1引言

點(diǎn)膠機(jī)是PCB板上需要貼片的位置預(yù)先點(diǎn)上一種特殊的膠來(lái)固定貼片元件的自動(dòng)化機(jī)器，主要用于產(chǎn)品工藝中的膠水、油漆以及其他液體精確點(diǎn)、注、涂、點(diǎn)滴到每個(gè)產(chǎn)品精確位置，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)打點(diǎn)、畫(huà)線、圓型或弧型。

隨著手機(jī)、液晶電視的發(fā)展，液晶需求量迅猛提高，點(diǎn)膠機(jī)等相關(guān)制造設(shè)備的性能需要進(jìn)一步提升，來(lái)滿足市場(chǎng)的需求。

2設(shè)備工藝

液晶加工工藝復(fù)雜，需要多道工序，本設(shè)備是對(duì)玻璃基板進(jìn)行涂覆加工。在本設(shè)備中，控制5跟伺服軸，其中X和Y軸進(jìn)行插補(bǔ)，其余軸進(jìn)行單動(dòng)動(dòng)作，設(shè)備圖片如圖1所示。

圖1     設(shè)備圖片

當(dāng)設(shè)備開(kāi)始工作時(shí)，各軸從全原點(diǎn)進(jìn)入到指定的初始位置，當(dāng)工件進(jìn)入后進(jìn)行視覺(jué)對(duì)位，根據(jù)視覺(jué)檢測(cè)，旋轉(zhuǎn)θ軸來(lái)調(diào)整工件位置，同時(shí)，X軸和Y軸進(jìn)行插補(bǔ)，執(zhí)行點(diǎn)膠曲線繪制軌跡，涂膠完畢后，工件送出。

在本項(xiàng)目中，設(shè)備的控制軸數(shù)為5根，需要圓弧插補(bǔ)和直線插補(bǔ)功能，要求系統(tǒng)速度快且穩(wěn)定，并且希望使用網(wǎng)絡(luò)型伺服，以使接線簡(jiǎn)單，便于維護(hù)。根據(jù)客戶的這些要求，歐姆龍?zhí)岢隽艘粋€(gè)基于NJ控制器的解決方案。

3系統(tǒng)硬件解決方案

根據(jù)設(shè)備要求，本系統(tǒng)選用歐姆龍NS系列觸摸屏、NJ系列控制器和G5系列伺服，硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。NS系列觸摸屏是OMRON的多功能、高性能的觸摸屏，具有兼容性強(qiáng)、簡(jiǎn)單繪圖等特點(diǎn)。NJ系列SYSMAC機(jī)器控制器是歐姆龍最新推出的運(yùn)動(dòng)、邏輯、視覺(jué)控制三合一的新一代PLC，可實(shí)現(xiàn)4至64軸的運(yùn)動(dòng)控制，內(nèi)置EtherNet/IP與EtherCAT主站，最多可支持192節(jié)點(diǎn)的EtherCAT從站(含軸)，可實(shí)現(xiàn)直線、圓弧等的插補(bǔ)動(dòng)作功能。G5系列伺服電機(jī)/驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置超高速EtherCAT通信，可通過(guò)全閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)高精度定位，低剛性的機(jī)械也能抑制加減速時(shí)的晃動(dòng)，正好滿足客戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信以及穩(wěn)定性的要求。系統(tǒng)主要配置列表見(jiàn)表1。

圖2   硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

表1   系統(tǒng)主要配置列表

本方案優(yōu)點(diǎn)眾多，采用NJ系列控制器，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制功能塊+ST編程，邏輯和數(shù)據(jù)處理方式靈活，運(yùn)動(dòng)控制調(diào)用功能塊，數(shù)據(jù)在一個(gè)CPU中處理，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，編程簡(jiǎn)單。在網(wǎng)絡(luò)方面，NJ的運(yùn)算周期和EtherCAT的通信周期完全同步，實(shí)現(xiàn)從站間同步1μs分布式時(shí)鐘功能，根據(jù)分支單元，可以采用總線型拓?fù)浜托切屯負(fù)?，組網(wǎng)方便，維護(hù)簡(jiǎn)單。

4 控制系統(tǒng)難點(diǎn)分析與解決

4.1 坐標(biāo)數(shù)據(jù)處理

在觸摸屏上設(shè)置圖形參數(shù)，將曲線分為直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)，根據(jù)設(shè)置的參數(shù)計(jì)算每一段的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。由于產(chǎn)品型號(hào)多，每個(gè)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)量比較大，所以使用NJ的兩個(gè)功能來(lái)簡(jiǎn)化編程工作：

（1）使用NJ中支持的數(shù)據(jù)類型：結(jié)構(gòu)體（見(jiàn)圖3）

結(jié)構(gòu)體的定義

含義：不同類型數(shù)據(jù)的集合。

功能：用于描述一個(gè)“概念”。

將整個(gè)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)定義成結(jié)構(gòu)體，存儲(chǔ)每一段曲線的數(shù)據(jù)，其中坐標(biāo)數(shù)據(jù)使用數(shù)組。這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適用于不同型號(hào)的產(chǎn)品。

圖3   NJ控制器結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)類型

（2）使用ST語(yǔ)言處理數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖4）

做數(shù)據(jù)運(yùn)算時(shí)，使用ST語(yǔ)言比使用梯形圖效率提高8倍，并且可讀性更高。

圖4   ST語(yǔ)言處理數(shù)據(jù)程序

4.2 直線軌跡和圓弧軌跡交接處平滑過(guò)渡

由于在整個(gè)運(yùn)動(dòng)中不斷的進(jìn)行運(yùn)動(dòng)指令的改變，所以運(yùn)行中速度的變化比較大。在SysmacStudio中監(jiān)視速度曲線，見(jiàn)圖5，從途中可以看出，兩個(gè)插補(bǔ)的交接位置，短時(shí)間內(nèi)速度波動(dòng)很大。

圖5  速度曲線監(jiān)視

解決這一問(wèn)題，可以在程序中使用“BufferMode”，選擇“_mcBlendingHigh”方式，程序如圖6所示。采用這一方式之后，可以從SysmacStudio中監(jiān)視軸的速度曲線（見(jiàn)圖7）看出，曲線過(guò)渡平滑。

圖6   直線軌跡和圓弧軌跡交接處平滑過(guò)渡程序

圖7   直線軌跡和圓弧軌跡交接處平滑過(guò)渡監(jiān)視曲線

5 結(jié)束語(yǔ)

在本項(xiàng)目中，很好地解決了坐標(biāo)數(shù)據(jù)處理以及直線軌跡和圓弧軌跡交接處平滑過(guò)渡的問(wèn)題，并通過(guò)實(shí)際的測(cè)試，滿足了客戶對(duì)于系統(tǒng)快速性和穩(wěn)定性等方面的要求。