1引言

點膠機(jī)是PCB板上需要貼片的位置預(yù)先點上一種特殊的膠來固定貼片元件的自動化機(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、注、涂、點滴到每個產(chǎn)品精確位置，可以用來實現(xiàn)打點、畫線、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，點膠機(jī)等相關(guān)制造設(shè)備的性能需要進(jìn)一步提升，來滿足市場的需求。

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)行單動動作，設(shè)備圖片如圖1所示。

圖1     設(shè)備圖片

當(dāng)設(shè)備開始工作時，各軸從全原點進(jìn)入到指定的初始位置，當(dāng)工件進(jìn)入后進(jìn)行視覺對位，根據(jù)視覺檢測，旋轉(zhuǎn)θ軸來調(diào)整工件位置，同時，X軸和Y軸進(jìn)行插補(bǔ)，執(zhí)行點膠曲線繪制軌跡，涂膠完畢后，工件送出。

在本項目中，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，以使接線簡單，便于維護(hù)。根據(jù)客戶的這些要求，歐姆龍?zhí)岢隽艘粋€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)、簡單繪圖等特點。NJ系列SYSMAC機(jī)器控制器是歐姆龍最新推出的運動、邏輯、視覺控制三合一的新一代PLC，可實現(xiàn)4至64軸的運動控制，內(nèi)置EtherNet/IP與EtherCAT主站，最多可支持192節(jié)點的EtherCAT從站(含軸)，可實現(xiàn)直線、圓弧等的插補(bǔ)動作功能。G5系列伺服電機(jī)/驅(qū)動器內(nèi)置超高速EtherCAT通信，可通過全閉環(huán)控制實現(xiàn)高精度定位，低剛性的機(jī)械也能抑制加減速時的晃動，正好滿足客戶對網(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)點眾多，采用NJ系列控制器，可實現(xiàn)運動控制功能塊+ST編程，邏輯和數(shù)據(jù)處理方式靈活，運動控制調(diào)用功能塊，數(shù)據(jù)在一個CPU中處理，實時性強(qiáng)，編程簡單。在網(wǎng)絡(luò)方面，NJ的運算周期和EtherCAT的通信周期完全同步，實現(xiàn)從站間同步1μs分布式時鐘功能，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)簡單。

4 控制系統(tǒng)難點分析與解決

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)計算每一段的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。由于產(chǎn)品型號多，每個產(chǎn)品的數(shù)據(jù)量比較大，所以使用NJ的兩個功能來簡化編程工作：

（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“概念”。

將整個產(chǎn)品的數(shù)據(jù)定義成結(jié)構(gòu)體，存儲每一段曲線的數(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語言處理數(shù)據(jù)（見圖4）

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

圖4   ST語言處理數(shù)據(jù)程序

4.2 直線軌跡和圓弧軌跡交接處平滑過渡

由于在整個運動中不斷的進(jìn)行運動指令的改變，所以運行中速度的變化比較大。在SysmacStudio中監(jiān)視速度曲線，見圖5，從途中可以看出，兩個插補(bǔ)的交接位置，短時間內(nèi)速度波動很大。

圖5  速度曲線監(jiān)視

解決這一問題，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（見圖7）看出，曲線過渡平滑。

圖6   直線軌跡和圓弧軌跡交接處平滑過渡程序

圖7   直線軌跡和圓弧軌跡交接處平滑過渡監(jiān)視曲線

5 結(jié)束語

在本項目中，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渡的問題，并通過實際的測試，滿足了客戶對于系統(tǒng)快速性和穩(wěn)定性等方面的要求。