直插LED高速焊線機送料系統(tǒng)的研究.pdf

1、焊線機是半導(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)作為焊線機的重要組成部分，其主要功能是帶動支架的傳輸、固定支架焊接位置，其送料速度、定位精度直接影響焊線機的整體性能。而LED高速焊線機對其速度、精度要求更高，結(jié)合焊線工藝要求，研究其送料機構(gòu)的機械結(jié)構(gòu)、傳動方式、運動控制，具有理論意義和實際應(yīng)用價值。
　　本文設(shè)計的直插LED高速焊線機送料系統(tǒng)參考了國內(nèi)外的同類設(shè)備

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

3、、壓緊可靠不變形。為減少送料時間，壓爪組件設(shè)計為同時壓緊多位支架燈杯的模塊化壓爪對，根據(jù)需要而選配不同數(shù)量的壓爪對。在壓緊和松開燈杯的運動過程中，壓爪對采用水平平動方式，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行力放大、音圈電機直接驅(qū)動的方式，以此改變電參數(shù)來調(diào)節(jié)壓爪的壓緊力。
　　設(shè)計了音圈驅(qū)動雙夾子機械聯(lián)動、分時夾片的過片機構(gòu)，既減少運動構(gòu)件、又保證

4、送料的速度和精度。過片機構(gòu)直接帶動支架傳送，采用光柵尺反饋音圈電機的位置，利用直驅(qū)音圈電機的高速度，保證送料位置精度和速度。左右布置的雙夾子同時共用一副導(dǎo)軌，左夾子負責(zé)將支架從推料機構(gòu)拉進壓爪機構(gòu)的壓緊位置，右夾子負責(zé)將支架從壓緊位置拉出到下料機構(gòu)，左右夾子可以單獨、分時控制打開或夾緊支架。通過光纖傳感器檢測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
　　首先，設(shè)計了送料機構(gòu)的控制實驗方案。介紹、分析了送

5、料控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)各個組成模塊和實際要求，針對單片機控制模塊控制推料、托料電機和 Turbo PMAC運動控制卡控制壓爪、過片電機的相關(guān)流程進行闡述，選取了相關(guān)的電氣元件并搭建相關(guān)的實驗樣機。
　　其次，針對過片電機的位置控制方式，設(shè)計了多段位移、變速度/加速前饋的多段PID控制策略的相關(guān)算法，通過以下兩方面驗證在縮短過片時間的情況下使定位精度達到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、針對過片電機的位置控制策略進行分析，通過實驗驗證了過片電機對夾子的軌跡控制的可靠性；另一方面根據(jù)實際要求推導(dǎo)出圖像和電機移動位置的關(guān)系，并根據(jù)此關(guān)系確認過片后支架的位置，以此驗證過片電機控制效果。進一步對燈杯間距為7.62mm的20連體支架進行實驗，每次移動6個燈杯間距（38.1mm），根據(jù)上述兩方面的檢測流程，在多段PID控制基礎(chǔ)上，采用變速度/加速度前饋增益，分別針對兩段、三段位移多次測試，通過讀取光柵尺的數(shù)據(jù)和圖像匹配對應(yīng)的位置，