一种飞行识别的贴片头控制系统及方法与流程

本发明涉及一种贴片头控制系统及控制方法，尤其是一种飞行识别的贴片头控制系统及方法。

背景技术：

现有的贴装头一般采用一个飞行相机固定在X/Y轴上，进行飞行识别元件和mark点相机捕捉mark点，这导致了贴片头要进行元件识别的时候需要在固定的飞行相机上方飞过才行，目前最新的技术是将飞行相机集成到贴片头上，有采用固定在贴片头底部一侧并且和吸嘴数量匹配的元件识别相机，有采用相机固定在贴片头底部并且沿着吸嘴方向往复运动的元件识别相机技术。上述两种最新技术都存在明显缺陷，一个会限制可识别的吸嘴数量，一个光路配套较复杂，且两者成本都较高，贴片头体积较大，因此，一种结构简单、小型化、低成本的带飞行识别功能的贴片头及控制系统亟需开发。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种结构简单、小型化、低成本的带飞行识别功能的贴片头控制系统及控制方法，达到贴片头稳定，准确，快速的贴装的目的。

本发明的技术方案为：一种飞行识别的贴片头控制系统，包括贴片头控制器、工业主板、Mark点相机、Z轴移动模块、飞行相机、气动模块、R轴动作模块、感应器模块，其特征在于：Mark点相机、Z轴移动模块和飞行相机分别与工业主板连接，贴片头控制器分别与气动模块、R轴动作模块、感应器模块、飞行相机运动模块连接，所述贴片头控制器与工业主板连接。

所述Z轴移动模块包括Z轴伺服电机、Z轴传动机构，贴片头控制器发出Z轴伺服电机控制信号，Z轴伺服电机驱动Z轴传动机构使贴片轴到达指定位置；感应器模块包括读取贴片轴的Z轴原点信号和Z轴高度信号的感应器，并通过CAN总线实时传递给贴片头控制器。

飞行相机包括光源、镜头、集成电路板，光源设置在镜头周围并照照射到图像的目标区域，飞行相机集成电路板将采集的图像信息通过千兆网传输线传输到工业主板上进行校正处理；所述的飞行相机运动模块包括驱动电机、传动机构、飞行相机组件，贴片头控制器传递驱动信号给驱动电机带动传动机构，使飞行相机组件运动。

R轴动作模块包括两个R向电机、被两个R向电机交叉控制六个贴片轴、读取贴片轴的R轴原点信号的感应器模块，贴片头控制器发出旋转信号，R向电机执行旋转信号，确认PCB板位置信息的Mark点相机，感应器模块和Mark点相机将采集的数据分别传递给贴片头控制器、工业主板，工业主板发出X、Y、Z向运动信号，贴片头控制器发出R向运动信号。

气动模块包括真空泵、气管、贴片轴、正负压切换电磁阀、真空破坏阀、正压管道，所述真空泵通过气管分别与六个贴片轴连接，贴片轴与真空泵之间还设置有正负压切换电磁阀，正负压切换电磁阀的另一通路与正压管道连通，正压管道进口端设置有真空破坏阀，真空破坏阀可以对正压管道进行开闭控制，与贴片轴连接的正负压切换电磁阀可开关控制贴片轴中的气压闭合。

进一步地，所述的气动模块还包括与真空破坏阀另一通路连接的强弱正压切换电磁阀，切换电磁阀连接两路气压大小不同的气管，所述小气压气管上设置有调压阀；所述的真空泵与贴片轴之间还设置具有储气分流功能的真空分流板。

本发明还提供一种飞行识别的贴片头控制系统的控制方法，其特征在于：

方法步骤如下：

a.计算机软件启动，贴装头控制器进入工作状态，贴装头组件处于待机状态；

b.系统优化，就近选择贴片头中的mark点相机，利用该相机进行mark点位置扫描检测，如果成功则贴装头控制器指令贴装头组件移动到目标料站位进行吸头吸料，如果否，提示用户手动选择mark点位置，选择完成进入下一步。

c.开启真空贴片轴Z向移动吸取物料，吸取完成判断是否达到安全高度，如果是则进入下一步骤，如果否，则进一步移动到安全高度；

d.飞行相机开始移动，触发拍照，处理拍照结果，识别元件信息是否匹配，如果匹配，则贴片轴沿R向开始修正元器件状态，如果不匹配，则进行自动故障排除，自动故障排除超过3次，停机提示故障原因，需人工排除；

e.到达目标位置，贴片轴Z向移动到贴装高度，关闭真空开启吹气，贴片轴Z向移动回安全高度；

f.当前循环是否贴装完成，如果是则进入步骤g，如果否，则下一个贴片轴重复步骤e。

g.判断本次所有贴装数据是否完成，如果是则重复步骤a，如果否，则进入步骤c。

进一步地，步骤a在贴装开始时，贴片轴Z向会校正到安全高度保持移动中头部安全，贴片轴R向的两个电机会校正到回零位置，元件吸取后进行拍照，其中吸嘴都是保持一个固定且已知的状态，利于图像校正计算与分析，同时减少重复计算的误差。

进一步地，步骤c中吸头吸料，料站排布按照相邻料站的元件个数相近，元件数量是从左到右保持由多到少。

进一步地，步骤d中，吸料完成后，气动模块保持不变，贴片头控制器传递驱动信号给飞行相机运动模块，同时，工业主板发送指令给贴片头控制器，贴片头控制器触发飞行相机进行拍照，飞行相机反馈拍照结果给工业主板，完成一次拍照任务。

进一步地，步骤e中，保持贴片头组件不断向一个方向运动，保持贴片头组件不走重复路径，同一个周期内的贴装点的贴装数据是按照与原点距离由大到小排列；在每次贴装轴贴装完成开始上升中，下一个贴装轴的R向修正已经开始，保证在贴装前修正完成。

本发明的有益效果为：飞行相机运动机构和贴片头的其他伺服机构集成在贴片头上，便于模块化控制，提高数据处理效果；贴装头控制器集成控制一个飞行相机的伺服电机、两个R轴歩进电机、集成在同一区域的驱动吸嘴上下运动的六个伺服电机、飞行相机运动模块驱动电机；是结构简单、小型化、低成本的带飞行识别功能的贴片头控制系统及控制方法，达到贴片头稳定，准确，快速的贴装的目的。

附图说明

图1为本发明一个实施例的控制系统模块图：

图2a-2b为本发明一个实施例的工作流程示意图；

图3为本发明一个实施例气动模块的气路控制电路示意图；

图4为本发明另一个实施例启动模块的气路控制电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：如图1-4所示，一种飞行识别的贴片头控制系统，控制系统包括贴片头控制器、工业主板、Mark点相机、Z轴移动模块、飞行相机、气动模块、R轴动作模块、感应器模块，其特征在于：Mark点相机、Z轴移动模块和飞行相机分别与工业主板连接，贴片头控制器分别与气动模块、R轴动作模块、感应器模块、飞行相机运动模块连接，所述贴片头控制器与工业主板连接。

所述Z轴移动模块包括Z轴伺服电机、Z轴传动机构，贴片头控制器发出Z轴伺服电机控制信号，Z轴伺服电机驱动Z轴传动机构使贴片轴到达指定位置；感应器模块包括读取贴片轴的Z轴原点信号和Z轴高度信号的感应器，并通过CAN总线实时传递给贴片头控制器。

飞行相机包括光源、镜头、集成电路板，光源设置在镜头周围并照照射到图像的目标区域，飞行相机集成电路板将采集的图像信息通过千兆网传输线传输到工业主板上进行校正处理；所述的飞行相机运动模块包括驱动电机、传动机构、飞行相机组件，贴片头控制器传递驱动信号给驱动电机带动传动机构，使飞行相机组件运动。

R轴动作模块包括两个R向电机、被两个R向电机交叉控制六个贴片轴、读取贴片轴的R轴原点信号的感应器模块，贴片头控制器发出旋转信号，R向电机执行旋转信号，确认PCB板位置信息的Mark点相机，感应器模块和Mark点相机将采集的数据分别传递给贴片头控制器、工业主板，工业主板发出X、Y、Z向运动信号，贴片头控制器发出R向运动信号。

如图3所示，气动模块包括真空泵、气管、贴片轴、正负压切换电磁阀、真空破坏阀、正压管道，所述真空泵通过气管分别与六个贴片轴连接，贴片轴与真空泵之间还设置有正负压切换电磁阀，正负压切换电磁阀的另一通路与正压管道连通，正压管道进口端设置有真空破坏阀，真空破坏阀可以对正压管道进行开闭控制，与贴片轴连接的正负压切换电磁阀可开关控制贴片轴中的气压闭合。

进一步地，如图4所示，气动模块还有一种实施例：气动模块还有一种实施例：所述的气动模块还包括与真空破坏阀另一通路连接的强弱正压切换电磁阀，切换电磁阀连接两路气压大小不同的气管，所述小气压气管上设置有调压阀；所述的真空泵与贴片轴之间还设置具有储气分流功能的真空分流板。

本实施例真空破坏阀前端接有强弱正压切换电磁阀，初始状态是弱压，弱压端接有调压阀，分两道正压（弱吹气压与强吹气压），两道正压分别通过小型减压阀RB500-SSC4-P（0.1Mpa）与调压阀R4000-15-W（0.5Mpa）由电磁阀切换连接至正压管道，弱吹气压为正常工作气压，强吹气压为清理管路杂物气压。

这种气动控制系统将正压管道所在的汇流集装板结构简化得较为简单，气孔较大，过滤罐安装在外部，气体流通后，气压较稳定。

一、飞行识别的贴片头控制系统的控制方法，步骤如下：

a.计算机软件启动，贴装头控制器进入工作状态，贴装头组件处于待机状态；

b.系统优化，就近选择贴片头中的mark点相机，利用该相机进行mark点位置扫描检测，如果成功则贴装头控制器指令贴装头组件移动到目标料站位进行吸头吸料，如果否，提示用户手动选择mark点位置，选择完成进入下一步。

c.开启真空贴片轴Z向移动吸取物料，吸取完成判断是否达到安全高度，如果是则进入下一步骤，如果否，则进一步移动到安全高度；

d.飞行相机开始移动，触发拍照，处理拍照结果，识别元件信息是否匹配，如果匹配，则贴片轴沿R向开始修正元器件状态，如果不匹配，则进行自动故障排除，自动故障排除超过3次，停机提示故障原因，需人工排除；

e.到达目标位置，贴片轴Z向移动到贴装高度，关闭真空开启吹气，贴片轴Z向移动回安全高度；

f.当前循环是否贴装完成，如果是则进入步骤g，如果否，则下一个贴片轴重复步骤e。

g.判断本次所有贴装数据是否完成，如果是则重复步骤a，如果否，则进入步骤c。

进一步地，步骤a在贴装开始时，贴片轴Z向会校正到安全高度保持移动中头部安全，贴片轴R向的两个电机会校正到回零位置，元件吸取后进行拍照，其中吸嘴都是保持一个固定且已知的状态，利于图像校正计算与分析，同时减少重复计算的误差。

进一步地，步骤c中吸头吸料，料站排布按照相邻料站的元件个数相近，元件数量是从左到右保持由多到少。

进一步地，步骤d中，吸料完成后，气动模块保持不变，贴片头控制器传递驱动信号给飞行相机运动模块，同时，工业主板发送指令给贴片头控制器，贴片头控制器触发飞行相机进行拍照，飞行相机反馈拍照结果给工业主板，完成一次拍照任务。

进一步地，步骤e中，保持贴片头组件不断向一个方向运动，保持贴片头组件不走重复路径，同一个周期内的贴装点的贴装数据是按照与原点距离由大到小排列；在每次贴装轴贴装完成开始上升中，下一个贴装轴的R向修正已经开始，保证在贴装前修正完成。

二、贴片头的工作流程如下：

1、在贴装开始，贴片轴Z向会校正到安全高度保持移动中头部安全，贴片轴R向的两个电机会校正到回零位置，保持在元件吸取后拍照吸嘴中都是一个固定且已知的状态，这样有利于图像校正计算与分析，同时减少重复计算的误差。

2、元件吸取中，吸嘴的间距是16mm，而8mm料站的间距也是16mm，为保持同步吸取，提高吸取效率元件料站排布是按照相邻料站的元件个数差不多同时，元件数量是从左到右保持由多到少，最大减少贴片头的移动。

3、元件贴装中，为保持吸头不断向左运动，保持吸头不走重复路径，同一个周期内的贴装点的贴装数据是按照与原点距离由大到小排列，不是按照吸头排列贴装的，这样最大程度的提高了贴装效率。

4、元件贴装中，为保持吸头贴装前元件R向修正已经完成，在每次轴贴装完成开始上升中，下一个贴装轴的R向修正已经开始，保证在贴装前修正完成，在保证精度的同时最大效率提高效率。

实施例：当前有 6个点 ， 从1头开始距离分别是 21 8.9 6.2 15 5 22 , 所以最终动作是

（1） R1开始修正1轴元件形态，1轴开始贴装。

（2） 1轴贴装完成开始上升，R2开始修正2轴元件形态。

（3） 2轴贴装完成开始上升，R1开始修正3轴元件形态。

（4） 3轴贴装完成开始上升，R2开始修正4轴元件形态。

（5） 4轴贴装完成开始上升，R1开始修正5轴元件形态。

（6） 5轴贴装完成开始上升，R2开始修正6轴元件形态。

（7） 6轴贴装完成上升到安全高度，R1R2回复到零点位置，等待下一次贴装。

三、气路控制流程

1、常闭电磁阀控制正压气路，当贴装头控制器指令贴装头组件移动到目标料站位时，开启真空。

2、与正负压切换电磁阀相连接的汇流集装板，通过储气罐通入负压，吸嘴吸取物料。

3、物料是否吸取到位判断，如果吸料完成，则贴装头到达安全高度，进入下一步骤。

4、控制器指示贴装，则正负压切换电磁阀换向，开启常闭电磁阀，通入正压，完成放料。

飞行相机运动机构和贴片头的其他伺服机构集成在贴片头上，便于模块化控制，提高数据处理效果；贴装头控制器集成控制一个飞行相机的伺服电机、两个R轴歩进电机、集成在同一区域的驱动吸嘴上下运动的六个伺服电机、飞行相机运动模块驱动电机；是结构简单、小型化、低成本的带飞行识别功能的贴片头控制系统及控制方法，达到贴片头稳定，准确，快速的贴装的目的。

以上所述的贴片轴包括连接块组件、套接有外花键的吸杆、吸头、吸嘴，所述的连接块组件与吸杆上端连接，吸杆下端设置有吸头，吸头下端连接有吸嘴。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。