專利名稱：兩軸中低速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
兩軸中低速點(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)于兩軸中低速點(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， 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。[0004]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 越高，專門對(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。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，可以用來實(shí)現(xiàn)打點(diǎn)、畫線、圓型或弧型?！包c(diǎn)膠機(jī)器人”的研究 開發(fā)將對(duì)我國制鞋行業(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 線上或者一個(gè)二維的平面上進(jìn)行簡(jiǎn)單的直線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 整的二軸點(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)，或曲線軌跡的運(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 由于國內(nèi)研發(fā)此機(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)，如圖1，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行發(fā)現(xiàn)存在著很多安全問題，即[0009](I)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0010](2)作為點(diǎn)膠機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用的多是步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)常會(huì)遇到丟失脈沖造成 電機(jī)失步現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致對(duì)位置的記憶出現(xiàn)錯(cuò)誤；[0011](3)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；[0012](4)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)；[0013](5)由于米用步進(jìn)電機(jī),其電機(jī)本體一般都是多相結(jié)構(gòu),控制電路需要米用多個(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；[0014](6)由于采用步進(jìn)電機(jī)，使得系統(tǒng)一般不適合在速度較高的場(chǎng)合運(yùn)行，高速運(yùn)動(dòng)時(shí) 容易產(chǎn)生振動(dòng)，導(dǎo)致點(diǎn)膠失?。籟0015](7)由于采用步進(jìn)電機(jī)，使得系統(tǒng)的力矩相對(duì)較小。[0016](8)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；[0017](9)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) 無法滿足點(diǎn)膠機(jī)器人快速啟動(dòng)和停止的要求；[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)由于受周圍環(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)于兩軸點(diǎn)膠機(jī)器人的點(diǎn)膠過程來說，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)情況更糟糕；[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)已經(jīng)點(diǎn)膠的膠點(diǎn)信息沒有存 儲(chǔ)，當(dāng)遇到掉電情況或故障重啟時(shí)所有的信息將消失，這使得整個(gè)點(diǎn)膠過程要重新開始；[0022](14)點(diǎn)膠系統(tǒng)一旦開始，就要完成整個(gè)點(diǎn)膠運(yùn)動(dòng)，中間沒有任何暫停或緩沖的點(diǎn)。[0023]因此，需要對(duì)現(xiàn)有的基于單片機(jī)控制的兩軸點(diǎn)膠機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)， 尋求一種經(jīng)濟(jì)適用的中低速兩軸點(diǎn)膠伺服系統(tǒng)。實(shí)用新型內(nèi)容[0024]針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種兩軸中低速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系 統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中點(diǎn)膠機(jī)器人失控和抗干擾能力較差的問題。[0025]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種兩軸中低速 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、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 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)，通過所述的第一高速直流電機(jī)的第二控制信號(hào)和通過所述 的第二高速直流電機(jī)的第一控制信號(hào)經(jīng)過第二信號(hào)處理器合成之后，控制點(diǎn)膠機(jī)器人的運(yùn) 動(dòng)，其中，所述的處理器單元為一雙核處理器，包括單片機(jī)和LM629芯片，且單片機(jī)和LM629 芯片之間實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和調(diào)用。[0026]在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的處理器單元還包括設(shè)于單片機(jī)和LM629 芯片的上位機(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、 軌跡參數(shù)預(yù)設(shè)模塊以及在線輸出模塊，所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括兩軸伺服控制模塊、數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)模塊以及I/O控制模塊，其中，單片機(jī)用于控制人機(jī)界面模塊、路徑讀取模塊、軌跡參 數(shù)預(yù)設(shè)模塊、在線輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊以及I/o控制模塊，LM629芯片用于控制伺服控制豐吳塊。[0027]在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的LM629芯片內(nèi)部還包括運(yùn)動(dòng)梯形圖發(fā)生 器，所述的運(yùn)動(dòng)梯形圖發(fā)生器用于生成速度運(yùn)動(dòng)梯形圖，其包含的面積就是點(diǎn)膠機(jī)器人兩 個(gè)馬達(dá)要運(yùn)行的距離。[0028]在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的LM629芯片內(nèi)部還包括電機(jī)位置解碼 器，所述的電機(jī)位置解碼器用于解讀點(diǎn)膠機(jī)器人的位置數(shù)據(jù)。[0029]在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的LM629芯片內(nèi)部還包括閉環(huán)PID調(diào)節(jié)器， 所述的閉環(huán)PID調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)點(diǎn)膠機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)功率。[0030]在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的高速直流電機(jī)上還安裝有光碼盤，所述 的光碼盤用于輸出點(diǎn)膠機(jī)器人的位置信號(hào)。[0031]在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的單片機(jī)為工業(yè)級(jí)的C8051F120單片機(jī)。[0032]本實(shí)用新型的兩軸中低速點(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 軸中低速點(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)用新型在單片的單片機(jī)中引入 LM629芯片，形成基于單片機(jī)+LM629的雙核處理器，充分考慮電池在這個(gè)系統(tǒng)的作用，把兩 軸中低速點(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LM629芯片控制，充 分發(fā)揮LM629芯片數(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、軌跡參數(shù)預(yù) 設(shè)模塊、在線輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊以及I/O控制模塊等功能交給單片機(jī)控制，這樣就實(shí) 現(xiàn)了單片機(jī)與LM629芯片的分工，把單片機(jī)從繁重的工作量中解脫出來，防止點(diǎn)膠機(jī)器人 失控，抗干擾能力大大增強(qiáng)。


[0033]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；[0034]圖2為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的兩軸中低速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)的原理圖；[0035]圖3為圖2中處理器單元的的方框圖；[0036]圖4為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的兩軸中低速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框 圖；[0037]圖5為點(diǎn)膠機(jī)器人的速度運(yùn)動(dòng)曲線。
具體實(shí)施方式
[0038]
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。[0039]單片機(jī)自20世紀(jì)70年代末誕生至今，經(jīng)歷了單片微型計(jì)算機(jī)SCM、微控制器MCU 及片上系統(tǒng)SOC三大階段，前兩個(gè)階段分別以MCS-51和80C51為代表。隨著在嵌入式領(lǐng)域 中對(duì)單片機(jī)的性能和功能要求越來越高，以往的單片機(jī)無論是運(yùn)行速度還是系統(tǒng)集成度等 多方面都不能滿足新的設(shè)計(jì)需要，這時(shí)Silicon Labs公司推出了 C8051F系列單片機(jī),成 為SOC的典型代表。C8051F具有上手快(全兼容8051指令集)、研發(fā)快(開發(fā)工具易用， 可縮短研發(fā)周期)和見效快(調(diào)試手段靈活)的特點(diǎn)，其性能優(yōu)勢(shì)具體體現(xiàn)在以下方面[0040]I)高速、流水線結(jié)構(gòu)的8051兼容的CIP-51內(nèi)核(100MIPS或50MIPS)；[0041]2)全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口(片內(nèi))；[0042]3)真正12位或10位、100 ksps的ADC，帶PGA和8通道模擬多路開關(guān)；[0043]4)真正8位500 ksps的ADC，帶PGA和8通道模擬多路開關(guān)；[0044]5)兩個(gè)12位DAC，具有可編程數(shù)據(jù)更新方式(僅C8051F12X);[0045]6)2周期的16 X 16乘法和累加引擎；[0046]7) 128KK或64KB可在系統(tǒng)編程的FLASH存儲(chǔ)器；[0047]8) 8448 (8K+256)字節(jié)的片內(nèi) RAM ;[0048]9)可尋址64KB地址空間的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口 ；[0049]10)硬件實(shí)現(xiàn)的SP1、SMBus/ I2C和兩個(gè)UART串行接口 ；[0050]11)5個(gè)通用的16位定時(shí)器；[0051]12)具有6個(gè)捕捉/比較模塊的可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器陣列；[0052]13)片內(nèi)看門狗定時(shí)器、VDD監(jiān)視器和溫度傳感器。[0053]LM629芯片是National semiconductor生產(chǎn)的一款用于精密運(yùn)動(dòng)控制的專用芯 片，有24腳和28腳二種表面安裝式封裝，在一個(gè)芯片內(nèi)集成了數(shù)字式運(yùn)動(dòng)控制的全部功 能，使得設(shè)計(jì)一個(gè)快速、準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)變得輕松、容易，它有以下特性[0054]I)工作頻率為6MHz和8MHz，工作溫度范圍為_40°C +85°C，使用5V電源；[0055]2) 32位的位置、速度和加速度存器；[0056]3) 8位分辨率的PWM脈寬調(diào)制輸出；[0057]4) 16位可編程數(shù)字PID控制器；[0058]5)內(nèi)部的梯形速度發(fā)生器；[0059]6)該芯片可實(shí)時(shí)修改速度、目標(biāo)位置和PID控制參數(shù)；[0060]7)實(shí)時(shí)可編程中斷；可編程微分項(xiàng)采樣間隔；[0061]8)對(duì)增量碼盤信號(hào)進(jìn)行四倍頻；[0062]9)可設(shè)置于速度或位置伺服兩種工作狀態(tài)。[0063]上述特點(diǎn)使得LM629芯片特別適合伺服控制系統(tǒng)中。[0064]如圖2所示，為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的兩軸中低速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)的 原理圖。本實(shí)施例中，兩軸中低速點(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、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。[0065]本實(shí)用新型中，所述的第一信號(hào)處理器通過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 所述的第一高速直流電機(jī)的第二控制信號(hào)和通過所述的第二高速直流電機(jī)的第一控制信 號(hào)經(jīng)過第二信號(hào)處理器合成之后，控制點(diǎn)膠機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。其中，所述的處理器單元為一 雙核處理器，包括單片機(jī)和LM629芯片，且單片機(jī)和LM629芯片之間實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和調(diào) 用。[0066]本實(shí)用新型為克服單一的單片機(jī)不能滿足兩軸點(diǎn)膠機(jī)器人行走的穩(wěn)定性和快 速性的要求，舍棄了國產(chǎn)點(diǎn)膠機(jī)器人所采用的單片的單片機(jī)的工作模式，提供了單片機(jī) +LM629芯片的全新控制模式，控制板以LM629芯片為處理核心，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的實(shí)時(shí)處理，把單片機(jī)從復(fù)雜的工作當(dāng)中解脫出來，實(shí)現(xiàn)部分的信號(hào)處理算法和LM629芯片的控制邏 輯，并響應(yīng)中斷，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和存儲(chǔ)實(shí)時(shí)信號(hào)。[0067]請(qǐng)參閱圖3，所述處理器單元為一雙核處理器，其包括單片機(jī)以及LM629芯片，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)于單片機(jī)和LM629 芯片的上位機(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、 軌跡參數(shù)預(yù)設(shè)模塊以及在線輸出模塊，所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括兩軸伺服控制模塊、數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)模塊以及I/O控制模塊。其中，單片機(jī)用于控制人機(jī)界面模塊、路徑讀取模塊、軌跡參 數(shù)預(yù)設(shè)模塊、在線輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊以及I/O控制模塊，LM629芯片用于控制兩軸伺 服控制模塊。[0068]上位機(jī)系統(tǒng)包括人機(jī)界面模塊、路徑讀取模塊、軌跡參數(shù)預(yù)設(shè)模以及在線輸出模 塊。人機(jī)界面模塊包括開始/重啟按鍵及功能選擇鍵；路徑讀取模塊用于讀書已經(jīng)已經(jīng)預(yù) 設(shè)好的速度，加速度，位置等參數(shù)設(shè)置；軌跡參數(shù)預(yù)設(shè)模塊用于預(yù)先設(shè)置點(diǎn)膠機(jī)器人的路徑 軌跡；在線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)器人工作過程中或到 站狀態(tài)提示。[0069]運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括兩軸伺服控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊以及I/O控制模塊。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。[0070]對(duì)于處理器單元為一雙核處理器，在電源打開狀態(tài)下，點(diǎn)膠機(jī)器人先進(jìn)入自鎖狀 態(tài)，然后把點(diǎn)膠機(jī)器人的點(diǎn)膠閥放在廢膠回收裝置處，打開點(diǎn)膠閥門然后膠體自動(dòng)流出，等 均勻后開始移動(dòng)到起始點(diǎn)，點(diǎn)膠機(jī)器人把儲(chǔ)存的實(shí)際導(dǎo)航傳輸參數(shù)傳輸給控制器中的單片 機(jī)，單片機(jī)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、速度和加速度，然后與LM629芯片通訊，LM629芯片根據(jù)這些 參數(shù)轉(zhuǎn)處理兩個(gè)獨(dú)立電機(jī)的伺服控制，并把處理數(shù)據(jù)通訊給單片機(jī)，由單片機(jī)繼續(xù)處理后 續(xù)的運(yùn)行狀態(tài)。[0071]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、軌跡參數(shù)預(yù)設(shè)模 塊、在線輸出模塊等功能；運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括兩軸伺服控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、I/o控制 模塊等功能。其中工作量最大的兩軸伺服控制模塊交給LM629芯片控制，其余的包括上位 機(jī)系統(tǒng)交給單片機(jī)控制，這樣就實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)與LM629芯片的分工，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。[0072]請(qǐng)參閱圖4，為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的兩軸中低速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)框圖。包括單片機(jī)、LM629芯片、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、第一高速直流電機(jī)和第二高速直流電機(jī)， 所述的單片機(jī)與LM629芯片通訊，所述的LM629芯片發(fā)出控制信號(hào)至電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，由所述的 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制第一高速直流電機(jī)和第二高速直流電機(jī)。[0073]上述中，所述的LM629芯片和高速直流電機(jī)之間還連接有編碼器；所述的單片機(jī) 通過分別數(shù)據(jù)總線和控制總線與LM629芯片進(jìn)行通訊。[0074]本實(shí)用新型中，所述的LM629芯片內(nèi)部包括接口、運(yùn)動(dòng)梯形圖發(fā)生器、電機(jī)位置解 碼器和閉環(huán)PID調(diào)節(jié)器。所述的接口為I/O 口，用于連接數(shù)據(jù)總線和控制總線；所述的運(yùn)動(dòng) 梯形圖發(fā)生器用于生成速度運(yùn)動(dòng)梯形圖，其包含的面積就是點(diǎn)膠機(jī)器人兩個(gè)馬達(dá)要運(yùn)行的 距離；所述的電機(jī)位置解碼器用于解讀點(diǎn)膠機(jī)器人的位置數(shù)據(jù)；所述的閉環(huán)PID調(diào)節(jié)器用 于調(diào)節(jié)點(diǎn)膠機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)功率。[0075]本實(shí)用新型中兩軸中低速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)具體的功能實(shí)現(xiàn)如下[0076]I)操作人員把加工部件安裝在夾具上；[0077]2)打開電源，在打開電源瞬間單片機(jī)會(huì)對(duì)電源電壓來源進(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，將禁止LM629芯片工作，電機(jī)不能自鎖，同時(shí)電壓傳感器 將工作，控制器會(huì)發(fā)出低壓報(bào)警信號(hào)；[0078]3)啟動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)器人自動(dòng)控制程序，通過控制器232串口輸入任務(wù)或者從硬盤裝載 任務(wù)；[0079]4)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)(包括膠刷和出膠頭)移動(dòng)到起始點(diǎn)上方，調(diào)整好位姿；[0080]5)出膠信號(hào)有效，延時(shí)一個(gè)時(shí)間段，等待任務(wù)啟動(dòng)；[0081]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)引入了兩片LM629芯片，但是 通過I/o 口與單片機(jī)進(jìn)入實(shí)時(shí)通訊，由單片機(jī)控制其開通和關(guān)斷；[0082]7)對(duì)于基于LM629芯片的系統(tǒng)來說，“忙”狀態(tài)的檢測(cè)是整個(gè)伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首要 部分，在處理器向LM629芯片寫命令或者讀寫數(shù)字后，“忙”狀態(tài)位會(huì)被立刻置位，此時(shí)，會(huì)忽 略一切命令數(shù)據(jù)傳輸，直至“忙”狀態(tài)被復(fù)位，所以在每次運(yùn)動(dòng)之前先檢測(cè)此狀態(tài)位，判斷是 否為“忙”，如果是“忙”要進(jìn)行軟件復(fù)位，使系統(tǒng)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；[0083]8)對(duì)于基于LM629芯片的系統(tǒng)來說，復(fù)位也是LM629芯片伺服系統(tǒng)操作中重要的 一個(gè)環(huán)節(jié)，復(fù)位后，查看LM629芯片的狀態(tài)字，如果不等于84H或者C4H，說明硬件復(fù)位失敗， 必須重新復(fù)位，否則LM629芯片不可以正常工作；[0084]9)在點(diǎn)膠機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中，單片機(jī)會(huì)時(shí)刻儲(chǔ)存所經(jīng)過的距離或者是經(jīng)過的點(diǎn)膠 點(diǎn)，并根據(jù)這些距離信息由單片機(jī)計(jì)算得到相對(duì)下一個(gè)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)分別要運(yùn)行的距離、速度和加速度，單片機(jī)然后與LM629芯片通訊，傳輸這 些參數(shù)給LM629芯片，然后由LM629芯片生成速度運(yùn)動(dòng)梯形圖，如圖5所示，這個(gè)梯形包含 的面積就是點(diǎn)膠機(jī)器人兩個(gè)電機(jī)要運(yùn)行的距離；[0085]10)在運(yùn)動(dòng)過程中如果自動(dòng)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)將向單片機(jī) 發(fā)出中斷請(qǐng)求，單片機(jī)會(huì)對(duì)中斷做第一時(shí)間響應(yīng)，如果單片機(jī)的中斷響應(yīng)沒有來得及處理， 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，防止誤操作；[0086]11)裝在第一高速直流電機(jī)和第二高速直流電機(jī)上的光碼盤會(huì)輸出其位置信號(hào)A 和位置信號(hào)B，光碼盤的位置信號(hào)A脈沖和B脈沖邏輯狀態(tài)每變化一次，LM629芯片內(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 ;[0087]12)光碼盤的位置信號(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) INDEX信號(hào)給LM629芯片，記錄電機(jī)的絕對(duì)位置，然后換算成自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)器人在點(diǎn)膠部件中 的具體位置；[0088]13)單片機(jī)根據(jù)點(diǎn)膠機(jī)器人在點(diǎn)膠部件的具體位置與設(shè)定位置的對(duì)比，經(jīng)單片機(jī) 計(jì)算后送相應(yīng)的加速度、速度和位置數(shù)據(jù)等給LM629芯片的梯形圖發(fā)生器作為參考值，由 梯形圖此計(jì)算出自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)器人需要更新的實(shí)際加速度、速度和位置信號(hào)；[0089]14)由運(yùn)動(dòng)梯形圖發(fā)生器結(jié)合電機(jī)位置解碼器決定的閉環(huán)PID調(diào)節(jié)器生成功率驅(qū) 動(dòng)橋需要的PWM波信號(hào)和電機(jī)正反轉(zhuǎn)信號(hào)，用來實(shí)現(xiàn)點(diǎn)膠機(jī)器人系統(tǒng)第一高速直流電機(jī)和 第二高速直流電機(jī)的伺服控制；[0090]15)如果點(diǎn)膠機(jī)器人在運(yùn)行過程中遇到突然斷電時(shí)，電池會(huì)自動(dòng)開啟立即對(duì)點(diǎn)膠機(jī)器人進(jìn)行供電，當(dāng)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)電流超過設(shè)定值時(shí)，LM629芯片的中斷命令LPES將會(huì)向控 制器發(fā)出中斷請(qǐng)求，此時(shí)控制器會(huì)立即控制LM629芯片停止工作，從而有效地避免了電池 大電流放電的發(fā)生；[0091]16)如果在點(diǎn)膠過程中讀到了自動(dòng)暫停點(diǎn)，單片機(jī)會(huì)控制LM629芯片以最大的加 速度停車使加工過程出現(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“開始”按 鈕信息才可以使LM629芯片重新工作，并調(diào)取存儲(chǔ)信息使點(diǎn)膠機(jī)器人從暫停點(diǎn)可以繼續(xù)工 作；[0092]17)在運(yùn)動(dòng)過程中，如果檢測(cè)到電機(jī)的轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)脈動(dòng)，控制器會(huì)自動(dòng)補(bǔ)償，減少了 電機(jī)轉(zhuǎn)矩對(duì)點(diǎn)膠過程的影響；[0093]18)點(diǎn)膠機(jī)器人在運(yùn)行過程會(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 知控制器開啟并發(fā)出報(bào)警提示，有效地保護(hù)了電池；[0094]19)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，延時(shí)，走出運(yùn)動(dòng)軌 跡；[0095]20)點(diǎn)膠機(jī)器人重新設(shè)定位置零點(diǎn)，等待下一周期的任務(wù)。[0096]本實(shí)用新型兩軸中低速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)具有的有益效果是[0097]1:在運(yùn)動(dòng)過程中，充分考慮了電池在這個(gè)系統(tǒng)中的作用，基于單片機(jī)+LM629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程中，時(shí)刻對(duì) 電池的電流進(jìn)行觀測(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鋰離子電池過度老化現(xiàn)象的發(fā)生；[0098]2 :由LM629芯片處理點(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，解決了單片機(jī)運(yùn)行較慢的瓶頸，縮短了開發(fā)周期短，并且程序可 移植能力強(qiáng)；[0099]3: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；[0100]4 :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，效率也相對(duì)較高；[0101]5 :由于采用直流電機(jī)，使得調(diào)速范圍比較寬，調(diào)速比較平穩(wěn)；[0102]6 :由于本控制器采用LM629芯片處理大量的數(shù)據(jù)與算法，把單片機(jī)從繁重的工作 量中解脫出來，有效地防止了點(diǎn)膠機(jī)器人失控，抗干擾能力大大增強(qiáng)；[0103]7 由LM629芯片根據(jù)單片機(jī)的位置、速度和加速度給定以及光碼盤信息輸出PWM 調(diào)制信號(hào)和方向信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)電路可以直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，不僅減輕了單片機(jī)的負(fù)擔(dān)，簡(jiǎn)化了 接口電路，而且省去了單片機(jī)內(nèi)部編寫位置、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；[0104]8 :在控制中，單片機(jī)可以根據(jù)點(diǎn)膠機(jī)器人外圍運(yùn)行情況適時(shí)調(diào)整LM629芯片內(nèi)部 的PID參數(shù)，實(shí)現(xiàn)分段P、PD、PID控制和非線性PID控制，使系統(tǒng)滿足中低速運(yùn)行時(shí)速度的 切換；[0105]9:由于具有存儲(chǔ)功能，這使得點(diǎn)膠機(jī)器人掉電后或遇到故障重啟時(shí)系統(tǒng)可以輕易 的調(diào)取已經(jīng)涂膠好的路徑信息，然后可以輕易的從故障點(diǎn)二次點(diǎn)膠完成未完成的任務(wù)；[0106]10 :LM629芯片的PID控制及運(yùn)動(dòng)控制類指令采用雙緩沖結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)首先由單片機(jī) 寫入主寄存器，只有在寫入相關(guān)命令后主寄存器的數(shù)據(jù)才能進(jìn)一步裝入工作寄存器，這樣 很容易實(shí)現(xiàn)兩軸伺服運(yùn)動(dòng)的同步；[0107]11 :由于采用的單片機(jī)是工業(yè)級(jí)的C8051F120單片機(jī)，在滿足實(shí)用性的同時(shí)，其內(nèi) 核就是傳統(tǒng)的8051的內(nèi)核，使得編程者可以很好的二次開發(fā)；[0108]12 :在整個(gè)點(diǎn)膠過程中，加入了暫停點(diǎn)設(shè)定，這樣有利于在運(yùn)動(dòng)過程中目測(cè)已經(jīng)點(diǎn) 膠好的位置，提前發(fā)現(xiàn)點(diǎn)膠問題。[0109]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)用新型的專利范圍，凡是 利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(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)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種兩軸中低速點(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、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)，通過所述的第一高速直流電機(jī)的第二控制信號(hào)和通過所述的第二高速直流電機(jī)的第一控制信號(hào)經(jīng)過第二信號(hào)處理器合成之后，控制點(diǎn)膠機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，其中，所述的處理器單元為一雙核處理器，包括單片機(jī)和LM629芯片，且單片機(jī)和LM629芯片之間實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和調(diào)用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩軸中低速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的處理器單元還包括設(shè)于單片機(jī)和LM629芯片的上位機(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、軌跡參數(shù)預(yù)設(shè)模塊以及在線輸出模塊，所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)包括兩軸伺服控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊以及I/O控制模塊，其中，單片機(jī)用于控制人機(jī)界面模塊、路徑讀取模塊、軌跡參數(shù)預(yù)設(shè)模塊、在線輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊以及I/O 控制模塊，LM629芯片用于控制伺服控制模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩軸中低速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的 LM629芯片內(nèi)部還包括運(yùn)動(dòng)梯形圖發(fā)生器，所述的運(yùn)動(dòng)梯形圖發(fā)生器用于生成速度運(yùn)動(dòng)梯形圖，其包含的面積就是點(diǎn)膠機(jī)器人兩個(gè)馬達(dá)要運(yùn)行的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩軸中低速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的 LM629芯片內(nèi)部還包括電機(jī)位置解碼器，所述的電機(jī)位置解碼器用于解讀點(diǎn)膠機(jī)器人的位置數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩軸中低速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的 LM629芯片內(nèi)部還包括閉環(huán)PID調(diào)節(jié)器，所述的閉環(huán)PID調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)點(diǎn)膠機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)功率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩軸中低速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的高速直流電機(jī)上還安裝有光碼盤，所述的光碼盤用于輸出點(diǎn)膠機(jī)器人的位置信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩軸中低速點(diǎn)膠機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的單片機(jī)為工業(yè)級(jí)的C8051F120單片機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型在單片的單片機(jī)中引入LM629芯片，形成基于單片機(jī)+LM629的雙核處理器，充分考慮電池在這個(gè)系統(tǒng)的作用，把兩軸中低速點(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LM629芯片控制，充分發(fā)揮LM629芯片數(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、軌跡參數(shù)預(yù)設(shè)模塊、在線輸出模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊以及I/O控制模塊等功能交給單片機(jī)控制，這樣就實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)與LM629芯片的分工，把單片機(jī)從繁重的工作量中解脫出來，防止點(diǎn)膠機(jī)器人失控，抗干擾能力大大增強(qiáng)。
文檔編號(hào)B05C5/00GK202837910SQ201220494140
公開日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