[發明專利]一種貼片機貼裝頭通用控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201410120181.1
• 申請日: 2014-03-27
• 公開（公告）號: CN103906368B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 陳安;朱園園;胡躍明
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H05K3/30
• 分類號: H05K3/30
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明是基于FPGA(Field?Programmable?Gate?Array，現場可編程門陣列)為核心搭建的嵌入式系統，尤其涉及一種貼片機貼裝頭通用控制系統及其控制方。

背景技術

貼裝頭是貼片機的核心執行部件，是一個復雜的、機械與電氣特性緊密結合的系統。它在控制系統的控制下準確地完成準確快速地拾取元器件，并通過視覺系統自動校正位置，將元器件準確地貼放到指定的位置。貼裝頭的發展是貼片機進步的標志。

現有貼片機貼裝頭控制系統的實現，基本是采用各功能模塊之間互相連接搭建的貼裝頭部電氣系統。比如有控制輸入輸出信號的I/O板卡、視頻圖像采集板卡采集圖像、運動控制板卡控制頭部R軸電機旋轉等。現有的設計方案使系統結構復雜，對貼片機結構設計要求高、成本偏高、系統的穩定性下降、增加了控制軟件的復雜度等。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種功能集成度高、通用性強的貼片機貼裝頭通用控制系統及其控制方法。

本發明通過下述技術方案實現：

一種貼片機貼裝頭通用控制系統，包括FPGA核心處理模塊、圖像采集模塊、視頻解碼模塊、VGA驅動模塊、伺服電機控制模塊、I/O接口模塊、通訊模塊、ADC模塊；

所述FPGA核心處理模塊包括FPGA芯片、存儲器；

所述圖像采集模塊與視頻解碼模塊連接；

所述FPGA芯片分別與存儲器、視頻解碼模塊、VGA驅動模塊、伺服電機控制模塊、I/O接口模塊、通訊模塊、ADC模塊連接。

所述圖像采集模塊包括CCD傳感器、光源；所述CCD傳感器輸出模擬視頻信號給所述視頻解碼模塊。

所述伺服電機控制模塊包括脈沖信號差動線驅動器、脈沖信號差動線接收器；所述伺服電機控制模塊與貼片機貼裝頭上的R軸電機伺服驅動器連接。

所述I/O接口模塊包括光電隔離輸入電路、24/0V輸出驅動電路；所述I/O接口模塊與貼片機貼裝頭上的信號傳感器和電磁閥連接。

所述通訊模塊包括以太網通信模塊、串口通信模塊，所述以太網通信模塊和串口通信模塊分別與貼片機上的計算機連接。

上述貼片機貼裝頭通用控制系統的控制方法，包括如下步驟：

（1）當貼片機處于運行狀態時，圖像采集模塊輸出的模擬視頻信號輸入到視頻解碼模塊，視頻解碼模塊將該模擬視頻信號解碼為數字圖像信號；貼片機貼裝頭通用控制系統根據貼片機發出的控制指令，貼片機貼裝頭通用控制系統控制I/O接口模塊、ADC模塊完成相應的功能任務；

（2）視頻解碼模塊輸出的數字圖像信號輸入到FPGA芯片中，通過用戶在FPGA上實現的圖像采集控制IP?Core邏輯，將該數字圖像信號存儲到存儲器中；

（3）通過用戶在FPGA上實現的VGA顯示控制IP?Core邏輯，將存儲在存儲器中的數字圖像信號通過VGA驅動模塊實時地在顯示器顯示；

（4）當接收到貼片機通過以太網通信模塊發出的糾偏指令和圖像采集同步信號后，通過用戶在FPGA上實現的圖像處理算法IP?Core邏輯對當前圖像采集模塊采集到的一幀圖像進行圖像處理，得到當前貼裝頭吸嘴吸取的芯片的角度偏差；

（5）在每次圖像處理過程中，通過以太網通信模塊將正在處理的圖像傳輸到貼片機；

（6）在圖像處理完畢后，通過用戶在FPGA上實現的伺服電機控制IPCore邏輯，輸出脈沖信號給伺服電機控制模塊，控制R軸伺服電機對芯片的位置偏差進行補償。

本發明相對于現有技術，具有如下的優點及效果：

本發明基于FPGA設計、功能集成度高、通用性強。針對現有貼片機貼裝頭電氣部分的設計和功能需求，將貼片機貼裝頭的所有功能實現都集成到一個系統中，大幅提升了貼片機貼裝頭控制系統的性能，彌補和改進現有相關技術的不足。

本發明實現了貼片機貼裝頭部分的貼裝過程圖像采集和圖像處理、圖像實時顯示、貼裝頭R軸電機運動控制，以及貼裝頭貼裝流程控制功能，無需將圖像采集系統采集的圖像數據，發送到貼片機控制單元處理和顯示，提高了貼片機貼裝頭控制系統的集成度和通用性，降低了貼片機控制軟件復雜度和貼片機系統成本。

附圖說明

圖1是本發明的系統結構框圖。

圖2是本發明的FPGA?SOPC結構圖。

圖3是Mircoblaze微處理器軟核配置結構圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步具體詳細描述。

實施例