缩短了工控机IPC的CPU占用时间,提高了系统响应的实时性,并且提高了自动PCB印刷机系统的定位精度和响应速度,使得自动PCB印刷机取得了很好的经济效益。


  作者简介:
  焦健,出生于1978年7月,毕业于燕山大学电子信息工程专业。目前就职于中达电通伺服数控产品处任高级应用工程师,主要从事运动控制卡产品的技术开发、产品企划与行销推广,拥有运动控制卡产品,以及半导体、包装、印刷、纺织行业的丰富自动化技术整合应用经验。

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