专利名称：一种用于锡膏印刷机的串行多轴步进控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及PCB板锡裔印刷机控制系统领域，特别是涉及一种用于锡 膏印刷机的串行多轴步进控制系统。
技术背景PCB锡膏印刷机是SMT制程中的重要电子制造装备。PCB组装的过程一 般包括PCB锡膏印刷、印刷后光学检査、贴片、贴片后光学检査、回流焊或波 峰焊、焊后光学检查六个过程。而锡膏印刷作为SMT制程的首道工序，其印刷 精度对于贴片及焊接质量直接相关，印刷质量不高可能使得PCB产生虚焊等不 良状态。而PCB锡膏印刷一般包括手动、半自动、全自动印刷。随着电子元件 尺度的縮小，通过销钉机械定位的手动、半自动印刷已经不能满足SMT组装的 要求。而全自动锡膏印刷机采用基于机器视觉技术进行精确的丝网与PCB定位 对准。其实现需要平台运动轴及相机运动轴精确运动及控制实现的。丝网与PCB 的精确定位完成后，保证锡膏印刷功能实现还包括按照一定的时序对一系列轴 进行运动控制，这些运动包括送板运动、平台上升运动等。由于锡膏印刷机是一个典型的多轴运动控制系统，且需保证锡膏印刷精 度，选择恰当的控制结构是非常重要的。锡膏印刷机一般包括八个需要准确控 制的轴，分别是相机运动X轴、相机运动Y轴、平台Y1轴、平台Y2轴、平台 X轴、PCB导轨调宽轴、锡膏刮刀压力运动轴Z1/Z2。这八个轴运动不要求联动 控制，但是有协同控制的要求，特别是相机运动X轴、相机运动Y轴、平台Yl 轴、平台Y2轴、平台X轴运动精度直接影响PCB与丝网的准确对准。对于这 种多轴控制可采用的方案包括总线式智能步进电机驱动系统、总线式智能步进 伺服驱动系统、总线式PLC控制的步进或伺服驱动系统、非总线式的PLC或运 动控制板卡式步进/伺服驱动系统。非总线式的结构对于多轴运动控制来说，可 釆用PLC直接发高速脉冲或釆用PLC位控模块驱动，其控制结构要求配备多个 PLC、位控模块、伺服驱动器，使得接线复杂。如果直接采用PLC直接发脉冲 驱动，还使得系统无法补偿位置脉冲丢失引起的运动误差。总线式运动控制结 构没有这些问题。德国某锡膏印刷机就是采用CANOpen串行总线的智能步进电 机驱动系统，但成本较高。 实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种精确定位、抗电磁 干扰强、可靠性高、成本低的采用状态机控制结构和RS485全双工或半双工的 串行多轴控制系统，该系统可应用在各种PCB板锡膏印刷机中。 为实现本实用新型的目的，本实用新型采用的技术方案如下-一种用于锡膏印刷机的串行多轴步进控制系统，包括上位机、RS485全双 工或半双工串行控制总线、两直流步进伺服驱动系统和交流步进伺服驱动系统， 所述上位机、直流步进伺服驱动系统、交流步进伺服驱动系统均挂接于RS485 全双工或半双工串行控制总线上；所述上位机包括多轴控制状态机和运动指令 VI库，多轴控制状态机调用运动指令VI库中相关指令VI;所述直流四轴步进 伺服驱动系统之一包括直流四轴步进伺服驱动器之一、相机X轴步进电机、刮 刀Zl轴步进电机和刮刀Z2轴步进电机，直流四轴步进伺服驱动器之一驱动相 机X轴步进电机、刮刀Z1轴步进电机和刮刀Z2轴步进电机；所述直流四轴步 进伺服驱动系统之二包括直流四轴步进伺服驱动器、平台Yl轴步进电机、平台 Y2轴步进电机、平台X轴步进电机和轨宽轴步进电机之二，直流四轴步进伺服 驱动器之二驱动平台Y1轴步进电机、平台Y2轴步进电机、平台X轴步进电机 和轨宽轴步进电机；所述交流步进伺服驱动系统包括交流单轴步进伺服驱动器 和相机Y轴步进电机，交流单轴歩进伺服驱动器驱动相机Y轴步进电机。 本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果(1) 本实用新型对PCB锡膏印刷机采用多轴状态机结构的多轴控制系统， 便于控制系统的构建、调试、修改，同时能更好地进行多轴协调控制；(2) 本实用新型对PCB锡膏印刷机采用基于M公司LabV正W技术标准 的构建的运动指令VI库，具有控制功能强的特点；(3) 本实用新型所采用的基于RS485全双工或半双工串行总线的多轴控制 系统，具有接线少、抗电磁千扰强、运动控制准确、可靠性高的特点。
图1是本实用新型的基于RS485全双工或半双工串行控制总线的PCB锡脔 印刷机的多轴控制系统示意图；图中示出1-多轴控制状态机 2-运动指令VI库 3-直流四轴步进伺服 驱动器 4-相机X步进电机 5-刮刀Zl步进电机 6-刮刀Z2步进电机 7-相机Y步进电机 8-平台Y1步进电机9-平台Y2步进电机 10-平台X步 进电机 11-轨宽步进电机 12-直流四轴步进伺服驱动器 13-交流单轴步 进伺服驱动器 14-RS485全双工或半双工串行控制总线 15-上位机A— 直流步进伺服驱动系统 B—直流步进伺服驱动系统具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，
以下结合附图对本实用新型作进一步地描述， 但本实用新型的实施方式不限于此。如图1所示，用于锡膏印刷机的串行多轴步进控制系统包括上位机15、 RS485全双工或半双工串行控制总线14、两直流步进伺服驱动系统A、 B和交。上位机15包括多轴控制状态机1和运动指令VI库2，多 轴控制状态机1调用运动指令VI库2中相关指令VI。直流四轴步进伺服驱动系 统A包括直流四轴步进伺服驱动器3、相机X轴步进电机4、刮刀Z1轴步进电 机5和刮刀Z2轴步进电机6，直流四轴步进伺服驱动器3上分别驱动相机X轴 步进电机4、刮刀Z1轴步进电机5、刮刀Z2轴步进电机6。直流四轴步进伺服 驱动系统B包括直流四轴步进伺服驱动器12、平台Yl轴步进电机8、平台Y2 轴步进电机9、平台X轴步进电机10和轨宽轴步进电机11;直流四轴步进伺服 驱动器12分别驱动平台Yl轴步进电机8、平台Y2轴步进电机9、平台X轴步 进电机IO、轨宽轴步进电机ll。交流步进伺服驱动系统包括交流单轴步进伺服 驱动器13和相机Y轴步进电机7，交流单轴步进伺服驱动器13驱动相机Y轴 步进电机7。 RS485全双工或半双工串行控制总线上分别挂接上位机15、直流 四轴步进伺服驱动器3、直流四轴步进伺服驱动器12和交流单轴步进伺服控制 器13。用于锡膏印刷机的串行多轴步进控制系统采取多轴控制状态机控制结构， 通过基于NI公司LabVIEW技术标准的步进伺服指令VI库发出运动控制指令， 整个控制系统构架在RS485全双工或半双工串行控制总线上。具体如下上位机15上运行的多轴控制状态机1首先进入初始化状态，调用运动指令 VI库的返回零点指令VI，通过RS485全双工或半双工串行控制总线14发出运 动控制指令，并由直流四轴步进伺服驱动器3、直流四轴步进伺服驱动器12和 交流单轴步进伺服控制器13解析，以驱动相应的步进电机返回零点。然后，多 轴控制状态机1进入等待状态，等待系统运动指令。当系统发出相关参数设置 指令时，调用运动指令库的相关参数设置指令VI，通过RS485全双工或半双工 串行控制总线14发出运动控制指令，并由直流四轴步进伺服驱动器3、直流四轴步进伺服驱动器12和交流单轴步进伺服控制器13解析，完成相应轴的参数 设置。当系统对相应轴发出点动、绝对运动指令、相对运动指令时，调用运动 指令库的相关参数设置指令VI，通过RS485全双工或半双工串行控制总线14发 出运动控制指令，并由直流四轴步进伺服驱动器3、直流四轴步进伺服驱动器 12和交流单轴歩进伺服控制器13解析，驱动相应的电机以给定的加减速度和速 度运动到指定位置。锡膏印刷机的电路板夹紧、对准，相机的运动定位，刮刀 的印刷运动等，在此串行多轴步进系统的多轴控制状态机控制下按照严格的工 作顺序自动完成整个锡膏印刷机的工作循环。本实用新型所采用的以多轴控制状态机、运动指令VI库和RS485全双工或 半双工串行控制总线为核心的PCB锡膏印刷机多轴串行步进控制系统，能够进 行多轴协调控制、具有结构紧凑、接线少、抗电磁干扰强、可靠性高的特点， 可用于各种PCB锡膏印刷机中。
权利要求1、一种用于锡膏印刷机的串行多轴步进控制系统，其特征在于包括上位机(15)、RS485全双工或半双工串行控制总线(14)、两直流步进伺服驱动系统(A、B)和交流步进伺服驱动系统，所述上位机(15)、直流步进伺服驱动系统(A、B)、交流步进伺服驱动系统均挂接于RS485全双工或半双工串行控制总线(14)上；所述上位机(15)包括多轴控制状态机(1)和运动指令VI库(2)，多轴控制状态机(1)调用运动指令VI库(2)中相关指令VI；所述直流四轴步进伺服驱动系统(A)包括直流四轴步进伺服驱动器(3)、相机X轴步进电机(4)、刮刀Z1轴步进电机(5)和刮刀Z2轴步进电机(6)，直流四轴步进伺服驱动器(3)驱动相机X轴步进电机(4)、刮刀Z1轴步进电机(5)和刮刀Z2轴步进电机(6)；所述直流四轴步进伺服驱动系统B包括直流四轴步进伺服驱动器(12)、平台Y1轴步进电机(8)、平台Y2轴步进电机(9)、平台X轴步进电机(10)和轨宽轴步进电机(11)，直流四轴步进伺服驱动器(12)驱动平台Y1轴步进电机(8)、平台Y2轴步进电机(9)、平台X轴步进电机(10)和轨宽轴步进电机(11)；所述交流步进伺服驱动系统包括交流单轴步进伺服驱动器(13)和相机Y轴步进电机(7)，交流单轴步进伺服驱动器(13)驱动相机Y轴步进电机(7)。
2、 根据权利要求1所述的一种用于锡膏印刷机的串行多轴步进控制系统， 其特征在于运动指令VI库(2)为遵循LabVIEW技术标准的指令库。
专利摘要本实用新型公开了一种用于锡膏印刷机的串行多轴步进控制系统，包括上位机、RS485全双工或半双工串行控制总线、两直流步进伺服驱动系统和交流步进伺服驱动系统；直流四轴步进伺服驱动器之一驱动相机X轴步进电机、刮刀Z1轴步进电机和刮刀Z2轴步进电机；直流四轴步进伺服驱动器之二驱动平台Y1轴步进电机、平台Y2轴步进电机、平台X轴步进电机和轨宽轴步进电机；交流单轴步进伺服驱动器驱动相机Y轴步进电机。本实用新型能够有效提高PCB锡膏印刷机的多轴协调控制能力及对准精度，具有接线少、抗电磁干扰强、结构紧凑和控制功能丰富的特点，可应用在各种PCB锡膏印刷机中。
文档编号B41F33/00GK201052692SQ20072004715
公开日2008年4月30日 申请日期2007年1月5日 优先权日2007年1月5日
发明者张宪民, 忠 陈 申请人:华南理工大学