[發明專利]基于雙核控制的單自由度高速錫焊機器人伺服控制系統

無效

• 申請號: 201310129079.3
• 申請日: 2013-04-15
• 公開（公告）號: CN103192392A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 張好明;王應海
• 申請（專利權）人: 蘇州工業園區職業技術學院
• 主分類號: B25J9/18
• 分類號: B25J9/18;B25J9/12
• 代理公司: 蘇州廣正知識產權代理有限公司 32234
• 代理人: 劉述生

技術領域

本發明涉及了一種伺服控制系統，特別是涉及了一種基于雙核控制的單自由度高速錫焊機器人伺服控制系統。

背景技術

在高技術迅猛發展的今天，傳統的生產方式已日趨落后，隨著電子產品的大批量生產，手工采用烙鐵工具逐點焊接PCB板上引腳焊點的方法，再也不能適應市場要求、生產效率與產品質量。新型的自動化焊接生產將成為新世紀接受市場挑戰的重要方式。由于錫焊機器人是新型的自動化的主要工具，直接將機器人變為直接生產力，它在改變傳統的生產模式，提高生產率及對市場的適應能力方面顯示出極大的優越性。同時它將人從惡劣危險的工作環境中替換出來，進行文明生產，這對促進經濟發展和社會進步都具有重大意義。在一些簡單的PCB錫焊動作中，只要求機器人做一種動作，一個方向上的直線往復運動，或者一個方向的旋轉運動，沒有組合運動，單自由度錫焊機器人一般可以完成上述動作。一臺完整的單自由度錫焊機器人大致分為以下幾個部分：

但是由于國內研發此機器人的單位較少，相對研發水平比較落后，研發的自動錫焊機器人長時間運行發現存在著很多安全問題，即：（1）作為自動錫焊機器人的電源采用的是一般交流電源整流后的直流電源，當突然停電時會使整個錫焊運動失敗。（2）作為錫焊機器人的主控芯片，采用的多是8位的單片機，計算能力不夠，導致焊接系統運行速度較慢。（3）基于微處理器+專用運動控制芯片的控制模式一般先有微處理器根據預設位置計算出電機需要的各種預設，然后送給專用芯片進行二次計算生成控制電機的PWM波信號，使得系統計算速度一般也不是很高，而且由于采用了專用的運動控制芯片，無法進行擴展設計，也無法實現各種先進運動控制算法。（4）在基于微處理器+專用運動控制芯片的控制模式中，一般一個專用控制芯片控制一個電機，并且占用大量的微處理器口地址，對于多軸運動的系統來說，要用到復雜的控制技術才可以實現，并且多軸的同步性很難保證。（5）作為自動錫焊機器人的執行機構采用的多是步進電機，經常會遇到丟失脈沖造成電機失步現象發生，導致系統對于焊點出錫不一致。（6）由于執行電機采用步進電機，使得機體發熱比較嚴重，有的時候需要對電機本體進行散熱。（7）由于采用步進電機，使得系統運轉的機械噪聲大大增加，不利于環境保護。（8）由于采用步進電機，其本體一般都是多相結構，控制電路需要采用多個功率管，使得控制電路相對比較復雜，并且增加了控制器價格，并且由于多相之間的來回切換，使得系統的脈動轉矩增大，不利于系統動態性能的提高。（9）由于自動錫焊機器人在焊點間的頻繁點焊，要頻繁的剎車和啟動，加重了單片機的工作量，單一的單片機無法滿足自動錫焊機器人快速啟動和停止的要求。（10）由于受周圍環境不穩定因素干擾，單片機控制器經常會出現異常，引起錫焊機器人失控，抗干擾能力較差。（11）由于受單片機容量和算法影響，普通錫焊機器人對已經經過的焊接點信息沒有存儲，當遇到掉電情況或故障重啟時所有的信息將消失，這使得整個錫焊過程要重新開始或者人工更新路徑信息。（12）在焊接的時候雖然可根據被焊物體的焊點大小來調整送錫量的大小，但是沒有考慮焊點的溫度，導致焊點不一致。（13）在錫焊過程中，忽略了對烙鐵頭的清洗，經常導致因為殘留焊錫而產生焊接不良或焊點污穢的情況發生。

為了滿足高速、高效生產的需要，必須對現有的基于單片機控制的單自由度自動錫焊機器人控制器進行重新設計，尋求一種基于數字信號處理器的高速、高效錫焊伺服系統。

發明內容

本發明主要是針對現在市場的要求，提供了一種具有功能多樣、高效高速的基于雙核控制的單自由度高速錫焊機器人伺服控制系統。

為了實現上述目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種基于雙核控制的單自由度高速錫焊機器人伺服控制系統，其包括人工操作器、中央控制器、電源裝置、速度控制器、送錫量控制器、溫度控制器和伺服電機裝置，所述中央控制器包括數字信號處理芯片和現場可編程門陣列芯片，所述電源裝置包括交流電源和電池，所述現場可編程門陣列芯片上設置有伺服系統生成電路，所述伺服電機裝置包括機器人伺服電機和送錫量伺服電機，所述人工操作器與所述中央控制器相連接，所述伺服系統生成電路與所述伺服電機裝置相連接，所述數字信號處理芯片接收所述送錫量控制器、所述速度控制器和溫度控制器傳來的信息，所述現場可編程門陣列芯片接收所述數字信號處理芯片的信息。

在本發明一個較佳實施例中，所述基于雙核控制的單自由度高速錫焊機器人伺服控制系統采用了貼片式元器件材料。

在本發明一個較佳實施例中，所述伺服電機裝置采用了直流永磁伺服電機裝置。