本實用新型涉及定位打孔機技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種定位打孔機自動控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

定位打孔機，又稱為自動打孔機、高精度自動打孔機、電腦自動打孔機、菲林打孔機，由CCD攝像捕捉工作靶心，成像后操作系統(tǒng)進行分析處理，并由中央處理器控制X、Y軸及沖模位移同時傳輸信號進行沖孔加工，操作者只需將工件放在CCD可視范圍內(nèi)任意一點即可實現(xiàn)自動打孔機自動沖孔。公布號為CN105013925A中國發(fā)明專利申請公開了提一種自動沖孔機，包括支撐座、底板、X軸平臺、Y軸平臺、驅(qū)動機構(gòu)、限位機構(gòu)和沖桿機構(gòu)，X軸平臺和Y軸平臺安裝支撐座上，驅(qū)動機構(gòu)安裝在底板底部，沖桿機構(gòu)安裝在支撐座一端，沖桿機構(gòu)包括沖桿、套筒、上模和與上模相對應(yīng)的下模，沖桿套合在套筒內(nèi)，套筒固定安裝在支撐座杠桿上，上模套合在沖桿內(nèi)，上模所對應(yīng)下模的端部其截面呈弧形，在與下模配合沖擊時，形成可一個切口，對待沖孔物料沖擊力大；不會連帶，不會造成待沖孔物料塞孔；在上模與下模之間設(shè)置一脫料件，在上模沖孔完成后，上模在回復(fù)過程中，由于脫料件的擋止作用，可保證沖孔后的物料不會被所述上模帶動，防止所沖出來的定位孔被拉傷變形甚至扯破。

但是，現(xiàn)有的定位打孔機一般包括定位CCD視覺掃描和電腦控制自動對位系統(tǒng)，要進行較為復(fù)雜的運動控制和圖像數(shù)據(jù)處理，由于現(xiàn)有的定位打孔機一般采用一個中央處理器同時來實現(xiàn)定位打孔機的圖像處理和運動控制，這樣對于中央處理器的性能要求高，提高了成本，而且單一的中央處理器的運算能力制約了定位打孔機的工作效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種定位打孔機的自動控制系統(tǒng)，能夠有效地提升定位打孔機的圖像處理以及運動控制能力，從而提升定位打孔機的控制效率。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種定位打孔機的自動控制系統(tǒng)，包括中樞處理模塊、控制輸出模塊、運動控制模塊、運動輸出模塊以及通訊模塊，運動控制模塊包括X軸速度管理模塊和Y軸速度管理模塊，中樞處理模塊與X軸速度管理模塊和Y軸速度管理模塊電性連接，通訊模塊分別與上位機的數(shù)據(jù)傳輸端口和中樞處理模塊連接，中樞處理模塊通過控制輸出模塊向動作信號輸出端口輸出動作信號(脈沖序列)；X、Y軸速度管理模塊分別控制X、Y軸的脈沖輸出時序(即運動速度)；中樞處理模塊控制X、Y軸的脈沖量(運動位置)，X、Y軸的脈沖輸出時序和脈沖量通過運動輸出模塊輸送到運動信號輸出端口。使用時，上位機根據(jù)CCD圖像處理獲得定位孔的位置信息，通過通訊模塊將位置信息和打孔指令傳送到中樞處理模塊，中樞處理模塊向X軸速度管理模塊和Y軸速度管理模塊根據(jù)位置信息發(fā)出工作指令，從而運X軸速度管理模塊和Y軸速度管理模塊根據(jù)位置信息，通過運動輸出模塊向驅(qū)動機構(gòu)的X軸和Y軸發(fā)出運動信號，運動信號包括X、Y軸的脈沖輸出時序和脈沖量，驅(qū)動機構(gòu)根據(jù)運動信號調(diào)整定位打孔機的工作臺或者沖孔機構(gòu)位置，定位完成后，中樞處理模塊通過控制輸出模塊向沖孔機構(gòu)發(fā)出動作信號，完成沖孔。運動控制模塊中的X軸速度管理模塊和Y軸速度管理模塊以及中樞處理模塊設(shè)置了獨立的處理器，采用了主從控制結(jié)構(gòu)，有效提升了控制效率和控制穩(wěn)定性。

進一步的，自動控制系統(tǒng)還包括限位輸入模塊，限位輸入模塊通過限位信號輸入端口將X軸和Y軸的運動極限裝置的限位信號輸入到運動控制模塊，以及打孔機構(gòu)中的運動極限裝置的限位信號輸入到中樞處理模塊。限位輸入模塊的作用是運動機構(gòu)在運行過程中即將要超出運動范圍時觸發(fā)運動極限裝置(通常是一種限位開關(guān)或稱之為限位器)，運動極限裝置把限位信號傳到限位輸入模塊的信號輸入端，限位輸入模塊對限位信號進行電平轉(zhuǎn)換之后傳給運動控制模塊。運動控制模塊收到限位信號之后立即停止運動脈沖信號輸出或減速停止運動脈沖信號輸出，使運動機構(gòu)立即停止或減速停止出來，從而避免運動機構(gòu)的損壞或造成安全事故。

進一步的，限位輸入模塊是可控光耦合器件。

進一步的，運動控制模塊是兩軸運動控制芯片。

進一步的，運動輸出模塊是輸出邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片。。

進一步的，控制輸出模塊是六緩沖器/驅(qū)動器，動作信號(脈沖序列)經(jīng)過集電極開路高壓輸出的六緩沖器/驅(qū)動器處理后通過光耦繼電器傳到動作信號輸出端口。

進一步的，X軸速度管理模塊、Y軸速度管理模塊和中樞處理模塊是51單片機。其優(yōu)點是系統(tǒng)穩(wěn)定、成本低廉、開發(fā)簡單、設(shè)計周期短；其缺點是，由于51單片機數(shù)據(jù)寬度只有8位，且頻率也有限，所以其運行速度和數(shù)據(jù)處理能力也有限。但是，通過合理的設(shè)計，對單片機所有性能充分的發(fā)揮，在這種只需要短距離運動的自動定位打孔機運動控制上能夠滿足性能要求。

進一步的，通訊模塊是RS-232收發(fā)器。

采用上述技術(shù)方案，由于采用X軸速度管理模塊、Y軸速度管理模塊和中樞控制模塊設(shè)置了獨立的中央處理器，主從控制結(jié)構(gòu)設(shè)置，使得定位打孔機的自動控制系統(tǒng)的控制效率和控制穩(wěn)定性都得到了明顯地提升。

附圖說明

圖1為本實用新型的定位打孔機的自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步說明。在此需要說明的是，對于這些實施方式的說明用于幫助理解本實用新型，但并不構(gòu)成對本實用新型的限定。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

如圖1所示，一種定位打孔機的自動控制系統(tǒng)，包括中樞處理模塊、控制輸出模塊、運動控制模塊、運動輸出模塊以及通訊模塊，運動控制模塊包括X軸速度管理模塊和Y軸速度管理模塊，中樞處理模塊與X軸速度管理模塊和Y軸速度管理模塊電性連接，通訊模塊分別與上位機的數(shù)據(jù)傳輸端口和中樞處理模塊連接，中樞處理模塊通過控制輸出模塊向動作信號輸出端口輸出動作信號(脈沖序列)；X、Y軸速度管理模塊分別控制X、Y軸的脈沖輸出時序(即運動速度)；中樞處理模塊控制X、Y軸的脈沖量(運動位置)，X、Y軸的脈沖輸出時序和脈沖量通過運動輸出模塊輸送到運動信號輸出端口。使用時，上位機根據(jù)CCD圖像處理獲得定位孔的位置信息，通過通訊模塊將位置信息和打孔指令傳送到中樞處理模塊，中樞處理模塊向X軸速度管理模塊和Y軸速度管理模塊根據(jù)位置信息發(fā)出工作指令，從而運X軸速度管理模塊和Y軸速度管理模塊根據(jù)位置信息，通過運動輸出模塊向驅(qū)動機構(gòu)的X軸和Y軸發(fā)出運動信號，運動信號包括X、Y軸的脈沖輸出時序和脈沖量，驅(qū)動機構(gòu)根據(jù)運動信號調(diào)整定位打孔機的工作臺或者沖孔機構(gòu)位置，定位完成后，中樞處理模塊通過控制輸出模塊向沖孔機構(gòu)發(fā)出動作信號，完成沖孔。運動控制模塊中的X軸速度管理模塊和Y軸速度管理模塊以及中樞處理模塊設(shè)置了獨立的處理器，采用了主從控制結(jié)構(gòu)，有效提升了控制效率和控制穩(wěn)定性。

其中，自動控制系統(tǒng)還包括限位輸入模塊，限位輸入模塊通過限位信號輸入端口將X軸和Y軸的運動極限裝置的限位信號輸入到運動控制模塊，以及打孔機構(gòu)中的運動極限裝置的限位信號輸入到中樞處理模塊。限位輸入模塊的作用是運動機構(gòu)在運行過程中即將要超出運動范圍時觸發(fā)運動極限裝置(通常是一種限位開關(guān)或稱之為限位器)，運動極限裝置把限位信號傳到限位輸入模塊的信號輸入端，限位輸入模塊對限位信號進行電平轉(zhuǎn)換之后傳給運動控制模塊。運動控制模塊收到限位信號之后立即停止運動脈沖信號輸出或減速停止運動脈沖信號輸出，使運動機構(gòu)立即停止或減速停止出來，從而避免運動機構(gòu)的損壞或造成安全事故。

其中，限位輸入模塊是可控光耦合器件，如TLP521-4。

其中，運動控制模塊是兩軸運動控制芯片，如MCX312/MCX302。MCX312是一款能夠同時控制2個伺服馬達或步進馬達的運動控制芯片；它以脈沖串形式輸出，能對伺服馬達或步進馬達進行位置控制、插補驅(qū)動、速度控制等；在對第一個節(jié)點運動實行插補時,可對第二節(jié)點運動連續(xù)寫入數(shù)據(jù)，在這個過程中插補動作是連續(xù)運行,而不需要中間作任何停頓。

其中，運動輸出模塊是輸出邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片，如AM26LS31，它具有差分電平輸出的功能，也可以共陽極輸出也可以共陰極輸出。

其中，控制輸出模塊是六緩沖器/驅(qū)動器，動作信號(脈沖序列)經(jīng)過集電極開路高壓輸出的六緩沖器/驅(qū)動器處理后通過光耦繼電器傳到動作信號輸出端口；如74LS07、AQW212。

其中，X軸速度管理模塊、Y軸速度管理模塊和中樞處理模塊是51單片機。其優(yōu)點是系統(tǒng)穩(wěn)定、成本低廉、開發(fā)簡單、設(shè)計周期短；其缺點是，由于51單片機數(shù)據(jù)寬度只有8位，且頻率也有限，所以其運行速度和數(shù)據(jù)處理能力也有限。但是，通過合理的設(shè)計，對單片機所有性能充分的發(fā)揮，在這種只需要短距離運動的自動定位打孔機運動控制上能夠滿足性能要求，如STC11F16XE。

其中，通訊模塊是RS-232收發(fā)器，如MAX3386。

以上結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式作了詳細說明，但本實用新型不限于所描述的實施方式。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本實用新型原理和精神的情況下，對這些實施方式進行多種變化、修改、替換和變型，仍落入本實用新型的保護范圍內(nèi)。