[发明专利]双核三自由度中速锡焊机器人伺服控器及方法

权利要求书

1.一种双核三自由度中速锡焊机器人伺服控器，其特征在于，包括：DSP与LM629双核控制器、用于三自由度锡焊机器人伺服系统的电机U、电机Z和电机X、用于三自由度锡焊机器人出锡系统的电机Y以及用于温度控制的温度检测模块，所述DSP与LM629双核控制器连接电机U、电机Z和电机X，所述DSP与LM629双核控制器还连接电机Y，所述DSP与LM629双核控制器与温度检测模块相互连接。

2.根据权利要求1所述的双核三自由度中速锡焊机器人伺服控器，其特征在于，所述DSP与LM629双核控制器包括DSP数字信号处理芯片和LM629精度运动控制芯片，所述LM629精度运动控制芯片用于控制三自由度锡焊机器人的伺服系统和出锡系统，所述DSP数字信号处理芯片用于控制人机界面、路径读取、轨迹参数预设、温度检测、数据存储或I/O控制。

3.根据权利要求2所述的双核三自由度中速锡焊机器人伺服控器，其特征在于，所述DSP数字信号处理芯片为TMS320F2812 芯片。

4.根据权利要求2所述的双核三自由度中速锡焊机器人伺服控器，其特征在于，所述LM629精度运动控制芯片包括运动梯形图发生器和电机位置解码器。

5.根据权利要求1所述的双核三自由度中速锡焊机器人伺服控器的方法，其特征在于，所述电机为直流永磁伺服电机，所述直流永磁伺服电机上装载有光电编码盘。

6.一种双核三自由度中速锡焊机器人伺服控器的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）、操作人员把加工部件安装在三自由度锡焊机器人的夹具上；

（2）、打开电源，在打开电源的瞬间DSP会对电源电压的来源进行判断：当确定是蓄电池供电时，如果电池电压是低压，将禁止所有的LM629工作，电机X、电机Z、电机U和电机Y都不能工作，同时电压传感器将工作，控制器发出低压报警信号；

（3）、启动三自由度锡焊机器人的自动控制程序，通过控制器的232串口输入锡焊任务；

（4）、将三自由度锡焊机器人移动到起始点的上方，调整好位置；

（5）、为了能够驱动三自由度锡焊机器人电机X、电机Z、电机U和出锡系统伺服电机Y的运动，本控制系统引入四片LM629，然后通过I/O口与DSP进入实时通讯，由DSP控制其开通和关断；

（6）、对于基于LM629的系统来说，“忙”状态的检测是整个伺服系统设计的首要部分，在每次运动之前先检测此状态位，判断是否为“忙”，如果是“忙”要进行软件复位，使系统可以进行数据通讯；

（7）、对于基于LM629的系统来说，复位也是LM629伺服系统操作中重要的一个环节，复位后查看LM629的状态字，如果不等于84H或C4H，说明硬件复位失败，必须重新复位，否则LM629不可以正常工作；

（8）、在三自由度锡焊机器人运动过程中，DSP会时刻储存所经过的距离或者是经过的焊点，并根据这些距离信息确定对下一个焊点自动锡焊机器人电机X、电机Z和电机U要运行的距离、速度和加速度，DSP然后与LM629通讯，传输这些参数给LM629，然后由LM629生成电机X、电机Z和电机U速度运动梯形图，这个梯形包含的面积就是锡焊机器人电机X、电机Z和电机U在三维空间里相对于前一个三维空间焊点要运行的距离，然后再根据电机X、电机Z和电机U的电流和光电编码盘信息，生成控制电机X、电机Z和电机U运行的PWM波和运动方向信号；

（9）、当电机X、电机Z和电机U帮助锡焊机器人到达预定焊点位置后，烙铁在设定时间内开始对焊点进行加热，在加热期间，DSP会对焊点信息和烙铁温度进行二次确认，然后转化为出锡系统电机Y需要运行的距离、速度和加速度以及PID等预设参数，DSP把这些参数传输给出锡系统的LM629，然后由LM629生成出锡系统电机Y的速度运动梯形图，这个梯形包含的面积就是锡焊机器人出锡系统电机Y要运行的距离，然后再根据光电编码盘信息和电机电流信息生成控制电机Y运行的PWM波和运动方向信号；

（10）、当完成出锡系统的伺服后，为了防止烙铁温度过高引起焊锡的再次融化，电机Y一般在LM629的控制下反向运动把焊锡丝拉回一个小的距离，并记录此值，然后电机Y立即自锁，然后烙铁和出锡系统一起在电机X、电机Z和电机U的作用下向下一个三维空间里的锡焊点自动移动；

（11）、在运动过程中，如果自动锡焊机器人发现焊点距离或者是出锡伺服系统求解出现死循环将向DSP发出中断请求，DSP会对中断做第一时间响应，如果DSP的中断响应没有来得及处理，自动锡焊机器人的电机X、电机Z、电机U和出锡系统的电机Y将原地自锁，防止误操作，然后通过DSP发出警报，人工排除故障；

（12）、装载在电机X、电机Z、电机U和电机Y上的光电编码盘会输出其位置信号A和位置信号B，光电编码盘的位置信号A脉冲和B脉冲逻辑状态每变化一次，LM629内的位置寄存器会根据电机X、电机Z、电机U和电机Y的运行方向加一或者是减一；

（13）、光电编码盘的位置信号A脉冲、B脉冲和Z脉冲同时为低电平时，就产生一个INDEX信号给LM629寄存器，记录电机的绝对位置，然后换算成自动锡焊机器人在焊点中的具体位置和出锡伺服系统出锡的实际长度；

（14）、DSP会根据自动锡焊机器人在焊点中的具体位置与设定位置的对比，经DSP计算后送相应的加速度、速度和位置数据等给LM629的梯形图发生器作为参考值，由梯形图计算出自动锡焊机器人需要更新的实际加速度、速度和位置信号；

（15）、在锡焊的整个过程中，DSP可以通过数据总线传输更新的PID参数给LM629梯形图发生器，梯形图结合电机位置解码器可以更新PWM 信号，用来实现自动锡焊机器人三自由度伺服系统电机X、电机Z、电机U和出锡系统电机Y的精确伺服控制；

（16）、如果自动锡焊机器人在运行过程中遇到突然断电，蓄电池会自动开启立即对锡焊机器人进行供电，当电机的运动电流超过设定值时，LM629的中断命令LPES将会向控制器发出中断请求，此时控制器会立即控制LM629停止工作，避免了电池大电流放电的发生；

（17）、系统在人机界面上设置有自动暂停功能，如果在焊锡过程中读到了人机界面上设置的自动暂停点，DSP会控制LM629以最大的加速度使电机X、电机Z和电机U停车，烙铁进入休眠状态，电机Y自锁并存储当前信息，然后人为清洗残留焊锡，直到控制器读到再次按下“开始”按钮信息才可以使LM629重新工作，并调取存储信息和开启烙铁使锡焊机器人从暂停点可以继续工作；

（18）、在运动过程中，如果检测到任何一个电机的转矩出现脉动，控制器会自动补偿，减少了电机转矩对锡焊过程的影响；

（19）、自动锡焊机器人在运行过程中时刻检测电池电压，当系统出现低压时，传感器会通知控制器开启并发出报警提示，有效地保护了锂离子电池；

（20）、当完成整个加工部件的锡焊运动后，电机Y一般在LM629的控制下反向运动把焊锡丝拉回一个小的距离，并记录此值，然后立即自锁，然后经过一个延时，走出运动轨迹；

（21）、锡焊机器人重新设定位置零点，等待下一周期的任务。