[发明专利]一种四轴中速全自动锡焊机器人伺服控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及锡焊机器人技术领域，特别是涉及一种四轴中速全自动锡焊机器人伺服控制系统。

背景技术

在锡焊加工工业中，手工焊接时需要焊工根据眼睛所观察到的实际焊点位置适时地调整焊枪的位置、姿态和行走的速度，以适应焊点及焊接轨迹的变化，因此焊工要有熟练的操作技能、丰富的实践经验和稳定的焊接水平。同时焊接又是一种劳动条件差、烟尘多、热辐射大、危险性高的工作，因此新型的自动化焊接生产将成为新世纪接受市场挑战的重要方式。

一般锡焊加工需要四自由度锡焊机器人，一台完整的五自由度锡焊机器人基本包括电机、算法和微处理器几个部分，但现有的自动锡焊机器人长时间运行存在着很多安全问题：

（1）在锡焊初期，都是人工运动锡焊机器人到起始位置，仅仅依靠人眼进行初始位置的校正，使得焊接精确度大大降低。

（2）自动锡焊机器人的电源采用的是一般交流电源整流后的直流电源，当突然停电时会使整个锡焊运动失败。

（3）锡焊机器人的主控芯片采用的多是8位的单片机，计算能力不够，导致焊接系统运行速度较慢。由于自动锡焊机器人在焊点间的频繁点焊，要频繁的刹车和启动，加重了单片机的工作量，单一的单片机无法满足自动锡焊机器人快速启动和停止的要求。受周围环境不稳定因素干扰，单片机控制器经常会出现异常，引起锡焊机器人失控，抗干扰能力较差。

（4）自动锡焊机器人的执行机构采用的多是步进电机，经常会遇到丢失脉冲造成电机失步现象发生，导致系统对于焊点出锡量不一致。步进电机会使机体发热比较严重，有的时候需要对电机本体进行散热，系统运转的机械噪声大大增加，不利于环境保护。步进电机一般都是多相结构，控制电路需要采用多个功率管，使得控制电路相对比较复杂，并且增加了控制器价格，并且由于多相之间的来回切换，使得系统的脉动转矩增大，不利于系统动态性能的提高。

（5）受单片机容量和算法影响，普通锡焊机器人对已经经过的焊接点信息没有存储，当遇到掉电情况或故障重启时所有的信息将消失，这使得整个锡焊过程要重新开始或者人工更新路径信息。

（6）在焊接的时候虽然可根据被焊物体的焊点大小来调整送锡量的大小，但是没有考虑焊点的温度，导致焊点不一致。在锡焊过程中，忽略了对烙铁头的清洗，经常导致因为残留焊锡而产生焊接不良或焊点污秽的情况发生。在焊接过程中，对烙铁头采用人工清洗的方式，由于烙铁头的温度较高，有的时候会误伤到人。在焊接过程中，如果发现任何焊点有焊接质量问题，需要开启人机界面上的暂停点设置，然后人工二次补焊，使得自动化程度大大降低。

（7）对于四自由度锡焊机器人的点焊过程来说，为了满足快速的要求，最低要求是控制其轨迹运动的三个电机的PWM控制信号要同步，由于受单片机计算能力的限制，单一单片机伺服系统很难满足这一条件。

（8）由于大量采用体积较大的插件元器件，使得伺服控制器的体积较大。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种四轴中速全自动锡焊机器人伺服控制系统，所述伺服控制系统设计简单、处理速度快、稳定可靠。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种四轴中速全自动锡焊机器人伺服控制系统，包括控制模块、第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、动作模块和图像采集模块，所述控制模块包括数字信号处理芯片和LM629运动控制芯片，所述数字信号处理芯片通过所述图像采集模块与所述动作模块上的点焊位置连接，所述LM629运动控制芯片生成脉冲宽度调制波信号并发送给所述第一电机、所述第二电机、所述第三电机和所述第四电机，所述第一电机、所述第二电机、所述第三电机和所述第四电机与所述动作模块连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述伺服控制系统还包括第五电机和出锡模块，所述第五电机与所述出锡模块连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述第一电机、所述第二电机、所述第三电机、所述第四电机和所述第五电机为永磁直流伺服电机，所述永磁直流伺服电机中包括512线光电编码盘。

在本发明一个较佳实施例中，所述数字信号处理芯片为32位的。

本发明的有益效果是：本发明的四轴中速全自动锡焊机器人伺服控制系统，自动化程度和运算精度大大提高，定位极其精确，能很好的提高机器人的锡焊效率，满足了四轴伺服电机运动同步控制的要求以及出锡系统的全数字控制，减少了专用运动芯片所占用的空间，有利于向微型化方向发展。

附图说明

图1是本发明现有技术中锡焊机器人伺服控制系统的原理图；