直插LED高速焊線機(jī)送料系統(tǒng)的研究.pdf

1、焊線機(jī)是半導(dǎo)體封裝設(shè)備，尤其是LED（Lighting Emitting Diode）生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備之一。送料系統(tǒng)作為焊線機(jī)的重要組成部分，其主要功能是帶動(dòng)支架的傳輸、固定支架焊接位置，其送料速度、定位精度直接影響焊線機(jī)的整體性能。而LED高速焊線機(jī)對(duì)其速度、精度要求更高，結(jié)合焊線工藝要求，研究其送料機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)控制，具有理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　本文設(shè)計(jì)的直插LED高速焊線機(jī)送料系統(tǒng)參考了國(guó)內(nèi)外的同類(lèi)設(shè)備

2、，設(shè)計(jì)了整個(gè)送料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)控制過(guò)程。論文研究的具體內(nèi)容如下：
　?。?）送料裝置的設(shè)計(jì)
　　設(shè)計(jì)的送料裝置主要包括托料、推料、壓爪、過(guò)片等機(jī)構(gòu)。
　　設(shè)計(jì)了整體式托料推料機(jī)構(gòu)，不同高度的支架調(diào)節(jié)更方便可靠。先輕量化推料機(jī)構(gòu)，再將推料機(jī)構(gòu)直接連接在托料機(jī)構(gòu)的軌道構(gòu)上，使其聯(lián)動(dòng)調(diào)整軌道高度。當(dāng)落料槽中傳感器檢測(cè)到有支架，則推料電機(jī)將支架推送到托料機(jī)構(gòu)的指定位置。
　　設(shè)計(jì)了模塊化多片平動(dòng)式壓爪機(jī)構(gòu)，燈杯適用性好

3、、壓緊可靠不變形。為減少送料時(shí)間，壓爪組件設(shè)計(jì)為同時(shí)壓緊多位支架燈杯的模塊化壓爪對(duì)，根據(jù)需要而選配不同數(shù)量的壓爪對(duì)。在壓緊和松開(kāi)燈杯的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，壓爪對(duì)采用水平平動(dòng)方式，既減少壓爪與燈杯之間的摩擦和變形，又可保證燈杯焊接表面不傾斜，提高焊線穩(wěn)定性。由于壓爪行程小，壓爪組件采用了杠桿組件進(jìn)行力放大、音圈電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的方式，以此改變電參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)壓爪的壓緊力。
　　設(shè)計(jì)了音圈驅(qū)動(dòng)雙夾子機(jī)械聯(lián)動(dòng)、分時(shí)夾片的過(guò)片機(jī)構(gòu)，既減少運(yùn)動(dòng)構(gòu)件、又保證

4、送料的速度和精度。過(guò)片機(jī)構(gòu)直接帶動(dòng)支架傳送，采用光柵尺反饋音圈電機(jī)的位置，利用直驅(qū)音圈電機(jī)的高速度，保證送料位置精度和速度。左右布置的雙夾子同時(shí)共用一副導(dǎo)軌，左夾子負(fù)責(zé)將支架從推料機(jī)構(gòu)拉進(jìn)壓爪機(jī)構(gòu)的壓緊位置，右?jiàn)A子負(fù)責(zé)將支架從壓緊位置拉出到下料機(jī)構(gòu)，左右?jiàn)A子可以單獨(dú)、分時(shí)控制打開(kāi)或夾緊支架。通過(guò)光纖傳感器檢測(cè)支架底筋上的小孔以此保證支架的位置。
　　（2）控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
　　首先，設(shè)計(jì)了送料機(jī)構(gòu)的控制實(shí)驗(yàn)方案。介紹、分析了送

5、料控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)各個(gè)組成模塊和實(shí)際要求，針對(duì)單片機(jī)控制模塊控制推料、托料電機(jī)和 Turbo PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡控制壓爪、過(guò)片電機(jī)的相關(guān)流程進(jìn)行闡述，選取了相關(guān)的電氣元件并搭建相關(guān)的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。
　　其次，針對(duì)過(guò)片電機(jī)的位置控制方式，設(shè)計(jì)了多段位移、變速度/加速前饋的多段PID控制策略的相關(guān)算法，通過(guò)以下兩方面驗(yàn)證在縮短過(guò)片時(shí)間的情況下使定位精度達(dá)到50um。一方面研究了Turbo PMAC控制卡的內(nèi)部S曲線算法和PID伺服整定，

6、針對(duì)過(guò)片電機(jī)的位置控制策略進(jìn)行分析，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了過(guò)片電機(jī)對(duì)夾子的軌跡控制的可靠性；另一方面根據(jù)實(shí)際要求推導(dǎo)出圖像和電機(jī)移動(dòng)位置的關(guān)系，并根據(jù)此關(guān)系確認(rèn)過(guò)片后支架的位置，以此驗(yàn)證過(guò)片電機(jī)控制效果。進(jìn)一步對(duì)燈杯間距為7.62mm的20連體支架進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每次移動(dòng)6個(gè)燈杯間距（38.1mm），根據(jù)上述兩方面的檢測(cè)流程，在多段PID控制基礎(chǔ)上，采用變速度/加速度前饋增益，分別針對(duì)兩段、三段位移多次測(cè)試，通過(guò)讀取光柵尺的數(shù)據(jù)和圖像匹配對(duì)應(yīng)的位置，