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    目前，在點膠機領(lǐng)域，大多數(shù)的點點以及點線動作均是通過PLC來實現(xiàn)的，同時也實現(xiàn)了多種輸入輸出的功能。但此種控制方法存在一個非常大的缺陷，那就是更換加工工件十分不便，須有專門的PLC編程人員來針對新工件進行編程下載，既嚴(yán)重影響工作效率，也容易出錯，同時大大增加了生產(chǎn)成本。

    針對此種情況，我們使用深圳眾為興數(shù)控技術(shù)有限公司的基于運動控制卡的觸摸屏控制器ADT-TP104來設(shè)計控制系統(tǒng)。在此控制器中有一個16MB~256MB容量可選的DOM電子硬盤，可以一次性存儲100個或更多的工件加工文檔，所有加工文檔的生成通過導(dǎo)入CAD圖形形成表格式數(shù)據(jù)或直接進行表格式示教編程來實現(xiàn)，示教式編程方法簡單直觀快速可靠，既可以通過觸摸屏或鍵盤手動輸入數(shù)據(jù)亦可以通過單獨移動各個軸來實現(xiàn)教導(dǎo)式數(shù)據(jù)輸入，并且能夠?qū)崿F(xiàn)圖形的動態(tài)更新功能，隨時跟蹤用戶輸入的數(shù)據(jù)，同時可以設(shè)定加工組數(shù)、拐角、以及起點終點參數(shù)以實現(xiàn)點膠動作的完全自動化，任何人員經(jīng)過簡單的培訓(xùn)后即可自己編程實現(xiàn)各種工件的自動加工。

    1 控制系統(tǒng)的設(shè)計方案

    1.1 系統(tǒng)組成

    1）TP104控制器，內(nèi)帶P5級工控主板，以及10.4寸觸摸屏；

    2）ADT-834控制卡，負責(zé)對各種動作的控制操作，包括馬達驅(qū)動控制，點膠開關(guān)控制以及各種狀態(tài)檢測控制等操作；

    3）伺服驅(qū)動器及電機，負責(zé)帶動膠槍進行動作執(zhí)行。

    系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下:

圖1

    1.2 系統(tǒng)工作原理

圖2

    1）工程概述

    以上是實際的加工的工件陣列，在此僅針對點線加工進行說明，對于點點操作相對簡單一些，在此就不再說明了，系統(tǒng)可以通過參數(shù)設(shè)定來選擇是點點還是點線操作。系統(tǒng)可以自由設(shè)定加工的行列數(shù)（X方向或Y方向），以實現(xiàn)教導(dǎo)編輯一組工件，進行多組加工的目的。

    a)系統(tǒng)上電回機械原點，確定機床的初始工作位置。

    b)安裝需加工的工件，選擇加工的文檔，進入原點設(shè)定界面，設(shè)定系統(tǒng)的工作原點（加工數(shù)據(jù)的坐標(biāo)位置均是參考此原點的位置）

    c)進入教導(dǎo)界面進行工件的軌跡教導(dǎo)編程或直接導(dǎo)入CAD圖形，系統(tǒng)會自動把CAD圖形轉(zhuǎn)換為我們標(biāo)準(zhǔn)的表格式數(shù)據(jù)以便于用戶再對其進行靈活的編輯操作。

    d)數(shù)據(jù)教導(dǎo)編輯完成后，可以進行單步校準(zhǔn)操作以檢測教導(dǎo)位置的準(zhǔn)確性，同時系統(tǒng)亦可以進行模擬運行操作。

    e)根據(jù)您的模具尺寸進行X,Y偏移位置設(shè)定，以實現(xiàn)在加工時系統(tǒng)自動進行陣列加工。

    f)選擇加工界面，按“啟動”即可開始加工，加工過程中可以隨時選擇暫停加工，以及停止加工操作，便于您對加工過程進行控制操作。

    2）開發(fā)要點

    如圖2所示的為實際的點膠軌跡形狀，其形狀可能為任意形式，并且可能是多組工件陣列加工，對同一組工件亦有可能某些位置為連續(xù)涂膠，而某些位置僅僅起一過渡作用（此段之間不進行點膠動作，此時膠槍要先抬高再移動），其目的是移動到下一位置重新開始點膠工作，同時系統(tǒng)對每一拐角位置又有比較高的要求（現(xiàn)在的大多數(shù)系統(tǒng)均是通過人為的在拐角位置加入一行程序來避免加工時圓弧的出現(xiàn)），另外因為此類機器對加工精度要求比較高，所以如何滿足高精度以及處理過渡線段和拐角的加工要求，就成為了此系統(tǒng)開發(fā)的難點以及重點。

    在精度方面我們采用了尋找原點位置時，先尋找接近開關(guān)或光電開關(guān)等的原點位置，之后再尋找電機零點的位置，以使機械原點的位置精度達到0.001mm的精度，同時系統(tǒng)采取了間隙補償方式來對絲杠的正反轉(zhuǎn)誤差進行補償，使得加工精度得到了滿足。

    在處理過渡線段方面我們采用了分組加工的方式來進行，即每一個連續(xù)的線段為一組，在每一組之間的線段不進行加工，如此以來不僅解決了過渡線段的處理，也為我們來選擇分組加工提供了可能，即我們可以選擇某幾個組進行加工其他組可以不參與加工，同時在每一組加工的起點以及終點位置均可進行不同的起點以及終點參數(shù)的設(shè)定，從而使得特殊的起點以及終點的加工成為可能。

    在處理拐角的問題上，我們采用了加工時系統(tǒng)自動計算拐角參數(shù)的方式，即在加工每一段線段之前，首先判斷其下一線段的位置，經(jīng)過計算來獲得這兩條線段之間的夾角，對夾角大于90度的不予處理（此時不需考慮過渡圓弧的影響），對于小于等于90度的情況，我們采用了插入兩條直線段的方式來避免加工圓角的出現(xiàn)，如圖3所示，同時我們加入了拐角參數(shù)的設(shè)定，即拐角偏移量以及拐角加工參考速度參數(shù)設(shè)定，其中拐角偏移量為在拐角加工參考速度時的偏移位置，而實際加工時，系統(tǒng)會自動根據(jù)當(dāng)前的速度對其進行縮放操作。

圖3

    2 控制系統(tǒng)的軟件功能

    此觸摸屏控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計充分考慮了生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的各種可能情況，如突然斷電后的針頭的位置恢復(fù)，以及控制器與各種外部設(shè)備如繼電器、電磁閥以及各種信號輸入點的配合問題。所有程序均通過C++編程來實現(xiàn)，在程序中來實現(xiàn)對各個軸的位置以及速度的控制，提供給用戶一個編程界面，使得所有工件軌跡的實現(xiàn)以及對輸入輸出的要求都能通過編程界面的編程來實現(xiàn)，脫離了必須要專業(yè)人員來更改工件的要求，提高了使用的普及度。每一步加工的位置，速度，加速度可以隨時設(shè)定，且以毫米為單位的形式給出，僅僅在程序內(nèi)部實現(xiàn)毫米到脈沖的轉(zhuǎn)換從而來控制各個電機來運作，提高了系統(tǒng)的可理解性。每當(dāng)一次加工完成后系統(tǒng)加工數(shù)量計數(shù)器自動加1，其最大加工數(shù)量可以達到上百萬個，同時加工數(shù)量可以隨時清零以便開始重新計數(shù)。

    2.1 主要技術(shù)指標(biāo)

    1）系統(tǒng)采用10.4寸液晶屏，可以實現(xiàn)16色顯示，保證了界面的美觀漂亮。

    2）系統(tǒng)采用基于PC/104總線的ADT-834控制卡，以及P級工控主板，可以保證現(xiàn)場的穩(wěn)定可靠運行。

    3）系統(tǒng)采用10.4寸觸摸屏操作，其操作方法簡單直觀可靠，另外系統(tǒng)亦可通過外接鍵盤來實現(xiàn)各種操作。

    4）兩軸或三軸伺服控制操作。

    5）脈沖當(dāng)量可小至0.001mm。

    6）伺服驅(qū)動器與電機的距離不大于20m。

    7）原點開關(guān)的固定位置應(yīng)穩(wěn)定可靠。

    2.2 控制器的主要功能

    1）線段以及圓弧教導(dǎo)編輯功能，便于圓弧的加工操作。

    2）關(guān)機文檔及參數(shù)自動保存功能，保證下次開機系統(tǒng)參數(shù)自動恢復(fù)。

    3）系統(tǒng)參數(shù)自由設(shè)定功能，系統(tǒng)可以檢測設(shè)備參數(shù)并可根據(jù)用戶需要自由設(shè)定各種參數(shù)，保證系統(tǒng)加工的平穩(wěn)可靠。

    4）運行狀態(tài)信息提示功能，提供各種數(shù)字信號輸出指示當(dāng)前的運行狀態(tài)，同時包完善的屏幕信息提示功能。

    5）自動控制功能，加工時可以根據(jù)用戶要求自由設(shè)定各種信號的開斷功能，故障時立即停機，實現(xiàn)加工時全線自動化。

    6）日期時間提示功能，實時顯示當(dāng)前實際的日期時間。

    7）密碼保護功能，對于一些高級的參數(shù)設(shè)定操作提供密碼驗證功能，防止一般操作人員隨意更改高級參數(shù)。

    8）超限報警功能，在機床超出限位開關(guān)限定的位置時，機床立即停止并出現(xiàn)報警界面以及蜂鳴提示。

    9）自動統(tǒng)計功能，加工數(shù)量可以實現(xiàn)自動統(tǒng)計之功能，斷電后亦可保存。

    3 結(jié)束語

    觸摸屏控制系統(tǒng)采用可靠的工控主板以及功能強大的運動控制卡構(gòu)成功能強大的智能型控制器，控制整個點膠的全過程，所有的運行都是在“啟動”按鈕按下去以后自動進行的，在運行過程中既可手動控制各個電磁閥動作亦可按編制好的動作順序自動動作，同時可以保證故障緊急停機的要求，真正實現(xiàn)了全自動化動作要求。現(xiàn)場運行表明，該機自動化程度高，運行可靠，編程操作方便，達到了生產(chǎn)加工的實際要求，具有較高的性價比。