专利名称：数据传输方法及相关设备和装置的制作方法
技术领域：
在装配头控制装置和自动装配设备内的中央控制装置之间进行数据传输的方法、自动装配设备、装配头、发送方传输装置以及由发送方传输装置和接收方传输装置所构成的系统。
本发明涉及在装配头控制装置和自动装配设备内的中央控制装置之间进行数据传输的方法、在自动装配设备内的中央控制装置和装配头控制装置之间进行数据传输的方法、根据权利要求14的前序部分所述的具有中央控制装置的自动装配设备、用于自动装配设备的装配头、用于数字照相机的发送方传输装置和由发送方传输装置和接收方传输装置所构成的系统。
背景技术：
在自动装配设备中，要装配的元器件借助于装配头从供给装置提取，并且在要装配到的基板上定位并安放到该基板上。为了能使元器件能在基板上安放到放正确位置上，在装配头上布置有所谓的电路板照相机，它拍摄在电路板上的定位标记的图像，该图像以图像数据的形式传输到在自动装配设备的中央控制装置，并且借助于该数据来确定电路板在自动装配设备中的位置。此外，在装配头上布置有所谓的元器件照相机，它拍摄装配头接收的元器件的图像，相应的图像数据传输到在自动装配设备的中央控制装置，根据该图像数据确定元器件在装配头上的位置。借助于该数据，可以在放置元器件以前，校正元器件在基板上的位置，由此可以该元器件可以在正确的位置和正确的角度方位安放到基板上。
在此使用数字照相机作为照相机，它将其图像通过装配头的串行的高速数据连接线经过所谓的电缆拖链(Kabelschlepp)向中央控制装置传输。在此数据传输以例如300Mbps(兆比特每秒)进行，这相当于时钟脉冲频率为150MHz。由于电磁迟滞的原因(EMV，根据IEC标准的电磁干扰辐射)，必须为此使用屏蔽电缆，这种屏蔽电缆价格昂贵并且在电缆支承构造中存在问题。这种屏蔽电缆也可能比至今所使用的未屏蔽的扁平输送带具有更短的使用寿命。
备选地也使用光导体进行数据传输。在这种情况下只有最少的EMV问题，当然，它的缺点在于，除了已知的铜导体的连接技术外，还必须引入新技术，涉及插塞连接器、导线类型和在电缆拖链中的布线。
发明内容
因此本发明的任务是，提供数据传输的方法、自动装配设备和装配头，以及发送方传输装置和由发送方传输装置和接收方传输装置所构成的系统，借助其可以将串行的数据以高的比特率、以简单的方式传输到在自动装配设备内的中央控制装置。
根据本发明，这项任务通过具有权利要求1的特征的数据传输方法、具有权利要求14的特征的自动装配设备、具有权利要求20的特征的装配头、具有权利要求24的特征的发送方传输装置和具有权利要求27的特征的由发送方传输装置和接收方传输装置所构成的系统来完成。
在此数据借助于变化的时钟脉冲频率从装配头传输中央控制装置。由此产生没有明显频谱线的频谱。这些线可以说被磨平了(ver-schleifen)，也就是分布到很大的频率范围内。由此在频谱内的峰值减小到20dB。结合线路技术方法，与EMV辐射相关的幅值被如此地减小，使得可以不使用电缆屏蔽。在根据权利要求2的方法的有利方案中，确保通过该方法建立的在装配头和中央控制装置之间的接口具有完全的兼容性。
根据权利要求3所述的方法的有利方案、根据权利要求16所述的自动装配设备的有利方案、根据权利要求22所述的装配头的有利方案和根据权利要求26所述的发送方传输装置的有利方案，可以实现很大的灵活性，使得已储存的数据可以被分配到多个通道上，在这些通道上，这些数据于是串行地以各自变化的时钟脉冲频率被传输。
根据权利要求4，通过周期地变化的时钟脉冲频率，可以用非常简单的方法实现本发明。
在本方法的优选方案中，时钟周期选择为等于8μs，由此在120kHz的测量接收器的标准带宽内包含最多一条频谱线。
根据权利要求9所述的方法以有利的方式可以附加地通过这种方法传输其它控制信号和/或测量信号。
在根据权力要求10的方法的有利方案中，这样来保证无偏的(mittelwertfrei)数据传输，即在由无偏的数据字产生第一数据流之后，由多个完整的数据字形成数据块，这些完整的数据字由通道传输。由此可以确保，在线路技术中使用变压器和在通过电缆拖链传输信号时，不出现干扰信号。
通过本发明，可以用优选的方式在根据权利要求19所述的自动装配设备和根据权利要求26所述的系统中使用廉价的未屏蔽的电缆用于传输。
随后借助实施例参考附图更详细地对本发明加以说明。
附图示出图1示意的自动装配设备，图2根据本发明实现的示意的方框图。
具体实施例方式
图1示意地示出了自动装配设备1，该自动装配设备1借助于装配头2从未示出的供给单元中提取出元器件3，接着借助于定位系统5在xy方向内平行于要装配的基板6(例如电路板)而移动，并且元器件3安放到基板6上。其中装配头2配备有所谓电路板照相机7和元器件照相机8。电路板照相机7用于识别基板6上的定位标记(未示出)，借助于该定位标记来查出基板6在自动装配设备1中的位置。元器件照相机8拍摄处于装配头2上的元器件3的图像，由此接着可以查出元器件3在装配头2上的位置，用于接着将装配头2借助于定位系统5定位到基板6上的正确位置。此外，装配头2能校正元器件3的回转误差。由电路板照相机7或者元器件照相机8(它们通常是数字照相机)所摄制的图像被转换为数据，并传输到装配头控制装置11上。装配头控制装置11将这些数据经过电缆12传送到自动装配设备的中央控制装置10上，在该中央控制装置10中进行分析，并且对定位系统5和装配头2进行相应控制。
图2详细示出了如何在装配头控制装置11和中央控制装置10之间进行数据传输。此外，在装配头控制装置11中设置有发送方传输装置20(这里是发送方的现场可编程门阵列(FPGA1))，该发送方传输装置20包括有发送方时钟脉冲发生器21、发送方并行-串行转换器22、发送方数据储存单元23和发送方串行-并行转换器24。电路板照相机7或者元器件照相机8的数据在装配头控制装置11中通过串行数据流以300Mbps的数据传输率传递到作为多路分离器(Demultiplexer)的串行-并行转换器24上。多路分离器24将串行数据流分配为多个串行数据流，并将所属的数据信号储存在发送方储存单元23中，用于缓冲和匹配数据传输率。
发送方并行-串行转换器22(多路复用器MUX)将储存在发送方存储装置23中的数据经两个通道各自以180Mbps通过电缆拖链12进行传送。其中发送方并行-串行转换器22所使用的时钟脉冲频率借助于发送方时钟脉冲发生器21周期地变化。该发送方时钟脉冲发生器21以按8μs的周期在所谓的“三角形扫描(Dreieck-Sweep)″中产生在160MHz到200MHz的区间内变化的时钟脉冲频率。还可以选择其他周期，例如在5μs到10μs之间，优选周期为8μs，因为由此测量接收器的在120kHz的标准带宽内包含最多一条频谱线。
其中这样选择区间限值，即取决于希望的平均数据传输率区间的初始值大于或等于平均数据传输率的50％，并且终值小于或等于平均数据传输率的200％。由此可以减小EMV辐射，并且可以使用未屏蔽的数据传输导线12以高的数据传输率进行传输。
在接收方，在接收方传输装置30(第二现场可编程门阵列(FPGA2))借助于接收方串行-并行转换器31(DEMUX1)、接收方储存单元32和接收方并行-串行转换器33(MUX2)，将信号以原始的时钟脉冲频率(在本例中为300Mbps)进行重建。
如果信号的平均比特率或者平均数据传输率在电缆拖链12上等于输入比特率，(原始信号的特性保持不变，例如无偏性(Mittelwert-freiheit))，当然不能传输附加的数字信号。
如果信号的平均比特率在电缆拖链12上大于输入比特率，例如在图2中2×180Mbps＝360Mbps，可以通过电缆拖链12传输附加的数字信号，该数字信号事先储存在发送方存储装置23中。这种附加的信号可以例如是增量传感器的位置信号、静态信号(例如用于极限开关)、其它通信通道(例如照相机的状态反馈信号或者是用于保障整个数据传输的校验和)。
图2还示出了通过电缆拖链12以半比特率(＝90MHz)传输时钟脉冲。其中为了重建时钟脉冲以进行分析，使用了两个脉冲沿。当然，替代该时钟脉冲，也可以传输具有原始时钟脉冲频率的时钟脉冲或者使用方法，它不进行时钟脉冲传输，其中时钟脉冲可以由信号重建。
如果附加地一同传输时钟脉冲，则可以简单地使用移位寄存器实现信号分析。时间标记可作为同步信号在信号或脉冲中进行传输。例如可以在时钟脉冲信号中每8μs插入一个间歇(Pause)。
借助于30MHz的石英稳定的信号，在FPGA中通过过采样(Uebertastung)，产生例如1.5GHz的信号，或者产生用于时钟脉冲发生器21和34的基准频率。
如果数据流由无偏的数据字(例如在使用8位/10位编码的请下，它由8位的数据字实现无偏的10位的数据字)产生，则可以在发送方数据传输设备20中产生多个完整数据字的数据块(即例如多重的10位)，它通过通道传输。由此可以确保，在线路技术中使用变压器和通过电缆拖链12进行传输时不会产生干扰。
根据本发明所述的方法，照相机7、8的串行数据可以通过未屏蔽的扁平传输带进行传输，必要时同供电导线、CAN总线和其它控制信号一起传输。由此实现比屏蔽电缆或者光导体方案更低的系统费，并且机械可靠性比屏蔽电缆更好，并实现扁平传输带在电缆拖链中的简单的集成和简单且廉价的导线连接技术。
即使在实施例中主要是关于从装配头到中央控制装置的传输，但所述的方法当然也可以用于从中央控制装置到装配头控制装置的传输。
权利要求
1.在装配头控制装置(11)和自动装配设备(1)内的中央控制装置(10)之间进行数据传输的方法，具有下列步骤-以第一时钟脉冲频率在装配头控制装置(11)内产生第一串行数据流，-将该数据储存在第一存储装置(23)中，-借助于变化的时钟脉冲频率传输所述已储存的数据，-在第二存储装置(32)中将传输的数据储存，-以第二时钟脉冲频率再现所述第一串行数据流，-将再现的串行数据流传输到中央控制装置(10)。
2.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，所述第一时钟脉冲频率选择为与所述第二时钟脉冲频率相等。
3.根据权利要求1或2所述的数据传输方法，其特征在于，储存在所述第一存储装置(23)中的数据被分配到多个通道上，在这些通道上，该数据串行地各自以变化的时钟脉冲频率被传输。
4.根据权利要求1、2或3中任一项所述的数据传输方法，其特征在于，所述变化的时钟脉冲频率周期地进行变化。
5.根据权利要求4所述的数据传输方法，其特征在于，所述时钟周期在5μs和10μs之间进行选择。
6.根据权利要求5所述的数据传输方法，其特征在于，所述时钟周期选择为等于8μs。
7.根据权利要求4到6中任一项所述的数据传输方法，其特征在于，所述变化的时钟脉冲频率给出平均的数据传输率，并且该时钟脉冲频率的区间的初始值选择为大于或等于平均数据传输率的50％，并且该时钟脉冲频率的区间的终值选择为小于或等于平均数据传输率的200％。
8.根据权利要求4到7中任一项所述的数据传输方法，其特征在于，所述变化的时钟脉冲频率周期地在160MHz到200MHz之间变化。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的数据传输方法，其特征在于，在所述第一存储装置(23)中储存有附加的其它控制信号和/或测量信号，该控制信号和/或测量信号接着同样以变化的时钟脉冲频率被传输，并被储存在所述第二存储装置(32)中。
10.根据权利要求3到9中任一项所述的数据传输方法，其特征在于，-所述第一数据流由数据字产生，这些数据字是无偏的，-由多个完整的数据字产生数据块，-该数据块一起通过通道之一被传输。
11.根据权利要求1到10中任一项所述的数据传输方法，其特征在于，所述变化的时钟脉冲附加地一起进行传输。
12.根据权利要求1到11中任一项所述的数据传输方法，其特征在于，所述串行数据流由图像数据生成，该图像数据由布置在装配头(2)上的照相机(7、8)所拍摄。
13.在自动装配设备(1)内的中央控制装置(10)和装配头控制装置(11)之间进行数据传输的方法，具有下列步骤-以第一时钟脉冲频率在中央控制装置(10)内产生第一串行数据流，-将该数据储存在第一存储装置(23)中，-借助于变化的时钟脉冲频率传输所述已储存的数据，-在第二存储装置(32)中将传输的数据储存，-以第二时钟脉冲频率再现所述第一串行数据流，-将再现的串行数据流传输到装配头控制装置(11)。
14.自动装配设备(1)，具有中央控制装置(10)，并具有装配头(2)，该装配头(2)包括装配头控制装置(11)，其特征在于，-发送方传输装置(20)，该发送方传输装置(20)带有发送方存储装置(23)，该发送方存储装置(23)储存串行数据流的数据；并且该发送方传输装置(20)带有机构(21，22)，用于将已储存的数据以变化的时钟脉冲频率进行传输，-接收方传输装置(30)，该接收方传输装置(30)带有接收方存储装置(32)，在该接收方存储装置(32)中储存了传输的数据；并且该接收方传输装置(30)带有机构(33，34)，用于由储存在接收方存储装置(32)中的数据再现所述串行数据流，并将该串行数据流传输到中央控制装置(10)。
15.根据权利要求14所述的自动装配设备(1)，其特征在于，所述用于传输已储存的数据的机构(21，22)包括发送方时钟脉冲发生器(21)，用于产生变化的时钟脉冲频率。
16.根据权利要求15所述的自动装配设备(1)，其特征在于，所述用于传输已储存的数据的机构(21，22)包括发送方并行-串行转换器(22)，该并行-串行转换器(22)将已储存的数据分配到多个通道上；并且在接收方的传输设备(30)中设置有接收方串行-并行转换器(31)，该串行-并行转换器(31)汇集了所述多个通道。
17.根据权利要求16所述的自动装配设备(1)，其特征在于，所述发送方时钟脉冲发生器(21)产生时钟脉冲信号，该时钟脉冲信号输送到接收方串行-并行转换器(31)上，并被该串行-并行转换器(31)用于在第二存储装置(32)中储存数据。
18.根据权利要求14到17中任一项所述的自动装配设备(1)，其特征在于，在所述装配头(2)上布置有照相机(7，8)，由该照相机(7，8)的图像数据给出所述串行数据流。
19.根据权利要求14到18中任一项所述的自动装配设备(1)，其特征在于未屏蔽的电缆(12)，用于将数据从发送方传输装置(20)传输到接收方传输装置(30)。
20.用于自动装配设备(1)的带有装配头控制装置(11)的装配头(2)，其特征在于发送方传输装置(20)，该发送方传输装置(20)带有发送方存储装置(23)，该发送方存储装置(23)储存串行数据流的数据；并且该发送方传输装置(20)带有机构(21，22)用于以变化的时钟脉冲频率传输已储存的数据。
21.根据权利要求20所述的装配头(2)，其特征在于，所述用于传输已储存的数据的机构(21，22)包括发送方时钟脉冲发生器(21)，用于产生变化的时钟脉冲频率。
22.根据权利要求20所述的装配头(2)，其特征在于，所述用于传输已储存的数据的机构(21，22)包括发送方并行-串行转换器(22)，该发送方并行-串行转换器(22)将已储存的数据分配到多个通道上。
23.根据权利要求20到22中任一项所述的装配头(2)，其特征在于，在所述装配头(2)上布置有照相机(7，8)，由该照相机(7，8)的图像数据给出所述串行数据流。
24.用于数字照相机(7，8)的发送方传输装置(20)，该发送方传输装置(20)带有发送方存储装置(23)，该发送方存储装置(23)将含有照相机(7，8)数据的串行数据流的数据储存；并且该发送方传输装置(20)带有机构(21，22)，用于以变化的时钟脉冲频率传输已储存的数据。
25.根据权利要求24所述的发送方传输装置(20)，其特征在于，所述用于传输已储存的数据的机构(21，22)包括时钟脉冲发生器(21)，用于产生变化的时钟脉冲频率。
26.根据权利要求24所述的发送方传输装置(20)，其特征在于，所述用于传输已储存的数据的机构(21，22)包括发送方并行-串行转换器(22)，该发送方并行-串行转换器(22)将已储存的数据分配到多个通道上。
27.由用于数字照相机(7，8)的发送方传输装置(20)、接收方传输装置(30)所构成的系统，其特征在于，-发送方存储装置(23)，该发送方存储装置(23)将含有照相机(7，8)数据的串行数据流储存，并且该发送方存储装置(23)带有机构(21，22)，用于以变化的时钟脉冲频率传输已储存的数据；-接收方存储装置(32)，在该接收方存储装置(32)中储存了传输的数据，并且该接收方存储装置(32)带有机构(33，34)，用于由储存在接收方存储装置(32)中的数据再现所述串行数据流，并将该串行数据流传输到中央控制装置(10)。
28.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，在发送方传输装置(20)和接收方传输装置(30)之间设置有用于传输数据的未屏蔽的电缆(12)。
全文摘要
本发明涉及在装配头控制装置和自动装配设备内的中央控制装置之间进行数据传输的方法、自动装配设备、装配头、发送方传输装置以及由发送方传输装置和接收方传输装置所构成的系统。在以300Mbps对装配头(2)的数字照相机(7，8)的数据进行数据传输时，必须使用屏蔽电缆，这种屏蔽电缆价格昂贵并电缆支承的结构设计问题。因此根据本发明提出，将数据以装配头(2)的周期地变化的时钟脉冲频率传输到中央控制装置(10)。接着将数据流以原始的时钟脉冲频率重建。由此频谱峰值可以降低到20dB。
文档编号H05K13/04GK101089911SQ200710110088
公开日2007年12月19日 申请日期2007年6月14日 优先权日2006年6月14日
发明者S·伯格 申请人:西门子公司