TS-320L高速高精度贴片机供料控制系统设计和实现

摘要

随着中国电子制造业的迅速发展，国内对表面贴装技术（Surface Mount Technology，简称SMT）贴片机需求的持续攀升，以及国外对SMT贴片机设备的技术垄断，使得市场价格居高不下，企业生产成本过高。因此，研发拥有自主知识产权的国产高精度超高速贴片机成为当前我国制造行业的一项重要的使命。供料器作为贴片机中用于输送贴装元件的重要部件，其供料的速度和精度对贴片机的贴装精度有直接影响。如果供料器不能保证供料精度及供料效率，将导致产品不合格率上升，严重影响产品质量。　　供料控制系统对供料器供料精度及供料效率有直接影响因素，然而国内对供料控制系统缺乏系统的研究，因此，在先进制造领域开展高速高精度贴片机供料控制系统的设计和实现具有巨大的工程应用前景。　　本文针对企业中的实际问题——如何提高供料控制系统供料精度及供料效率的问题——展开研究，研究内容主要包括以下几个方面：　　（1）设计了供料控制系统。在现有供料器结构的基础上，加入了供料位置检测模块，利用光电编码器实现供料位置的实时检测，并设计了相关的位置检测电路与控制软件程序，保证了供料系统在高速下供料时的供料精度。　　（2）研究设计了供料控制系统硬件系统。供料控制系统硬件电路由控制和通信模块两大模块组成，其中控制模块包括微型处理器、供料速度控制电路及供料位置控制电路；通信模块包括供料器的主控单元与通信单元相互之间的通信、供料系统与高速高精度贴片机相互之间的通信，实现了控制系统所要求的硬件功能。　　（3）研究设计了供料控制系统的软件系统。针对现有供料系统在高速下的容易出现“失步”现象的问题，研究了基于插补算法与加减速算法相结合、并配合PID闭环控制的复合控制算法，解决了“失步”问题。在此基础上，完成了整个供料器控制系统的软件的设计，包括控制模块、通信模块和人机交互界面三大部分，最终实现了整个供料控制系统的高速高精度控制。　　（4）实现了供料控制系统的硬件和软件联调，并在高速高精度贴片机上进行测试试验，验证供料控制系统的稳定性、供料的速率以及精度。试验结果表明：对0402封装的电阻在贴片机上面供料控制系统供料速率为52000片/小时，相比同类型的供料控制系统供料速度提高了6.7%，供料精度控制在±0.03mm以内；对0603封装的电阻在贴片机上供料控制系统供料速率为36000片/小时，相比同类型的供料控制系统供料速度提高了8%，供料精度控制在±0.06mm以内，达到高速高精度贴片机的贴片精度的要求。　　本文所设计的供料控制系统结构合理、稳定性高，为供料控制系统的研究打下了非常好的基础。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 TS-320L高速贴片机及其供料器概述

1.3 国内外研究现状及发展趋势

1.4 课题来源与主要研究内容

第二章 TS-320L高速贴片机供料控制系统总体设计

2.1 供料器功能的介绍

2.2 TS-320L高速贴片机供料控制系统设计要求

2.3 供料控制系统方案设计

2.4 供料控制系统的工作流程

2.5 本章小结

第三章 贴片机供料控制系统硬件设计

3.1 硬件设计原则

3.2 控制系统硬件电路的设计

3.3 供料器主控制单元设计

3.5 通信控制单元的设计

3.6 供料器及控制系统电源设计

3.7 PCB板噪声分析及抗干扰设计

3.8 本章小结

第四章 贴片机供料控制系统软件设计

4.1 基于MDK的软件设计方法

4.2 控制系统软件整体设计

4.3 人机交互及主程序设计

4.4 供料器速度控制算法及程序设计

4.5 通信协议及程序设计

4.6 其它程序设计

4.7 本章小结

第五章 贴片机供料控制系统的调试及应用试验

5.1 供料控制系统调试

5.2 供料控制系统在TS-320L高速贴片机中应用试验

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文与科研情况