專(zhuān)利名稱(chēng)：兩軸全自動(dòng)高速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
兩軸全自動(dòng)高速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型是有關(guān)于點(diǎn)膠機(jī)器人的技術(shù)領(lǐng)域，且特別是有關(guān)于兩軸全自動(dòng)高速點(diǎn) 膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)。[0002]背景技術(shù)[0003]在高技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式已日趨落后，新型的自動(dòng)化生產(chǎn)將成 為新世紀(jì)接受市場(chǎng)挑戰(zhàn)的重要方式。自動(dòng)化不僅是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的手段，對(duì)企業(yè)未來(lái)的 長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略起著重要的作用。由于機(jī)器人是新型的自動(dòng)化的主要工具，工業(yè)機(jī)器人及其 應(yīng)用工程的開(kāi)發(fā)，將機(jī)器人變?yōu)橹苯由a(chǎn)力，它在改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，提高生產(chǎn)率及對(duì)市 場(chǎng)的適應(yīng)能力方面顯示出極大的優(yōu)越性。同時(shí)它將人從惡劣危險(xiǎn)的工作環(huán)境中替換出來(lái)， 進(jìn)行文明生產(chǎn)，這對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步都具有重大意義。隨著制造業(yè)對(duì)機(jī)器人裝備 的需求及綠色環(huán)保和改善勞動(dòng)者的工作環(huán)境要求越來(lái)越高，專(zhuān)門(mén)對(duì)流體進(jìn)行控制，并將流 體點(diǎn)滴、涂覆于產(chǎn)品表面或產(chǎn)品內(nèi)部的自動(dòng)化機(jī)器點(diǎn)膠機(jī)器人隨即產(chǎn)生。[0004]點(diǎn)膠機(jī)器人主要用于產(chǎn)品工藝中的膠水、油漆以及其他液體精確點(diǎn)、注、涂、點(diǎn)滴 到每個(gè)產(chǎn)品精確位置，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)打點(diǎn)、畫(huà)線(xiàn)、圓型或弧型?！包c(diǎn)膠機(jī)器人”的研究開(kāi)發(fā)將 對(duì)我國(guó)制鞋行業(yè)、PCB板綁定封膠、IC封膠、PDA封膠、IXD封膠、IC封裝、IC粘接等行 業(yè)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。有的時(shí)候，點(diǎn)膠機(jī)器人只是需要反復(fù)在一條直線(xiàn)上或 者一個(gè)二維的平面上進(jìn)行簡(jiǎn)單的直線(xiàn)或圓弧涂膠或者是按照一定的規(guī)律對(duì)一些位置進(jìn)行 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的涂膠，這個(gè)時(shí)候一臺(tái)兩軸的點(diǎn)膠機(jī)器人可以很快的完成上述動(dòng)作。一臺(tái)完整的兩 軸點(diǎn)膠機(jī)器人大致分為以下幾個(gè)部分[0005]I)電機(jī)執(zhí)行電機(jī)是點(diǎn)膠機(jī)器人的動(dòng)力源，它根據(jù)微處理器的指令來(lái)執(zhí)行點(diǎn)膠機(jī) 器人在加工部件二維的平面上行走的相關(guān)動(dòng)作；[0006]2)算法算法是點(diǎn)膠機(jī)器人的靈魂，點(diǎn)膠機(jī)器人必須采用一定的智能算法才能準(zhǔn) 確快速的從一點(diǎn)到達(dá)另外一點(diǎn)，形成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，或曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；[0007]3)微處理器微處理器是點(diǎn)膠機(jī)器人的核心部分，是點(diǎn)膠機(jī)器人的大腦，點(diǎn)膠機(jī)器 人所有的信息，包括膠點(diǎn)大小，位置信息，和電機(jī)狀態(tài)信息等都需要經(jīng)過(guò)微處理器處理并做 出相應(yīng)的判斷。[0008]點(diǎn)膠機(jī)器人結(jié)合了多學(xué)科知識(shí)，對(duì)于提升在校學(xué)生的動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和 創(chuàng)新能力，促進(jìn)學(xué)生課堂知識(shí)的消化和擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面都非常有幫助。點(diǎn)膠機(jī)器人技術(shù) 的開(kāi)展可以培養(yǎng)大批相關(guān)領(lǐng)域的人才，進(jìn)而促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。但是 由于國(guó)內(nèi)研發(fā)此點(diǎn)膠機(jī)器人的單位較少，相對(duì)研發(fā)水平比較落后，研發(fā)的兩軸點(diǎn)膠機(jī)器人 伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，如圖1，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行發(fā)現(xiàn)存在著很多安全問(wèn)題，即[0009]( I)在點(diǎn)膠初期，都是人工運(yùn)動(dòng)點(diǎn)膠閥到起始位置，然后僅僅依靠人眼進(jìn)行初始位 置的校正，使得精確度大大降低；[0010](2)作為點(diǎn)膠機(jī)器人的電源采用的是一般交流電源整流后的直流電源，當(dāng)突然停 電時(shí)會(huì)使整個(gè)點(diǎn)膠運(yùn)動(dòng)失?。籟0011](3)作為點(diǎn)膠機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用的是步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)常會(huì)遇到丟失脈沖的問(wèn)題出現(xiàn)，導(dǎo)致對(duì)位置的記憶出現(xiàn)錯(cuò)誤；[0012](4)由于采用步進(jìn)電機(jī)，使得機(jī)體發(fā)熱比較嚴(yán)重，有的時(shí)候需要進(jìn)行散熱；[0013](5)由于采用步進(jìn)電機(jī)，使得系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械噪聲大大增加，不利于環(huán)境保護(hù)；[0014](6)由于采用步進(jìn)電機(jī)，其電機(jī)本體一般都是多相結(jié)構(gòu)，控制電路需要采用多個(gè)功 率管，使得控制電路相對(duì)比較復(fù)雜，并且增加了控制器價(jià)格；[0015](7)由于采用步進(jìn)電機(jī)，使得系統(tǒng)一般不適合在高速運(yùn)行；[0016](8)由于采用步進(jìn)電機(jī)，使得系統(tǒng)的力矩相對(duì)較??；[0017](9)由于控制不當(dāng)?shù)脑?，?dǎo)致有的時(shí)候步進(jìn)電機(jī)產(chǎn)生共振；[0018]( 10)相對(duì)采用的都是一些體積比較大的插件元器件，使得自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)器人控制系 統(tǒng)占用較大的空間，重量相對(duì)都比較重；[0019](11)由于受周?chē)h(huán)境不穩(wěn)定因素干擾，單片機(jī)控制器經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)異常，引起點(diǎn)膠 機(jī)器人失控，抗干擾能力較差；[0020](12)對(duì)于點(diǎn)膠機(jī)器人的點(diǎn)膠過(guò)程來(lái)說(shuō)，一般要求其兩個(gè)電機(jī)的PWM控制信號(hào)要同 步，由于受單片機(jī)計(jì)算能力的限制，單一單片機(jī)伺服系統(tǒng)很難滿(mǎn)足這一條件，使得點(diǎn)膠機(jī)器 人點(diǎn)膠量不一致，特別是對(duì)于快速行走時(shí)；[0021](13)由于受單片機(jī)容量和算法影響，點(diǎn)膠機(jī)器人對(duì)膠點(diǎn)的信息沒(méi)有存儲(chǔ)，當(dāng)遇到 掉電情況時(shí)所有的信息將消失，這使得整個(gè)點(diǎn)膠過(guò)程要重新開(kāi)始；[0022](14)點(diǎn)膠系統(tǒng)一旦開(kāi)始，就要完成整個(gè)點(diǎn)膠運(yùn)動(dòng)，中間沒(méi)有任何暫停或緩沖的占.[0023](15)由于點(diǎn)膠機(jī)器人要頻繁的關(guān)閉和啟動(dòng)，加重了單片機(jī)的工作量，單一的單片 機(jī)無(wú)法滿(mǎn)足自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)器人快速啟動(dòng)和停止的要求；[0024](16)在所有的點(diǎn)膠過(guò)程中，沒(méi)有對(duì)點(diǎn)膠過(guò)的結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)觀(guān)測(cè)和補(bǔ)償，有的時(shí)候 使得整個(gè)曲線(xiàn)上膠量不一致，然后采用人工二次補(bǔ)膠。[0025]為了滿(mǎn)足高速、高效生產(chǎn)的需要，必須對(duì)現(xiàn)有的基于單片機(jī)控制的兩軸自動(dòng)點(diǎn)膠 機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，尋求一種高速、高效的點(diǎn)膠伺服系統(tǒng)。實(shí)用新型內(nèi)容[0026]針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種兩軸全自動(dòng)高速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控 制系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中兩軸點(diǎn)膠機(jī)器人控制系統(tǒng)高速和高效性能差的缺陷。[0027]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種兩軸全自動(dòng) 高速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)，包括電池、交流電源、第一信號(hào)處理器、第二信號(hào)處理器、處 理器單元、圖像采集單元、第一高速直流電機(jī)、第二高速直流電機(jī)以及點(diǎn)膠機(jī)器人，所述的 第一信號(hào)處理器通過(guò)交流電源或者電池單獨(dú)提供電流驅(qū)動(dòng)所述的處理器單元，所述的處理 器單元分別發(fā)出第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)，所述的第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)分別 控制所述的第二高速直流電機(jī)和第一高速直流電機(jī)，通過(guò)所述的第一高速直流電機(jī)的第二 控制信號(hào)和通過(guò)所述的第二高速直流電機(jī)的第一控制信號(hào)經(jīng)過(guò)第二信號(hào)處理器合成之后， 控制點(diǎn)膠機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，所述的處理器單元還連接至圖像采集單元。[0028]在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的處理器單元為一雙核處理器，包括DSP 處理器、FPGA處理器以及設(shè)于DSP處理器和FPGA處理器的上位機(jī)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，所述的上位機(jī)系統(tǒng)包括人機(jī)界面模塊、路徑讀取模塊以及在線(xiàn)輸出模塊，所述的運(yùn)動(dòng)控制系 統(tǒng)包括伺服控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、I/O控制模塊以及圖像采集單元，其中，DSP處理器用 于控制人機(jī)界面模塊、路徑讀取模塊、在線(xiàn)輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、I/O控制模塊以及圖像 采集單元，F(xiàn)PGA處理器用于控制伺服控制模塊，且DSP處理器及FPGA處理器之間實(shí)時(shí)進(jìn)行 數(shù)據(jù)交換和調(diào)用。[0029]在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的處理器單元進(jìn)一步與高速直流電機(jī)的輸 出端連接。[0030]在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的伺服控制模塊還包括轉(zhuǎn)換模塊，所述的 轉(zhuǎn)換模塊用于把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。[0031]在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的伺服控制模塊還包括編碼器模塊，所述 的編碼器模塊用于檢測(cè)點(diǎn)膠機(jī)器人的實(shí)際轉(zhuǎn)速，判斷是否符合速度要求，是否過(guò)快或過(guò)慢， 并發(fā)出控制信號(hào)。[0032]在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的伺服控制模塊還包括電流模塊，所述的 電流模塊用于調(diào)整電池的供電功率達(dá)到點(diǎn)膠機(jī)器人需要的范圍。[0033]在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的伺服控制模塊還包括速度模塊，所述的 速度模塊與編碼器模塊通訊連接，當(dāng)編碼器模塊檢測(cè)點(diǎn)膠機(jī)器人實(shí)際轉(zhuǎn)速過(guò)快或過(guò)慢，速 度模塊根據(jù)編碼器模塊檢測(cè)的結(jié)果來(lái)調(diào)節(jié)點(diǎn)膠機(jī)器人實(shí)際轉(zhuǎn)速。[0034]在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的伺服控制模塊還包括位移模塊，所述的 位移模塊用于檢測(cè)點(diǎn)膠機(jī)器人是否到達(dá)既定位移，如果離既定過(guò)遠(yuǎn)，發(fā)出加速指令至控制 器；如果離既定位移過(guò)近，則發(fā)出減速指令至控制器。[0035]本實(shí)用新型的兩軸全自動(dòng)高速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)，為了提高運(yùn)算速度，保 證兩軸全自動(dòng)高速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，本實(shí)用新型在單片的DSP 處理器中引入FPGA處理器，形成基于DSP+FPGA的雙核處理器，此處理器把原有的單片機(jī)實(shí) 現(xiàn)的多控制器系統(tǒng)集中設(shè)計(jì)，并充分考慮電池在這個(gè)系統(tǒng)的作用，實(shí)現(xiàn)單一控制器同步控 制兩軸的功能，把兩軸全自動(dòng)高速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)中工作量最大的兩軸伺服系統(tǒng) 交給FPGA處理器控制，充分發(fā)揮FPGA處理器數(shù)據(jù)處理速度較快的特點(diǎn)，而人機(jī)界面模塊、 路徑讀取模塊、在線(xiàn)輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、I/O控制模塊以及圖像采集單元等功能交給 DSP處理器控制，這樣就實(shí)現(xiàn)了 DSP處理器與FPGA處理器的分工，把DSP處理器從繁重的工 作量中解脫出來(lái)，抗干擾能力大大增強(qiáng)。


[0036]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中兩軸點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)的原理圖；[0037]圖2為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的兩軸全自動(dòng)高速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)的原 理圖；[0038]圖3為圖2中處理器單元的方框圖；[0039]圖4為點(diǎn)膠機(jī)器人的速度運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)。
具體實(shí)施方式
[0040]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍做出更為清楚明確 的界定。[0041]隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)集成芯片制造技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，數(shù)字信號(hào)處理芯 片(DSP)由于其快速的計(jì)算能力，不僅廣泛應(yīng)用于通信與視頻信號(hào)處理，也逐漸應(yīng)用在 各種高級(jí)的控制系統(tǒng)中。TMS320F2812是美國(guó)TI公司推出的C2000平臺(tái)上的定點(diǎn)32位 DSP處理器，適合用于工業(yè)控制，電機(jī)控制等，用途廣泛。運(yùn)行時(shí)鐘也快可達(dá)150MHz，處理性 能可達(dá)150MIPS，每條指令周期6. 67ns，IO 口豐富，對(duì)用戶(hù)一般的應(yīng)用來(lái)說(shuō)足夠了，兩個(gè)串 口。具有12位的0 3. 3v的AD轉(zhuǎn)換等。具有片內(nèi)128kX16位的片內(nèi)FLASH，18K X 16位 的SRAM，一般的應(yīng)用系統(tǒng)可以不要外擴(kuò)存儲(chǔ)器。加上獨(dú)立的算術(shù)邏輯單元，擁有強(qiáng)大的數(shù)字 信號(hào)處理能力。此外，大容量的RAM被集成到該芯片內(nèi)，可以極大地簡(jiǎn)化外圍電路設(shè)計(jì)，降 低系統(tǒng)成本和系統(tǒng)復(fù)雜度，也大大提高了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)處理能力。[0042]基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)及現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)技術(shù)的硬件實(shí)現(xiàn)方 法是最近幾年出現(xiàn)了一種全新的設(shè)計(jì)思想。雖然FPGA本身只是標(biāo)準(zhǔn)的單元陣列，沒(méi)有一般 的集成電路所具有的功能，但用戶(hù)可以根據(jù)自己的設(shè)計(jì)需要，通過(guò)特定的布局布線(xiàn)工具對(duì) 其內(nèi)部進(jìn)行重新組合連接，在最短的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出自己的專(zhuān)用集成電路，這樣就減小成本、 縮短開(kāi)發(fā)周期。由于FPGA處理器采用軟件化的設(shè)計(jì)思想實(shí)現(xiàn)硬件電路的設(shè)計(jì)，這樣就使得 基于FPGA處理器設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有良好的可復(fù)用和修改性，這種全新的設(shè)計(jì)思想已經(jīng)逐漸 應(yīng)用在高性能的交流驅(qū)動(dòng)控制上，并快速發(fā)展。[0043]如圖2所示，為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的兩軸全自動(dòng)高速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系 統(tǒng)的原理圖。本實(shí)施例中，兩軸全自動(dòng)高速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)包括電池、交流電源、 第一信號(hào)處理器、第二信號(hào)處理器、處理器單元、圖像采集單元、第一高速直流電機(jī)、第二高 速直流電機(jī)以及點(diǎn)膠機(jī)器人。其中，所述電池為鋰離子電池，是一種供電裝置，為整個(gè)系統(tǒng) 的工作提供工作電壓。[0044]本實(shí)用新型中，所述的第一信號(hào)處理器通過(guò)交流電源或者電池單獨(dú)提供電流驅(qū)動(dòng) 所述的處理器單元，所述的處理器單元分別發(fā)出第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)，所述的第 一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)分別控制所述的第二高速直流電機(jī)和第一高速直流電機(jī)，通過(guò) 所述的第一高速直流電機(jī)的第二控制信號(hào)和通過(guò)所述的第二高速直流電機(jī)的第一控制信 號(hào)經(jīng)過(guò)第二信號(hào)處理器合成之后，控制點(diǎn)膠機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，所述的處理器單元還連接至圖 像米集單兀。[0045]本實(shí)用新型為克服現(xiàn)有技術(shù)中單片機(jī)不能滿(mǎn)足兩軸點(diǎn)膠機(jī)器人行走的穩(wěn)定性和 快速性的要求，舍棄了國(guó)產(chǎn)點(diǎn)膠機(jī)器人所采用的單片機(jī)的工作模式，提供了 DSP+FPGA處理 器的全新控制模式，控制板以FPGA處理器為處理核心，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的實(shí)時(shí)處理，把DSP處 理器從復(fù)雜的工作當(dāng)中解脫出來(lái)，實(shí)現(xiàn)部分的信號(hào)處理算法和響應(yīng)中斷，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和 存儲(chǔ)實(shí)時(shí)信號(hào)。[0046]請(qǐng)參閱圖3，所述處理器單元為一雙核處理器，其包括DSP處理器及FPGA處理器， 二者可相互通訊，實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和調(diào)用。所述的處理器單元還包括設(shè)于DSP處理器和 FPGA處理器的上位機(jī)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，所述的上位機(jī)系統(tǒng)包括人機(jī)界面模塊、路徑讀 取模塊以及在線(xiàn)輸出模塊，所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括伺服控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、I/O控 制模塊以及圖像采集單元。其中，DSP處理器用于控制人機(jī)界面模塊、路徑讀取模塊、在線(xiàn)輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、I/O控制模塊以及圖像采集單元，F(xiàn)PGA處理器用于控制伺服控制 模塊。[0047]上位機(jī)系統(tǒng)包括人機(jī)界面模塊、路徑讀取模塊以及在線(xiàn)輸出模塊。人機(jī)界面模塊 包括開(kāi)始/重啟按鍵及功能選擇鍵；路徑讀取模塊用于讀出已經(jīng)已經(jīng)預(yù)設(shè)好的速度，加速 度，位置等參數(shù)設(shè)置；在線(xiàn)輸出模塊用于提示點(diǎn)膠機(jī)器人的工作狀態(tài)，比如是點(diǎn)膠機(jī)器人工 作過(guò)程中或到站狀態(tài)提示。[0048]運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括伺服控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、I/O控制模塊以及圖像采集單 元。其中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊模塊為一存儲(chǔ)器；1/0控制模塊包括RS-232串行接口、ICE端口等； 所述的圖像采集單元用于采集點(diǎn)膠的位置和發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)的情況；伺服控制模塊進(jìn)一步包括 轉(zhuǎn)換模塊、編碼器模塊、電流模塊、速度模塊以及位移模塊。[0049]其中，所述轉(zhuǎn)換模塊包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC, Analog to Digital Converter) 及數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC, Digital to Analog Converter);所述編碼器模塊用于檢測(cè)點(diǎn)膠 機(jī)器人的實(shí)際轉(zhuǎn)速，判斷是否符合速度要求，是否過(guò)快或過(guò)慢，并發(fā)出控制信號(hào)。[0050]所述電流模塊與電池和控制器、轉(zhuǎn)換模塊連接。轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)電池和控制器的電 流，判斷工作功率，并把功率狀況反饋至電池，電流模塊用于調(diào)整電池的供電功率達(dá)到點(diǎn)膠 機(jī)器人需要的范圍。[0051]所述速度模塊與編碼器模塊通訊連接，當(dāng)編碼器模塊檢測(cè)點(diǎn)膠機(jī)器人實(shí)際轉(zhuǎn)速過(guò) 快或過(guò)慢，速度模塊根據(jù)編碼器模塊檢測(cè)的結(jié)果來(lái)調(diào)節(jié)點(diǎn)膠機(jī)器人的實(shí)際轉(zhuǎn)速。[0052]所述位移模塊檢測(cè)點(diǎn)膠機(jī)器人是否到達(dá)既定位移，如果離既定過(guò)遠(yuǎn)，發(fā)出加速指 令至控制器；如果離既定位移過(guò)近，則發(fā)出減速指令至控制器。[0053]對(duì)于處理器單元為一雙核處理器，在電源打開(kāi)狀態(tài)下，點(diǎn)膠機(jī)器人先進(jìn)入自鎖狀 態(tài)，第一高速直流電機(jī)和第二高速直流電機(jī)同時(shí)工作將執(zhí)行機(jī)構(gòu)(包括膠刷和出膠頭)自 動(dòng)移動(dòng)到廢膠回收處，然后自動(dòng)打開(kāi)點(diǎn)膠閥門(mén)膠體自動(dòng)流出，等均勻后自動(dòng)移動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu) 到起始點(diǎn)，此時(shí)圖像采集單元開(kāi)啟，自動(dòng)校正點(diǎn)膠頭與起始點(diǎn)的對(duì)準(zhǔn)位置，點(diǎn)膠機(jī)器人把儲(chǔ) 存的實(shí)際路徑傳輸參數(shù)給控制器中的DSP處理器，DSP處理器把這些環(huán)境參數(shù)轉(zhuǎn)化為點(diǎn)膠 機(jī)器人在指定運(yùn)動(dòng)軌跡下第一高速直流電機(jī)和第二高速直流電機(jī)要運(yùn)行的距離，DSP處理 器然后與FPGA處理器通訊，F(xiàn)PGA處理器再根據(jù)電機(jī)電流和光碼盤(pán)信息處理兩個(gè)獨(dú)立電機(jī) 的伺服控制，并把處理數(shù)據(jù)通訊給DSP處理器，由DSP處理器繼續(xù)處理后續(xù)的運(yùn)行狀態(tài)。[0054]結(jié)合以上描述，上位機(jī)系統(tǒng)包括人機(jī)界面模塊、路徑讀取模塊、在線(xiàn)輸出模塊等功 能；運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括伺服控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、I/o控制模塊以及圖像采集單元等功 能。其中工作量最大的伺服控制模塊交給FPGA處理器控制，其余的包括上位機(jī)系統(tǒng)交給 DSP處理器控制，這樣就實(shí)現(xiàn)了 DSP處理器與FPGA處理器的分工，同時(shí)二者之間也可以進(jìn)行 通訊，實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和調(diào)用。[0055]本實(shí)用新型中兩軸全自動(dòng)高速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)具體的功能實(shí)現(xiàn)如下[0056]I)打開(kāi)電源，自動(dòng)傳送裝置把安裝在夾具上的加工部件自動(dòng)傳送到工作區(qū)域；[0057]2)打開(kāi)電源，在打開(kāi)電源瞬間DSP處理器會(huì)對(duì)電源電壓來(lái)源進(jìn)行判斷，當(dāng)確定是 電池供電時(shí)，如果電池電壓低壓的話(huà)，將封鎖FPGA處理器的PWM波輸出，此時(shí)第一高速直流 電機(jī)和第二高速直流電機(jī)不能工作，同時(shí)電壓傳感器將工作，雙核控制器會(huì)發(fā)出低壓報(bào)警 信號(hào)，人機(jī)界面提示更換電池；[0058]3)啟動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)器人自動(dòng)控制程序，通過(guò)控制器的232串口通訊接口輸入任務(wù)或者 從硬盤(pán)裝載任務(wù)；[0059]4)第一高速直流電機(jī)和第二高速直流電機(jī)同時(shí)工作將執(zhí)行機(jī)構(gòu)(包括膠刷和出 膠頭)移動(dòng)到廢膠回收出，開(kāi)始開(kāi)啟閥門(mén)，然后調(diào)整膠體到均勻狀態(tài)，然后移動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)到 起始點(diǎn)上方，此時(shí)圖像采集單元再次開(kāi)啟，然后通過(guò)圖像采集結(jié)果使得點(diǎn)膠頭對(duì)準(zhǔn)初始位 置，系統(tǒng)開(kāi)始準(zhǔn)備點(diǎn)膠；[0060]5)在出膠信號(hào)有效條件下，控制器調(diào)出點(diǎn)膠機(jī)器人需要行走的路徑，然后傳輸給 FPGA處理器，由FPGA處理器生成點(diǎn)膠機(jī)器人開(kāi)始工作的運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)，保證點(diǎn)膠機(jī)器人平穩(wěn)工 作；[0061]6)為了能夠驅(qū)動(dòng)兩軸點(diǎn)膠機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，本控制系統(tǒng)引入FPGA處理器，由其生成兩 軸電機(jī)運(yùn)動(dòng)的PWM波，但是通過(guò)I/O 口與DSP處理器進(jìn)入實(shí)時(shí)通訊，由DSP處理器控制其 PWM波形的輸出和封鎖；[0062]7)在點(diǎn)膠機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，DSP處理器會(huì)時(shí)刻儲(chǔ)存所經(jīng)過(guò)的距離或者是經(jīng)過(guò) 的點(diǎn)膠點(diǎn)，并根據(jù)這些距離信息確定對(duì)下一個(gè)工作點(diǎn)點(diǎn)膠機(jī)器人兩軸電第一高速直流電機(jī) 和第二高速直流電機(jī)要運(yùn)行的距離，DSP處理器然后與FPGA處理器通訊，傳輸這些參數(shù)給 FPGA處理器，然后由FPGA處理器根據(jù)第一高速直流電機(jī)和第二高速直流電機(jī)分別的電流 和光碼盤(pán)信息生成控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)的速度梯形圖，如圖4所示，這些梯形圖包含的面積就是 點(diǎn)膠機(jī)器人第一高速直流電機(jī)和第二高速直流電機(jī)要運(yùn)行的距離；[0063]8)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中如果點(diǎn)膠機(jī)器人發(fā)現(xiàn)膠點(diǎn)距離求解出現(xiàn)死循環(huán)將向DSP處理器 發(fā)出中斷請(qǐng)求，DSP處理器會(huì)對(duì)中斷做第一時(shí)間響應(yīng)，如果DSP處理器的中斷響應(yīng)沒(méi)有來(lái)得 及處理，點(diǎn)膠機(jī)器人的第一高速直流電機(jī)和第二高速直流電機(jī)將原地自鎖；[0064]9)裝在第一高速直流電機(jī)和第二高速直流電機(jī)上的光碼盤(pán)會(huì)輸出其位置信號(hào)A 和位置信號(hào)B，光碼盤(pán)的位置信號(hào)A脈沖和B脈沖邏輯狀態(tài)每變化一次，F(xiàn)PGA處理器內(nèi)的位 置寄存器會(huì)根據(jù)第一高速直流電機(jī)和第二高速直流電機(jī)的運(yùn)行方向加I或者是減I ;[0065]10)光碼盤(pán)的位置信號(hào)A脈沖和B脈沖和Z脈沖同時(shí)為低電平時(shí)，就產(chǎn)生一個(gè)位置 信號(hào)給FPGA處理器，記錄電機(jī)的絕對(duì)位置，然后換算成點(diǎn)膠機(jī)器人在點(diǎn)膠部件中的具體位 置；[0066]11)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，如果控制器收到了高速點(diǎn)膠命令，控制器會(huì)根據(jù)點(diǎn)膠機(jī)器人在 點(diǎn)膠部件的具體位置和應(yīng)該存在的位置，送相應(yīng)的位置數(shù)據(jù)等給FPGA處理器，F(xiàn)PGA處理器 根據(jù)外圍傳感信號(hào)自動(dòng)調(diào)取相應(yīng)的PID調(diào)節(jié)模式，由FPGA處理器計(jì)算出點(diǎn)膠機(jī)器人的第一 高速直流電機(jī)和第二高速直流電機(jī)需要更新的PWM控制信號(hào)，控制點(diǎn)膠機(jī)器人高速點(diǎn)膠；[0067]12)在點(diǎn)膠過(guò)程中，如果圖像采集單元發(fā)現(xiàn)有任何位置的點(diǎn)膠出現(xiàn)問(wèn)題，數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 模塊記錄下當(dāng)前位置信息，然后控制器根據(jù)點(diǎn)膠機(jī)器人在點(diǎn)膠部件的具體位置，送相應(yīng)的 位置數(shù)據(jù)等給FPGA處理器，然后由FPGA處理器生成點(diǎn)膠機(jī)器人到達(dá)更新點(diǎn)需要的實(shí)際加 速度、速度和位置信號(hào)，然后控制第一高速直流電機(jī)和第二高速直流電機(jī)進(jìn)行二次點(diǎn)膠補(bǔ) 償，然后再回到當(dāng)初寄存下的位置，重新繼續(xù)原有的工作；[0068]13)如果點(diǎn)膠機(jī)器人在運(yùn)行過(guò)程中遇到突然斷電時(shí)，電池會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟立即對(duì)點(diǎn)膠 機(jī)器人進(jìn)行供電，當(dāng)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)，此時(shí)控制器會(huì)立即封鎖FPGA處理器的 PWM波輸出，第一高速直流電機(jī)和第二高速直流電機(jī)停止工作，從而有效地避免了電池大電流放電的發(fā)生；[0069]14)為了方便點(diǎn)膠工作系統(tǒng)加入了自動(dòng)暫停點(diǎn)，如果在點(diǎn)膠過(guò)程中讀到了自動(dòng)暫 停點(diǎn)，DSP處理器會(huì)通知FPGA處理器生成的PWM波可以使點(diǎn)膠機(jī)器人以最大的加速度停車(chē)， 使加工過(guò)程出現(xiàn)自動(dòng)暫停并存儲(chǔ)當(dāng)前信息，直到控制器讀到再次按下“開(kāi)始”按鈕信息才可 以使FPGA處理器重新工作，并調(diào)取存儲(chǔ)信息使點(diǎn)膠機(jī)器人從自動(dòng)暫停點(diǎn)可以繼續(xù)工作；[0070]15)點(diǎn)膠機(jī)器人在運(yùn)行過(guò)程會(huì)時(shí)刻檢測(cè)電池電壓，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)低壓時(shí)，傳感器會(huì)通 知控制器開(kāi)啟并發(fā)出報(bào)警提示，有效地保護(hù)了電池；[0071]16)當(dāng)完成整個(gè)加工部件的點(diǎn)膠運(yùn)動(dòng)后，點(diǎn)膠閥會(huì)停止出膠，然后控制點(diǎn)膠機(jī)器人 走出運(yùn)動(dòng)軌跡；[0072]17)點(diǎn)膠機(jī)器人根據(jù)新的工作部件具體位置，重新設(shè)定位置零點(diǎn)，等待下一周期新 的工作。[0073]本實(shí)用新型兩軸全自動(dòng)高速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)具有的有益效果是[0074]1:加入了圖形采集單元，可以幫助自動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)定位和發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，自動(dòng)化 程度大大提高；[0075]2:由于采用高性能的DSP，使得系統(tǒng)處理速度大大增加，可以很好滿(mǎn)足點(diǎn)膠系統(tǒng) 快速性的要求；[0076]3 :在初期運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由自動(dòng)裝置把點(diǎn)膠閥門(mén)推到初始位置，然后圖像采集單元 開(kāi)啟，幫助點(diǎn)膠頭對(duì)準(zhǔn)初始位置，使得初始位置定位極其精確。[0077]4 :在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，充分考慮了電池在這個(gè)系統(tǒng)中的作用，基于DSP+FPGA雙核控制 器時(shí)刻都在對(duì)點(diǎn)膠機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和運(yùn)算，當(dāng)遇到交流電源斷電時(shí)，電池會(huì)立 即提供能源，避免了自動(dòng)點(diǎn)膠系統(tǒng)伺服系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的失敗，并且在電池提供電源的過(guò)程中，時(shí) 刻對(duì)電池的電流進(jìn)行觀(guān)測(cè)并保護(hù)，避免了大電流的產(chǎn)生，所以從根本上解決了大電流對(duì)電 池的沖擊，避免了由于大電流放電而引起的電池過(guò)度老化現(xiàn)象的發(fā)生；[0078]5 由FPGA處處理器處理點(diǎn)膠機(jī)器人的兩只電機(jī)的獨(dú)立伺服控制，使得控制比較 簡(jiǎn)單，大大提高了運(yùn)算速度，解決了現(xiàn)有技術(shù)中單片機(jī)運(yùn)行較慢的瓶頸，縮短了開(kāi)發(fā)周期 短，并且系統(tǒng)可移植能力強(qiáng)；[0079]6:基本實(shí)現(xiàn)全貼片元器件材料，實(shí)現(xiàn)了單板控制，不僅節(jié)省了控制板占用空間，而 且有利于點(diǎn)膠機(jī)器人體積和重量的減輕；[0080]7 :為了提高運(yùn)算速度和精度，本點(diǎn)膠機(jī)器人采用了高速直流電機(jī)替代了傳統(tǒng)系統(tǒng) 中常用的步進(jìn)電機(jī)，使得運(yùn)算精度大大提高；[0081]8 :由于本控制器采用FPGA處理器處理兩軸伺服系統(tǒng)全部的數(shù)據(jù)與算法，把DSP處 理器從繁重的工作量中解脫出來(lái)，有效地防止點(diǎn)膠機(jī)器人失控，抗干擾能力大大增強(qiáng)；[0082]9 :由于兩路電機(jī)的控制信號(hào)是通過(guò)FPGA處理器輸出，這樣由FPGA處理器可以同 時(shí)輸出PWM調(diào)制信號(hào)和方向信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路可以直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，不僅減輕了 DSP處理器 的負(fù)擔(dān)，簡(jiǎn)化了接口電路，而且省去了 DSP處理器內(nèi)部編寫(xiě)位置、速度控制程序，以及各種 PID算法的麻煩，使得系統(tǒng)的調(diào)試簡(jiǎn)單，并且實(shí)現(xiàn)了兩軸伺服控制的同步性；[0083]10:在點(diǎn)膠機(jī)器人運(yùn)行過(guò)程中，控制器會(huì)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行在線(xiàn)辨識(shí)并利用電機(jī) 力矩與電流的關(guān)系進(jìn)行補(bǔ)償，減少了快速行走時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)矩抖動(dòng)對(duì)自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)器人動(dòng)態(tài)性能 的影響；[0084]11 :在FPGA處理器內(nèi)部伺服控制中，集成了多種PID調(diào)節(jié)模式，可以根據(jù)點(diǎn)膠機(jī)器 人外圍運(yùn)行情況自動(dòng)調(diào)整其內(nèi)部的PID參數(shù)，輕松實(shí)現(xiàn)分段P、ro、PID控制和非線(xiàn)性PID控 制，由于沒(méi)有單片機(jī)參與此運(yùn)算，使得其運(yùn)動(dòng)過(guò)程具有一定的自適應(yīng)的功能，而且運(yùn)算速度 比專(zhuān)用運(yùn)動(dòng)芯片控制的系統(tǒng)高，有利于提高高速點(diǎn)膠系統(tǒng)的點(diǎn)膠速度；[0085]12:由于具有存儲(chǔ)功能，這使得點(diǎn)膠機(jī)器人掉電后可以輕易的調(diào)取已經(jīng)涂膠好的 路徑信息，即使出現(xiàn)故障后也可以輕易的二次點(diǎn)膠；[0086]13:在整個(gè)點(diǎn)膠過(guò)程中，如果圖像采集單元發(fā)現(xiàn)有任何位置或任何膠點(diǎn)出現(xiàn)點(diǎn)膠 問(wèn)題，控制器會(huì)對(duì)上述位置或點(diǎn)膠點(diǎn)進(jìn)行二次補(bǔ)償；[0087]14:由于采用效率更高的高速直流電機(jī)，使得系統(tǒng)的能源利用率更高，有利于節(jié)約 能源。[0088]以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專(zhuān)利范圍，凡是 利用本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在 其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種兩軸全自動(dòng)高速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，包括電池、交流電源、 第一信號(hào)處理器、第二信號(hào)處理器、處理器單元、圖像采集單元、第一高速直流電機(jī)、第二高速直流電機(jī)以及點(diǎn)膠機(jī)器人，所述的第一信號(hào)處理器通過(guò)交流電源或者電池單獨(dú)提供電流驅(qū)動(dòng)所述的處理器單元，所述的處理器單元分別發(fā)出第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)，所述的第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)分別控制所述的第二高速直流電機(jī)和第一高速直流電機(jī)， 通過(guò)所述的第一高速直流電機(jī)的第二控制信號(hào)和通過(guò)所述的第二高速直流電機(jī)的第一控制信號(hào)經(jīng)過(guò)第二信號(hào)處理器合成之后，控制點(diǎn)膠機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，所述的處理器單元還連接至圖像采集單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩軸全自動(dòng)高速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的處理器單元為一雙核處理器，包括DSP處理器、FPGA處理器以及設(shè)于DSP處理器和 FPGA處理器的上位機(jī)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，所述的上位機(jī)系統(tǒng)包括人機(jī)界面模塊、路徑讀取模塊以及在線(xiàn)輸出模塊，所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括伺服控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、I/O控制模塊以及圖像采集單元，其中，DSP處理器用于控制人機(jī)界面模塊、路徑讀取模塊、在線(xiàn)輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、I/O控制模塊以及圖像采集單元，F(xiàn)PGA處理器用于控制伺服控制模塊，且DSP處理器及FPGA處理器之間實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和調(diào)用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩軸全自動(dòng)高速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的伺服控制模塊還包括轉(zhuǎn)換模塊，所述的轉(zhuǎn)換模塊用于把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩軸全自動(dòng)高速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的伺服控制模塊還包括編碼器模塊，所述的編碼器模塊用于檢測(cè)點(diǎn)膠機(jī)器人的實(shí)際轉(zhuǎn)速，判斷是否符合速度要求，是否過(guò)快或過(guò)慢，并發(fā)出控制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩軸全自動(dòng)高速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的伺服控制模塊還包括電流模塊，所述的電流模塊用于調(diào)整電池的供電功率達(dá)到點(diǎn)膠機(jī)器人需要的范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的兩軸全自動(dòng)高速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的伺服控制模塊還包括速度模塊，所述的速度模塊與編碼器模塊通訊連接，當(dāng)編碼器模塊檢測(cè)點(diǎn)膠機(jī)器人實(shí)際轉(zhuǎn)速過(guò)快或過(guò)慢，速度模塊根據(jù)編碼器模塊檢測(cè)的結(jié)果來(lái)調(diào)節(jié)點(diǎn)膠機(jī)器人實(shí)際轉(zhuǎn)速。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩軸全自動(dòng)高速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的伺服控制模塊還包括位移模塊，所述的位移模塊用于檢測(cè)點(diǎn)膠機(jī)器人是否到達(dá)既定位移，如果離既定過(guò)遠(yuǎn)，發(fā)出加速指令至控制器；如果離既定位移過(guò)近，則發(fā)出減速指令至控制器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種兩軸全自動(dòng)高速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)，包括電池、交流電源、第一信號(hào)處理器、第二信號(hào)處理器、處理器單元、圖像采集單元、第一高速直流電機(jī)、第二高速直流電機(jī)以及點(diǎn)膠機(jī)器人，所述的第一信號(hào)處理器通過(guò)交流電源或者電池單獨(dú)提供電流驅(qū)動(dòng)所述的處理器單元，所述的處理器單元分別發(fā)出第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)，所述的第一控制信號(hào)和第二控制信號(hào)分別控制所述的第二高速直流電機(jī)和第一高速直流電機(jī)，通過(guò)所述的第一高速直流電機(jī)的第二控制信號(hào)和通過(guò)所述的第二高速直流電機(jī)的第一控制信號(hào)經(jīng)過(guò)第二信號(hào)處理器合成之后，控制點(diǎn)膠機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，所述的處理器單元還連接至圖像采集單元。
文檔編號(hào)B05C5/00GK202837909SQ201220494139
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者張好明, 王應(yīng)海, 貢亞麗 申請(qǐng)人:蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院