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類型分類：: 科普知識

數(shù)據(jù)分類：: 數(shù)據(jù)采集模塊

Q系列定位模塊在高速高精度定位系統(tǒng)中的應(yīng)用

發(fā)布日期：2022-04-27 點(diǎn)擊率：71

    [摘要] 本文主要講述了伺服系統(tǒng)的定位模塊與影像處理系統(tǒng)相結(jié)合在高精度、高速度運(yùn)動定位系統(tǒng)中的應(yīng)用，還詳細(xì)的介紹了系統(tǒng)的組成和工作原理。
     [Abstract] The article mainly discusses the application of servo system are combined images system in the accuracy fixed position and detailed introduces the system of component and work principle.
      關(guān)鍵詞：伺服系統(tǒng) PLC 人機(jī)界面定位模塊 TFT CCD

      一．概述
     隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對于產(chǎn)品制造加工所要求的精度越來越高，特別是在電子工業(yè)中，所要求生產(chǎn)加工的精度要求很高，在現(xiàn)代日常生活中，許多日用電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代特別快，所用的研制開發(fā)、生產(chǎn)周期特別短，而在此環(huán)節(jié)中，生產(chǎn)環(huán)節(jié)就顯得尤為重要，所以就對生產(chǎn)設(shè)備的要求也就越來越高，生產(chǎn)設(shè)備要能夠適應(yīng)多種不同產(chǎn)品的生產(chǎn)，特別是新產(chǎn)品的生產(chǎn)適應(yīng)能力，還要能夠保證產(chǎn)品的精度。在TFT生產(chǎn)中，在基板完成電路印刷等一系列的工作以后有一道工序，就是基板的切割，因?yàn)樵谇暗郎a(chǎn)根據(jù)設(shè)備和工藝的要求是一塊比較大的基板，在一塊大的基板上可能有好多塊小的基板組成，這根據(jù)制造面板本身的用途來定。如手機(jī)面板，目前在生產(chǎn)的一塊大的基板上有30到104塊不等的小的基板組成，這還要根據(jù)手機(jī)面板的尺寸來定，如圖1所示。經(jīng)過切割以后，變成一片一片小的基板，如圖2所示。從圖2可以看出，基板由兩層玻璃組合而成，在兩層之間有印刷電路，而且在切割的時(shí)候上下不是在一條線上，而是成一個(gè)階梯狀，在TFT面的A處有印刷電路端子，切斷過程中絕對不能碰傷端子。在如圖3中所示，A-F中5個(gè)尺寸精度要全部達(dá)到±0.1mm，并且切斷后在基板的邊緣不能有毛邊，這樣就要在切斷過程中要很好的控制壓力、切入量，根據(jù)不同玻璃材質(zhì)就要設(shè)定不同的壓力和切入量，另外切斷的步驟也是比較重要的，一般都采用的步驟是：①CF面切②TFT面剖③TFT面切④C F面剖。在現(xiàn)在劃線設(shè)備中都是采用的多把刀（以前都是單刀作業(yè)），一般在5-7把刀，此系統(tǒng)中采用了5把刀，在此系統(tǒng)中刀的切入量和左右運(yùn)動都采用伺服系統(tǒng)來控制，而且都采用了高速運(yùn)動，這樣能夠大大提高工作的效率。

      二．系統(tǒng)組成與工作原理
      2.1 系統(tǒng)的硬件組成

圖3是本系統(tǒng)整個(gè)控制系統(tǒng)的原理圖，本系統(tǒng)采用Q06H CPU為控制單元，QD75D4和QD75D2為伺服系統(tǒng)的定位單元，還采用了兩個(gè)QJ74C24通訊模塊單元，其中一個(gè)與人機(jī)界面（A970GOT）連接，另外一個(gè)和畫像處理系統(tǒng)連接，畫像系統(tǒng)主要用于Mark點(diǎn)（也就是標(biāo)記點(diǎn)）的識別，然后產(chǎn)生一個(gè)偏差的補(bǔ)正值。另外與QJ74C24相連接的PC1機(jī)是系統(tǒng)機(jī)械參數(shù)、工作參數(shù)設(shè)定以及切斷程序編制的專用機(jī)。PC1與PLC之間的通訊使用的是專門的通訊程序軟件。本系統(tǒng)的工作方式是采用偏差補(bǔ)正的方式。對于一個(gè)新的品種，首先要進(jìn)行Mark點(diǎn)的識別，登錄，MARK點(diǎn)的形狀可以隨意，但一般采用的是’十’字為Mark點(diǎn)標(biāo)記，如圖4所示，就是畫像處理系統(tǒng)對Mark點(diǎn)的認(rèn)識過程，認(rèn)識后產(chǎn)生一個(gè)偏差補(bǔ)正量，根據(jù)偏差量計(jì)算出基準(zhǔn)位置。

      2.2 軟件設(shè)計(jì)

      本系統(tǒng)采用的是A970GOT人機(jī)界面，在本系統(tǒng)中人機(jī)界面起了非常重要的角色，是其他任何器件都代替不了的。人機(jī)界面總共有218個(gè)畫面組成，主要分兩大部分：一是正常的操作人員操作的主畫面，二是設(shè)備維修、調(diào)試人員進(jìn)入的特殊功能畫面，此畫面只有工程師級身份人員才能進(jìn)入，它的參數(shù)直接影響設(shè)備的正常工作，圖6為特殊功能畫面的結(jié)構(gòu)圖，其中主要是參數(shù)設(shè)定方面，這里主要介紹軸的位置參數(shù)設(shè)定，在本系統(tǒng)中最主要的部分就是伺服系統(tǒng)，它是保證系統(tǒng)精度的核心，伺服系統(tǒng)的參數(shù)、數(shù)據(jù)設(shè)定是非常復(fù)雜的，圖6為伺服系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定的基本框架結(jié)構(gòu)圖，基本參數(shù)主要是單位設(shè)定、1脈沖的相當(dāng)移動量、脈沖輸出模式、轉(zhuǎn)動方向、速度限制值、加減速時(shí)間、馬達(dá)選擇。詳細(xì)設(shè)定除了對上面敘述中一些進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)定以外，還對其他的功能進(jìn)行了設(shè)定，如M代碼的取碼模式、速度模式、JOG運(yùn)轉(zhuǎn)、手動脈沖的選擇、圓弧誤差補(bǔ)正等等。原點(diǎn)復(fù)位參數(shù)設(shè)定主要是復(fù)歸的方式、方向、原點(diǎn)地址、速度。定位用數(shù)據(jù)就是我們所要求系統(tǒng)如何去工作、工作的步驟、數(shù)據(jù)等內(nèi)容。伺服系統(tǒng)的工作主要是對內(nèi)部寄存器的地址進(jìn)行操作，主要分為參數(shù)區(qū)、監(jiān)視區(qū)、制御數(shù)據(jù)區(qū)、定位數(shù)據(jù)區(qū)、PLC的CPU內(nèi)存區(qū)、塊傳送區(qū)幾個(gè)部分。在圖5系統(tǒng)圖中對各個(gè)位置的設(shè)定（QD75）主要是對基本定位數(shù)據(jù)的設(shè)定，包括定位識別子、M代碼、指令速度、定位地址/移動量、突停減速時(shí)間、圓弧地址，其中每軸共設(shè)定了30點(diǎn)位置，這樣可以有效的適應(yīng)系統(tǒng)切割復(fù)雜程度不同的基板。在人機(jī)界面的軟件設(shè)計(jì)中，把與伺服系統(tǒng)相關(guān)的定位數(shù)據(jù)參數(shù)直接編寫在畫面中，可以有效的對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，改變，在系統(tǒng)中不僅僅上面的這些數(shù)據(jù)，另外與定位有關(guān)的參數(shù)設(shè)定還有很多，在這里就不一一列舉，本系統(tǒng)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)。

      2．3 系統(tǒng)的工作原理

      系統(tǒng)在機(jī)械參數(shù)設(shè)定好后，首先根據(jù)基板的劃線數(shù)據(jù)進(jìn)行編程，確定劃線的數(shù)據(jù)、MARK點(diǎn)的數(shù)據(jù)、使用刀的數(shù)量、每把刀劃每條線的壓力、劃線的次數(shù)等，以上參數(shù)有專門的軟件進(jìn)行編輯。編輯完成后再通過PC1輸入PLC 的CPU，在完成數(shù)據(jù)的編輯后，軟件回自動生成切割的模擬畫面，確定基板劃線的每一步由哪幾把刀去做，在完成這一系列的工作后，就要放入基板試作劃線，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定，在放入基板后按下啟動按鈕，基板平臺會自動把基板送到影像處理系統(tǒng)的CCD的下面，在監(jiān)視器上面看到的就如圖4所示，在MARK識別中與系統(tǒng)設(shè)定會有一個(gè)的偏差，根據(jù)這個(gè)偏差系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)正，現(xiàn)介紹一下補(bǔ)正過程，如圖7，以第一把刀為例，刀1原點(diǎn)與CCD原點(diǎn)的X向距離D1在系統(tǒng)中設(shè)定為一定值，刀1與刀1原點(diǎn)的距離D2為在編制程序是產(chǎn)生，也為一定值，CCD原點(diǎn)與現(xiàn)在CCD之間的距離D3，在編制程序時(shí)有一個(gè)MARK的坐標(biāo)值，D3即為基板的X向MARK坐標(biāo)，D4為MARK點(diǎn)與刀1劃基板第一道線X向距離，在理想狀態(tài)下為一定值。即可以得出D1+D2=D3+D4，其中D1、D2為固定值，假設(shè)D5為CCD識別MARK點(diǎn)的動態(tài)坐標(biāo)，偏差補(bǔ)正為△d，可以得出D5=D3±△d，如在理想狀態(tài)，CCD識別MARK點(diǎn)的X向坐標(biāo)剛好為D3，即D5=D3，而每塊基板在放置的時(shí)候位置絕對會不一樣，所以都會有一個(gè)偏差△d，根據(jù)△d每次在CCD識別MARK點(diǎn)后向刀1移動的距離為D4±△d，這就是偏差補(bǔ)正的過程，其他的刀原理也是這樣，在偏轉(zhuǎn)劃線時(shí)也是根據(jù)CCD第一次MARK識別的坐標(biāo)了確定的。在劃完了TFT面后，在 CF面對TFT面進(jìn)行剖斷，然后在CF面劃線，再在TFT面對CF進(jìn)行剖斷，這樣就完成了對基板的劃線。

      三．技術(shù)性能和特點(diǎn)
    1. 系統(tǒng)采用了與人機(jī)界面相結(jié)合，使得系統(tǒng)的布線簡單、簡潔。
    2. 采用了QD75系列的伺服系統(tǒng)定位單元，系統(tǒng)的度精能夠達(dá)到0.01um。
    3. 伺服系統(tǒng)的輸出系統(tǒng)具有集電極開路輸出和差分輸出兩種工作方式，在應(yīng)用時(shí)可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。
    4. 系統(tǒng)的定位范圍比較寬，單位可以用um、英寸、度設(shè)定?？刂葡到y(tǒng)也比較多樣化，能夠?qū)崿F(xiàn)PTP控制、跟蹤控制、速度控制、速度-位置控制、位置-速度控制，根據(jù)系統(tǒng)的需要可以選擇不同的控制系統(tǒng)，另外，還具有圓弧插補(bǔ)功能。
     5. 系統(tǒng)響應(yīng)的時(shí)間比較短，因而減少了不同步產(chǎn)生的機(jī)會。
    6. 系統(tǒng)采用了影像處理系統(tǒng)，這樣就提高了系統(tǒng)的精度，對于一些要求不高的場合，系統(tǒng)在工作時(shí)影像系統(tǒng)可以選擇不使用，但這樣可以減少時(shí)間，增加工作的效率。
    7. 本系統(tǒng)采用了多刀工作方式，這樣大大的提高了工作的效率，但同時(shí)增加了系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)的復(fù)雜性。
     8. 另外，QD75系列的伺服定位單元具有預(yù)讀起始功能，這樣可以減少定位起始的時(shí)間，可以保證快速多種應(yīng)用的定位。對于QD75系列的定位單元還專門設(shè)計(jì)了設(shè)置/監(jiān)控軟件——QP（GX-Configurator）這樣便于定位參數(shù)的設(shè)定，定位數(shù)據(jù)的生成和監(jiān)控。

      四．結(jié)束語

     本系統(tǒng)是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，在定位方面要求比較高，它的主要工作部件就是伺服系統(tǒng)，對于伺服系統(tǒng)與PLC的編程是比較復(fù)雜的，而系統(tǒng)完成后，對于操作人員來說操作是非常簡單的。

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