隨著集成電路、印刷電路板、彩色液晶屏、電子元器件（如繼電器、揚聲器）、光學(xué)鏡頭、汽車部件、醫(yī)療用品等產(chǎn)品的廣泛使用，其中的關(guān)鍵工藝設(shè)備點膠機(jī)器人也得到越來越廣泛的應(yīng)用，本文主要介紹了樂創(chuàng)自動化技術(shù)有限公司研制生產(chǎn)的基于MPC05獨立運動控制器的點膠機(jī)器人控制系統(tǒng)的組成及其特點。

1 引言

隨著集成電路、印刷電路板、彩色液晶屏、電子元器件（如繼電器、揚聲器）、光學(xué)鏡頭、汽車部件、醫(yī)療用品等產(chǎn)品的廣泛使用，其中的關(guān)鍵工藝設(shè)備點膠機(jī)器人也得到越來越廣泛的應(yīng)用。

為了適應(yīng)工業(yè)點膠設(shè)備向自動化、快速化方向發(fā)展，樂創(chuàng)自動化技術(shù)有限公司在多年運動控制技術(shù)研究成果基礎(chǔ)上，研制生產(chǎn)了基于MPC05獨立運動控制器的點膠機(jī)器人控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是集數(shù)碼控制、精密機(jī)械、自動點膠于一體的高科技產(chǎn)品，滿足點膠過程中的靈活快速的要求，具有高度的可靠性和擴(kuò)展性，同時有效降低了產(chǎn)品成本。

2 系統(tǒng)組成及工藝流程

2.1 系統(tǒng)組成

點膠機(jī)機(jī)器人控制系統(tǒng)主要由MPC05運動控制器、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動器、示教盒等部件組成，如圖1所示。串口A與計算機(jī)相連，用于系統(tǒng)調(diào)試；串口B與專業(yè)示教控制盒相連，可以對任意圖形進(jìn)行示教、修改、配置、加工；USB接口用于下載MPC05運動控制器的固件，也可以用于下載加工文件。

2.2 工藝流程

基于MPC05運動控制器的點膠機(jī)器人系統(tǒng)的基本工作流程如圖2所示： 客戶可根據(jù)實際需求直接示教或進(jìn)行CAD圖形轉(zhuǎn)換，設(shè)計出自己所需的點膠圖形，通過軟件系統(tǒng)將點膠圖形轉(zhuǎn)換為運動指令傳送給MPC05運動控制器，再通過驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制膠頭，最終實現(xiàn)點膠控制。

3 MPC05運動控制器的設(shè)計

點膠機(jī)器人控制系統(tǒng)的核心單元MPC05運動控制器采用“FPGA+DSP”的方案，圖3為控制器的結(jié)構(gòu)框圖。FLASH用于存儲DSP程序，多余的空間可以用來存儲配置程序或加工程序以及系統(tǒng)工藝參數(shù)和現(xiàn)場數(shù)據(jù)，NAND FLASH大規(guī)模板上存儲器用于存儲配置數(shù)據(jù)、加工數(shù)據(jù)等。控制器的核心是DSP和FPGA，DSP實現(xiàn)CPU功能，F(xiàn)PGA實現(xiàn)控制功能和I/O功能。

該控制器的加工文件可以通過RS232下載，或通過U盤拷貝，輸出的脈沖方向信號用于控制步進(jìn)或伺服驅(qū)動器，I/O口接停機(jī)信號或開機(jī)信號等。

MPC05運動控制器共有兩個串行通訊口：其中串口A用于與PC機(jī)通訊，采用類似松下伺服的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議通訊；串口B為人機(jī)界面通訊接口，采用標(biāo)準(zhǔn)的Modbus協(xié)議通訊。

4 系統(tǒng)的特點及功能

4.1 完整的解決方案

基于MPC05的點膠機(jī)提供從CAD軟件、控制系統(tǒng)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的完整解決方案，滿足任意精簡或復(fù)雜的需求： 專業(yè)軌跡編程器（示教控制盒）：用于點膠軌跡的示教和規(guī)劃。

中文操作界面，操作簡單方便，很快就可以熟練使用進(jìn)行操作，可以對任意圖形的示教、修改、配置、加工；

免示教盒嵌入式轉(zhuǎn)接卡：在脫離示教盒的情況下提供加工能力，在多臺設(shè)備中可以只配一個示教盒仍可以滿足需求，這樣可以降低成本；

專業(yè)CAD控制軟件：支持AutoCAD格式、G代碼轉(zhuǎn)為MPC05運動控制器可識別的加工文件；

MPC05運動控制器：高性能4 軸運動控制，支持步進(jìn)、伺服電機(jī)控制； 步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)及驅(qū)動器。

4.2 復(fù)雜圖形加工能力

以專業(yè)運動控制器為核心，配合友好方便的用戶界面，點膠機(jī)器人控制系統(tǒng)可以勝任非常復(fù)雜的圖形加工。

支持兩種加工類型：直接示教或CAD圖紙轉(zhuǎn)換方式；

支持點、線段、圓弧、橢圓弧的示教編輯，任意平面選擇切換；

支持任意延時、支持運動中變速，自動連續(xù)插補(bǔ)控制；

支持開膠延時、提前關(guān)膠等工藝控制；

支持陣列加工，支持模擬輸出；

支持直接CAD文件、G代碼文件讀取，支持倒角、圓角處理；

自帶CAD繪制能力，支持自動路徑選擇、自定義加工次序。

4.3 CAD 軟件功能

自帶CAD處理功能，方便通過CAD 圖紙實現(xiàn)加工控制。

支持AutoCAD DXF文件讀取，支持DXF2000至DXF2006的多種文件格式；

支持G代碼編輯，并支持G代碼、圖形、DXF文件之間的任意轉(zhuǎn)換；

直接將圖形、DXF文件或G代碼輸出為點膠機(jī)加工文件；

自帶點、線、多線段、矩形、多邊形、圓、弧、橢圓、橢圓弧、跑道等圖形編輯能力；

可自定義原點、加工次序、任意圖形方向；

自動軌跡優(yōu)化、環(huán)形檢測。支持圓角、倒角處理。

4.4 適應(yīng)與擴(kuò)展能力

不對機(jī)械系統(tǒng)做任何限制，可任意選擇傳動機(jī)構(gòu)、執(zhí)行電機(jī)、平臺結(jié)構(gòu)；

MPC05運動控制器的脈沖輸出頻率達(dá)7.5Mhz，可滿足高速加工要求；

具有16路輸入、16路輸出能力，可任意擴(kuò)展控制能力；

可選原點、正負(fù)限位信號，提供精確控制能力；

可自定義脈沖當(dāng)量、平臺尺寸、速度限制、沖擊等參數(shù)；

可選控制器尺寸、用戶界面定制；

可選文件復(fù)制，一次設(shè)計，無限使用；支持USB文件下載等。

4.5 其他功能

首先，操作簡單方便，系統(tǒng)在設(shè)計中充分考慮到使用的簡單化，在不影響功能的前提下，使按鍵的數(shù)量減少到最少，簡化操作過程，工人培訓(xùn)簡單，節(jié)約培訓(xùn)時間和培訓(xùn)費用。

其次，具有軌跡存儲的功能，在點膠機(jī)控制系統(tǒng)中，可以同時存儲 99 個工作軌跡圖形于示教盒中，可存儲32個于MPC05運動控制器中，只需進(jìn)行簡單的選擇操作，可以快速適應(yīng)不同的工件；一次下載以后可以脫離示教盒。

再次，噴膠針頭可調(diào)，可以在一定范圍內(nèi)適應(yīng)不同高度工件的要求，并可以保證在更換點膠機(jī)針筒的時候，不需要對運動軌跡進(jìn)行重新校正。

最后，關(guān)鍵部件精心選用零部件，在保證較高的速度、精度的同時，滿足自動化生產(chǎn)條件下的高可靠性要求。

5 總結(jié)

基于MPC05獨立運動控制器的點膠機(jī)機(jī)器人控制系統(tǒng)具有使用方便、操作簡單、人機(jī)界面友好等特點，運動軌跡平滑，涂膠均勻，功能強(qiáng)大，可靠性和穩(wěn)定性高，并有效地降低了產(chǎn)品成本，目前已廣泛應(yīng)用于多種點膠機(jī)器人設(shè)備。