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触摸屏控制器在点胶机行业中的应用


目前,在点胶机领域,大多数的点点以及点线动作均是通过PLC来实现的,同时也实现了多种输入输出的功能。但此种控制方法存在一个非常大的缺陷,那就是更换加工工件十分不便,须有专门的PLC编程人员来针对新工件进行编程下载,既严重影响工作效率,也容易出错,同时大大增加了生产成本。
 针对此种情况,我们使用深圳某公司的基于运动控制卡的触摸屏控制器ADT-TP104来设计控制系统。在此控制器中有一个16MB~256MB容量可选的DOM电子硬盘,可以一次性存储100个或更多的工件加工文档,所有加工文档的生成通过导入CAD图形形成表格式数据或直接进行表格式示教编程来实现,示教式编程方法简单直观快速可靠,既可以通过触摸屏或键盘手动输入数据亦可以通过单独移动各个轴来实现教导式数据输入,并且能够实现图形的动态更新功能,随时跟踪用户输入的数据,同时可以设定加工组数、拐角、以及起点终点参数以实现点胶动作的完全自动化,任何人员经过简单的培训后即可自己编程实现各种工件的自动加工。
1 控制系统的设计方案
1.1 系统组成
1)TP104控制器,内带P5级工控主板,以及10.4寸触摸屏;
2)ADT-834控制卡,负责对各种动作的控制操作,包括马达驱动控制,点胶开关控制以及各种状态检测控制等操作;
3)伺服驱动器及电机,负责带动胶枪进行动作执行。
系统结构图如下:
 
图1
1.2 系统工作原理
 
图2
1)工程概述
以上是实际的加工的工件阵列,在此仅针对点线加工进行说明,对于点点操作相对简单一些,在此就不再说明了,系统可以通过参数设定来选择是点点还是点线操作。系统可以自由设定加工的行列数(X方向或Y方向),以实现教导编辑一组工件,进行多组加工的目的。
a)系统上电回机械原点,确定机床的初始工作位置。
b)安装需加工的工件,选择加工的文档,进入原点设定界面,设定系统的工作原点(加工数据的坐标位置均是参考此原点的位置)
c)进入教导界面进行工件的轨迹教导编程或直接导入CAD图形,系统会自动把CAD图形转换为我们标准的表格式数据以便于用户再对其进行灵活的编辑操作。
d)数据教导编辑完成后,可以进行单步校准操作以检测教导位置的准确性,同时系统亦可以进行模拟运行操作。
e)根据您的模具尺寸进行X,Y偏移位置设定,以实现在加工时系统自动进行阵列加工。
f)选择加工界面,按“启动”即可开始加工,加工过程中可以随时选择暂停加工,以及停止加工操作,便于您对加工过程进行控制操作。
2)开发要点
如图2所示的为实际的点胶轨迹形状,其形状可能为任意形式,并且可能是多组工件阵列加工,对同一组工件亦有可能某些位置为连续涂胶,而某些位置仅仅起一过渡作用(此段之间不进行点胶动作,此时胶枪要先抬高再移动),其目的是移动到下一位置重新开始点胶工作,同时系统对每一拐角位置又有比较高的要求(现在的大多数系统均是通过人为的在拐角位置加入一行程序来避免加工时圆弧的出现),另外因为此类机器对加工精度要求比较高,所以如何满足高精度以及处理过渡线段和拐角的加工要求,就成为了此系统开发的难点以及重点。
在精度方面我们采用了寻找原点位置时,先寻找接近开关或光电开关等的原点位置,之后再寻找电机零点的位置,以使机械原点的位置精度达到0.001mm的精度,同时系统采取了间隙补偿方式来对丝杠的正反转误差进行补偿,使得加工精度得到了满足。
在处理过渡线段方面我们采用了分组加工的方式来进行,即每一个连续的线段为一组,在每一组之间的线段不进行加工,如此以来不仅解决了过渡线段的处理,也为我们来选择分组加工提供了可能,即我们可以选择某几个组进行加工其他组可以不参与加工,同时在每一组加工的起点以及终点位置均可进行不同的起点以及终点参数的设定,从而使得特殊的起点以及终点的加工成为可能。
在处理拐角的问题上,我们采用了加工时系统自动计算拐角参数的方式,即在加工每一段线段之前,首先判断其下一线段的位置,经过计算来获得这两条线段之间的夹角,对夹角大于90度的不予处理(此时不需考虑过渡圆弧的影响),对于小于等于90度的情况,我们采用了插入两条直线段的方式来避免加工圆角的出现,如图3所示,同时我们加入了拐角参数的设定,即拐角偏移量以及拐角加工参考速度参数设定,其中拐角偏移量为在拐角加工参考速度时的偏移位置,而实际加工时,系统会自动根据当前的速度对其进行缩放操作。
 
图3
2 控制系统的软件功能
此触摸屏控制系统的软件设计充分考虑了生产中可能出现的各种可能情况,如突然断电后的针头的位置恢复,以及控制器与各种外部设备如继电器、电磁阀以及各种信号输入点的配合问题。所有程序均通过C++编程来实现,在程序中来实现对各个轴的位置以及速度的控制,提供给用户一个编程界面,使得所有工件轨迹的实现以及对输入输出的要求都能通过编程界面的编程来实现,脱离了必须要专业人员来更改工件的要求,提高了使用的普及度。每一步加工的位置,速度,加速度可以随时设定,且以毫米为单位的形式给出,仅仅在程序内部实现毫米到脉冲的转换从而来控制各个电机来运作,提高了系统的可理解性。每当一次加工完成后系统加工数量计数器自动加1,其最大加工数量可以达到上百万个,同时加工数量可以随时清零以便开始重新计数。
2.1 主要技术指标
1)系统采用10.4寸液晶屏,可以实现16色显示,保证了界面的美观漂亮。
2)系统采用基于PC/104总线的ADT-834控制卡,以及P级工控主板,可以保证现场的稳定可靠运行。
3)系统采用10.4寸触摸屏操作,其操作方法简单直观可靠,另外系统亦可通过外接键盘来实现各种操作。
4)两轴或三轴伺服控制操作。
5)脉冲当量可小至0.001mm。
6)伺服驱动器与电机的距离不大于20m。
7)原点开关的固定位置应稳定可靠。
2.2 控制器的主要功能
1)线段以及圆弧教导编辑功能,便于圆弧的加工操作。
2)关机文档及参数自动保存功能,保证下次开机系统参数自动恢复。
3)系统参数自由设定功能,系统可以检测设备参数并可根据用户需要自由设定各种参数,保证系统加工的平稳可靠。
4)运行状态信息提示功能,提供各种数字信号输出指示当前的运行状态,同时包完善的屏幕信息提示功能。
5)自动控制功能,加工时可以根据用户要求自由设定各种信号的开断功能,故障时立即停机,实现加工时全线自动化。
6)日期时间提示功能,实时显示当前实际的日期时间。
7)密码保护功能,对于一些高级的参数设定操作提供密码验证功能,防止一般操作人员随意更改高级参数。
8)超限报警功能,在机床超出限位开关限定的位置时,机床立即停止并出现报警界面以及蜂鸣提示。
9)自动统计功能,加工数量可以实现自动统计之功能,断电后亦可保存。
3 结束语

触摸屏控制系统采用可靠的工控主板以及功能强大的运动控制卡构成功能强大的智能型控制器,控制整个点胶的全过程,所有的运行都是在“启动”按钮按下去以后自动进行的,在运行过程中既可手动控制各个电磁阀动作亦可按编制好的动作顺序自动动作,同时可以保证故障紧急停机的要求,真正实现了全自动化动作要求。现场运行表明,该机自动化程度高,运行可靠,编程操作方便,达到了生产加工的实际要求,具有较高的性价比。


东莞市鑫华仪器有限公司
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