一種基于EtherCAT總線的貼片機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于EtherCAT總線的貼片機(jī)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著SMT (表面貼裝技術(shù))在電子產(chǎn)品中的廣泛應(yīng)用，SMT生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備-貼片機(jī)也得到了相應(yīng)的發(fā)展，從早期的低速機(jī)械貼片機(jī)發(fā)展為高速光學(xué)對中貼片機(jī)，并向多功能、柔性連接模塊化發(fā)展。為解決貼片機(jī)運(yùn)行中的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，現(xiàn)場總線技術(shù)被廣泛應(yīng)用，但是現(xiàn)場總線技術(shù)適合于大數(shù)據(jù)量傳輸，并不適合于貼片機(jī)中確定性進(jìn)程通訊以及高速運(yùn)行下的高速數(shù)據(jù)傳輸。EtherCAT(以太網(wǎng)控制自動(dòng)化技術(shù))是一個(gè)以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的開放架構(gòu)的總線系統(tǒng)，被認(rèn)為是現(xiàn)場總線系統(tǒng)的補(bǔ)充，符合甚至降低了現(xiàn)場總線的使用成本，適合高精度及高速度數(shù)據(jù)的傳輸。EtherCAT可以完全兼容以太網(wǎng)，將因特網(wǎng)技術(shù)嵌入到簡單設(shè)備中，并最大化地利用以太網(wǎng)提供的寬帶，是一種具有出色的實(shí)時(shí)性能且成本低廉的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種基于EtherCAT總線的貼片機(jī)控制系統(tǒng)，利用EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)的上述優(yōu)勢，可以用于高速高精度貼片機(jī)的高速數(shù)據(jù)傳輸與實(shí)時(shí)定位。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種基于EtherCAT總線的貼片機(jī)控制系統(tǒng)，包括上位操作中心、下位運(yùn)動(dòng)控制中心和視覺處理中心；所述上位操作中心作為主站通過EtherCAT總線與下位運(yùn)動(dòng)控制中心和視覺處理中心這兩個(gè)分站連接；所述下位運(yùn)動(dòng)控制中心包含多個(gè)分控制器，每個(gè)分控制器通過I/O模塊與現(xiàn)場控制設(shè)備相連；所述視覺處理中心包含多個(gè)CCD相機(jī)及光源控制器，所述光源控制器與多個(gè)光源相連。
[0005]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述上位操作中心包括EtherCAT主站接口單元、中央處理單元、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和顯示設(shè)備。
[0006]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述下位運(yùn)動(dòng)控制中心包括EtherCAT從站接口單元和主控CPU單元，主控CPU單元能單獨(dú)控制與I/O模塊相連的現(xiàn)場控制設(shè)備，同時(shí)通過PC/104總線擴(kuò)展分控制器，分控制器分別能控制現(xiàn)場控制設(shè)備。
[0007]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述視覺處理中心包括EtherCAT從站接口單元、圖像采集控制單元和圖像處理單元；圖像采集控制單元控制CCD相機(jī)和光源的活動(dòng)，采集圖像信息并送入圖像處理單元；圖像處理單元根據(jù)采集的圖像做運(yùn)算處理，并將結(jié)果通過EtherCAT從站接口單元傳遞給EtherCAT主站接口單元。
[0008]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:其工作流程為:所述上位操作中心提供人機(jī)交互、控制命令發(fā)送、系統(tǒng)狀態(tài)顯示功能；所述下位運(yùn)動(dòng)控制中心接受控制命令，控制與多個(gè)分控制器的I/O模塊連接的現(xiàn)場控制設(shè)備，并將現(xiàn)場控制設(shè)備狀態(tài)回傳上位操作中心；所述視覺處理中心提供對相機(jī)和光源的控制及對采集的圖像處理，將貼裝過程中的偏差值反饋至上位操作中心。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明采用EtherCAT網(wǎng)絡(luò)協(xié)議使得構(gòu)建的貼片機(jī)控制系統(tǒng)通信高效快速，滿足高速貼裝過程中的數(shù)據(jù)運(yùn)算傳送時(shí)間要求，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高速高精控制。
【附圖說明】
[0010]圖1是基于EtherCAT總線的貼片機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是貼裝簡單流程圖；
圖3是上位操作中心內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是下位運(yùn)動(dòng)控制中心結(jié)構(gòu)圖；
圖5是視覺處理中心內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是控制器I/O模塊與外圍器件連接圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0012]請參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例中，一種基于EtherCAT總線的貼片機(jī)控制系統(tǒng)，包括上位操作中心、下位運(yùn)動(dòng)控制中心和視覺處理中心；上位操作中心作為主站通過EtherCAT總線與下位運(yùn)動(dòng)控制中心和視覺處理中心這兩個(gè)分站連接，提供人機(jī)交互、控制命令發(fā)送、狀態(tài)顯示等交互功能；下位運(yùn)動(dòng)控制中心除了其本身直接連接I/O模塊控制現(xiàn)場控制設(shè)備，并且通過PC/104總線與多個(gè)分控制器相連，每個(gè)分控制器通過I/O模塊與現(xiàn)場控制設(shè)備相連。視覺處理中心包含多個(gè)CXD相機(jī)、光源控制器及其控制的光源。
[0013]請參閱圖2，根據(jù)貼裝過程，整個(gè)控制流程為:上位操作中心發(fā)送控制命令至下位運(yùn)動(dòng)控制中心和視覺處理中心這兩個(gè)分站；下位運(yùn)動(dòng)控制中心根據(jù)接收的運(yùn)動(dòng)控制命令，其自身和分控制器一起協(xié)同控制伺服電機(jī)等設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，并將結(jié)果反饋至上位操作中心和視覺處理中心，同時(shí)視覺處理中心根據(jù)下位運(yùn)動(dòng)控制中心的反饋要求，控制觸發(fā)光源和CCD相機(jī)，采集圖像并處理，將處理結(jié)果反饋至上位操作中心；由上位操作中心將視覺的反饋處理結(jié)果傳送給下位運(yùn)動(dòng)控制中心，下位運(yùn)動(dòng)控制中心將誤差補(bǔ)償值加入到控制中去，進(jìn)而減少補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)誤差。
[0014]請參閱圖3，上位操作中心包括EtherCAT主站接口單元、中央處理單元、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、顯示設(shè)備等外圍設(shè)備；EtherCAT主站接口單元負(fù)責(zé)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制命令、狀態(tài)數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)的傳輸，中央處理單元通過EtherCAT主站接口單元進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的控制與監(jiān)視。
[0015]請參閱圖4，下位運(yùn)動(dòng)控制中心主要包括主控CPU單元和EtherCAT從站接口單元；主控CPU單元可單獨(dú)控制與I/O模塊相連的現(xiàn)場控制設(shè)備，同時(shí)通過PC/104總線擴(kuò)展分控制器，分控制器分別可控制現(xiàn)場控制設(shè)備。
[0016]請參閱圖5，視覺處理中心包括EtherCAT從站接口單元、圖像采集控制單元和圖像處理單元；圖像采集控制單元控制C⑶相機(jī)和光源的活動(dòng)，采集圖像信息并送入圖像處理單元；圖像處理單元根據(jù)采集的圖像做運(yùn)算處理，并將結(jié)果通過EtherCAT從站接口單元傳遞給EtherCAT主站接口單元。
[0017]請參閱圖6，控制器I/O模塊與外圍器件連接圖?？刂破鱅/O模塊提供與控制器和現(xiàn)場控制設(shè)備的接口，主要包括伺服電機(jī)接口(如圖#1_CN1)、電機(jī)急停接口、電源和其他外圍設(shè)備(如控制氣路電磁閥、傳感器等)接口。
[0018]本發(fā)明采用EtherCAT網(wǎng)絡(luò)協(xié)議使得構(gòu)建的貼片機(jī)控制系統(tǒng)通信高效快速，滿足高速貼裝過程中的數(shù)據(jù)運(yùn)算傳送時(shí)間要求，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高速高精控制。
[0019]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
[0020]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于EtherCAT總線的貼片機(jī)控制系統(tǒng)，包括上位操作中心、下位運(yùn)動(dòng)控制中心和視覺處理中心，其特征在于，所述上位操作中心作為主站通過EtherCAT總線與下位運(yùn)動(dòng)控制中心和視覺處理中心這兩個(gè)分站連接；所述下位運(yùn)動(dòng)控制中心包含多個(gè)分控制器，每個(gè)分控制器通過I/O模塊與現(xiàn)場控制設(shè)備相連；所述視覺處理中心包含多個(gè)CCD相機(jī)及光源控制器，所述光源控制器與多個(gè)光源相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于EtherCAT總線的貼片機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述上位操作中心包括EtherCAT主站接口單元、中央處理單元、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和顯示設(shè)備。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于EtherCAT總線的貼片機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述下位運(yùn)動(dòng)控制中心包括EtherCAT從站接口單元和主控CPU單元，主控CPU單元能單獨(dú)控制與I/O模塊相連的現(xiàn)場控制設(shè)備，同時(shí)通過PC/104總線擴(kuò)展分控制器，分控制器分別能控制現(xiàn)場控制設(shè)備。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于EtherCAT總線的貼片機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述視覺處理中心包括EtherCAT從站接口單元、圖像采集控制單元和圖像處理單元；圖像采集控制單元控制C⑶相機(jī)和光源的活動(dòng)，采集圖像信息并送入圖像處理單元；圖像處理單元根據(jù)采集的圖像做運(yùn)算處理，并將結(jié)果通過EtherCAT從站接口單元傳遞給EtherCAT主站接□單元。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的基于EtherCAT總線的貼片機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，其工作流程為:所述上位操作中心提供人機(jī)交互、控制命令發(fā)送、系統(tǒng)狀態(tài)顯示功能；所述下位運(yùn)動(dòng)控制中心接受控制命令，控制與多個(gè)分控制器的I/O模塊連接的現(xiàn)場控制設(shè)備，并將現(xiàn)場控制設(shè)備狀態(tài)回傳上位操作中心；所述視覺處理中心提供對相機(jī)和光源的控制及對采集的圖像處理，將貼裝過程中的偏差值反饋至上位操作中心。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于EtherCAT總線的貼片機(jī)控制系統(tǒng)，包括上位操作中心、下位運(yùn)動(dòng)控制中心和視覺處理中心；上位操作中心提供人機(jī)交互、控制命令發(fā)送、狀態(tài)顯示等交互功能；下位運(yùn)動(dòng)控制中心接受控制命令，控制伺服電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)及各種傳感器狀態(tài)監(jiān)視；視覺處理中心對采集的圖像處理，返回貼裝器件位置的偏差值。上位操作中心作為主站通過EtherCAT總線與下位運(yùn)動(dòng)控制中心和視覺處理中心這兩個(gè)分站連接。本發(fā)明采用EtherCAT網(wǎng)絡(luò)協(xié)議使得構(gòu)建的貼片機(jī)控制系統(tǒng)通信高效快速，滿足高速貼裝過程中的數(shù)據(jù)運(yùn)算傳送時(shí)間要求，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高速高精控制。
【IPC分類】H05K3/30
【公開號(hào)】CN105163510
【申請?zhí)枴緾N201510513469
【發(fā)明人】駱敏舟, 盧林林, 孫鵬, 孫繼斌, 莊曉明, 葉曉東
【申請人】中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院, 常州先進(jìn)制造技術(shù)研究所
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月20日