[发明专利]一种用于贴片机的音圈电机控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种用于贴片机的音圈电机控制系统及控制方法，应用于自动控制技术领域，所述系统包括控制器、电机驱动器和电机模组；所述控制器向电机驱动器输出控制信号，电机驱动器向电机模组输出驱动电流，电机模组分别向控制器和电机驱动器反馈力信号和位置信号，并控制贴片机上的贴片头到达和远离芯片位置；所述控制器内设有开关一和选择开关，用于切换控制模式；所述控制器设有积分器，并通过对控制器内的选择开关和开关一进行控制，实现音圈电机的位置控制、速度控制和柔顺控制，并能根据实际需要实时切换位置控制模式、速度控制模式和柔顺控制模式这3种控制模式。

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种用于贴片机的音圈电机控制系统及控制方法。

背景技术

音圈电机驱动是一种没有中间环节的直接驱动系统，控制精度高，在芯片贴片系统、机器打磨系统及宏/微平台等有着广泛的应用，在这些控制系统中，往往需要柔顺接触控制，如芯片贴片系统中贴片，需要控制首次接触力，俗称“软着陆”。

在文献《基于音圈电机的力/位控制及应用》(黄浩.华中科技大学硕士论文,2008)中，对目前“软着陆”控制方法进行了小结，“软着陆”通过在不同阶段精确控制跟随误差的检测阈值、控制速度以及输出电流来实现的，该方法的核心思想是通过控制电流设定值的阈值，进而实现对接触力进行控制，并通过位置跟随误差的大小判断是否已经接触。

这种方法主要存在两个不足，一是由于音圈电机线圈电流控制自身存在一定的误差，因而影响接触力的控制精度，为提高控制精度，需要反复进行实验调整参数；另一不足是将控制过程分为若干阶段，通过机器学习或反复试验，完成“软着陆”控制。

发明内容

技术目的：针对现有技术中音圈电机控制过程较为复杂、控制力的控制精度较低的缺陷，本发明公开了一种用于贴片机的音圈电机控制系统及控制方法，通过对控制器内的选择开关和开关一进行控制，实现音圈电机的位置控制、速度控制和柔顺控制，并能根据实际需要实时切换位置控制模式、速度控制模式和柔顺控制模式这3种控制模式。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案。

一种用于贴片机的音圈电机控制系统，包括控制器、电机驱动器和电机模组；所述控制器向电机驱动器输出控制信号，电机驱动器向电机模组输出驱动电流，电机模组分别向控制器和电机驱动器反馈力信号和位置信号，并控制贴片机上的贴片头到达和远离芯片位置；所述控制器内设有开关一和选择开关，用于切换控制模式。

优选地，所述控制器还包括设定值一、设定值二、力信号比较器、积分器和转换系数，所述电机模组反馈的力信号经转换系数和开关一输入到力信号比较器，力信号比较器的另一个输入为设定值一的输出，力信号比较器的输出经积分器处理后输入选择开关，选择开关的另一个输入为设定值二的输出，选择开关向电机驱动器输出控制信号。

优选地，所述电机驱动器包括位置-电流双闭环装置，所述位置闭环为外环，位置闭环包括位置信号比较器和位置控制器，位置信号比较器的输入信号为控制器输出的控制信号和电机模组反馈的位置信号，位置信号比较器为位置控制器提供输入信号；所述电流闭环为内环，电流闭环包括电流信号比较器、电流控制器、功率放大和电流检测，电流信号比较器的输入信号为位置控制器输出的信号和电流检测反馈的信号，电流信号比较器为电流控制器提供输入，电流控制器为功率放大提供输入，功率放大的输出信号既向电机模组提供驱动电流，又为电流检测提供输入信号。

优选地，所述电机模组包括音圈电机、力传感器和光栅尺；所述力传感器和光栅尺设于音圈电机上，力传感器用于向控制器反馈力信号，光栅尺用于向电机驱动器反馈位置信号。

一种音圈电机控制方法，应用于以上任一所述的一种用于贴片机的音圈电机控制系统，包括以下步骤：