[实用新型]基于双核控制的单自由度高速锡焊机器人伺服控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及了一种伺服控制系统，特别是涉及了一种基于双核控制的单自由度高速锡焊机器人伺服控制系统。

背景技术

在高技术迅猛发展的今天，传统的生产方式已日趋落后，随着电子产品的大批量生产，手工采用烙铁工具逐点焊接PCB板上引脚焊点的方法，再也不能适应市场要求、生产效率与产品质量。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。由于锡焊机器人是新型的自动化的主要工具，直接将机器人变为直接生产力，它在改变传统的生产模式，提高生产率及对市场的适应能力方面显示出极大的优越性。同时它将人从恶劣危险的工作环境中替换出来，进行文明生产，这对促进经济发展和社会进步都具有重大意义。在一些简单的PCB锡焊动作中，只要求机器人做一种动作，一个方向上的直线往复运动，或者一个方向的旋转运动，没有组合运动，单自由度锡焊机器人一般可以完成上述动作。一台完整的单自由度锡焊机器人大致分为以下几个部分：

但是由于国内研发此机器人的单位较少，相对研发水平比较落后，研发的自动锡焊机器人长时间运行发现存在着很多安全问题，即：（1）作为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。（2）作为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。（3）基于微处理器+专用运动控制芯片的控制模式一般先有微处理器根据预设位置计算出电机需要的各种预设，然后送给专用芯片进行二次计算生成控制电机的PWM波信号，使得系统计算速度一般也不是很高，而且由于采用了专用的运动控制芯片，无法进行扩展设计，也无法实现各种先进运动控制算法。（4）在基于微处理器+专用运动控制芯片的控制模式中，一般一个专用控制芯片控制一个电机，并且占用大量的微处理器口地址，对于多轴运动的系统来说，要用到复杂的控制技术才可以实现，并且多轴的同步性很难保证。（5）作为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不一致。（6）由于执行电机采用步进电机，使得机体发热比较严重，有的时候需要对电机本体进行散热。（7）由于采用步进电机，使得系统运转的机械噪声大大增加，不利于环境保护。（8）由于采用步进电机，其本体一般都是多相结构，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。（9）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。（10）由于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。（11）由于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。（12）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。（13）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。

为了满足高速、高效生产的需要，必须对现有的基于单片机控制的单自由度自动锡焊机器人控制器进行重新设计，寻求一种基于双核控制的单自由度高速锡焊机器人伺服控制系统。

实用新型内容

本实用新型主要是针对现在市场的要求，提供了一种具有功能多样、高效高速的基于双核控制的单自由度高速锡焊机器人伺服控制系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

本实用新型提供了一种基于双核控制的单自由度高速锡焊机器人伺服控制系统，其包括人工操作器、中央控制器、电源装置、速度控制器、送锡量控制器、温度控制器和伺服电机，所述中央控制器包括数字信号处理芯片和现场可编程门阵列芯片，所述电源装置包括交流电源和电池，所述现场可编程门阵列芯片上集成有伺服系统生成电路，所述伺服电机装置包括机器人伺服电机和送锡量伺服电机，所述人工操作器与所述中央控制器相连接，所述伺服系统生成电路与所述伺服电机相连接，所述数字信号处理芯片与所述送锡量控制器、所述速度控制器和温度控制器相连接，所述现场可编程门阵列芯片与所述数字信号处理芯片相连接。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述基于双核控制的单自由度高速锡焊机器人伺服控制系统采用了贴片式元器件材料。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述伺服电机采用了直流永磁伺服电机。

在本实用新型一个较佳实施例中，所述伺服电机包括光电编码盘。