CN203510308U - 一种用于多轴pcb数控钻孔的控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于多轴PCB数控钻孔的控制器，该控制器包括内置有DSP芯片及FPGA芯片的控制器本体，DSP芯片与FPGA芯片相连，且控制器本体上设有多个分别与FPGA芯片相连的外部接口；外部接口包括用于与工控计算机相连的以太网接口、用于连与伺服驱动器及变频器相连的模拟输出接口、用于与外部数字控制信号相连的数字I/O接口和用于与光栅尺反馈信号相连的光电编码器接口。本实用新型通过FPGA芯片对多个外部接口的控制，并输出8通道16位DAC信号，实现对多轴PCB数控钻床的全闭环控制，该控制器适应多工位批量PCB数控钻孔的多轴、高速、高精及高可靠性的技术需求，有效解决了现有技术造成软硬件资源浪费及实时控制差的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种控制器，尤其涉及一种用于多轴PCB数控钻孔的控制器。
背景技术
数控钻孔是目前最为流行、经济、实用、可靠的PCB孔位加工方法，控制器是数控系统的核心部件，它利用数字信号对机床各运动轴位值、速度、加速度和动作顺序等实现自动控制。目前，PCB数控系统大多采用PC+运动控制卡的模式，Windows系统作为多任务处理系统在实时性控制方面存在缺陷，控制系统控制及决策权限全部集中在主机，造成系统效率低；另外，PCB数控钻孔现场是复杂工业现场，灰尘及振动容易造成主机与控制卡通信故障，系统可靠性大大降低。即为目前数控采用的控制器自身硬件结构难以满足系统多轴、高速、高精、高可靠性的控制技术需求。
实用新型内容
针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种用于多轴PCB数控钻孔的控制器，为PCB数控钻孔加工提供一种性能稳定可靠、网络化、智能型多轴控制器，适应多工位批量PCB数控钻孔的多轴、高速、高精及高可靠性的技术需求。
为实现上述目的，本实用新型提供一种用于多轴PCB数控钻孔的控制器，包括内置有DSP芯片及FPGA芯片的控制器本体，所述DSP芯片与FPGA芯片相连，所述控制器本体上设有多个分别与FPGA芯片相连的外部接口；所述外部接口包括用于与工控计算机相连的以太网接口、用于连与伺服驱动器及变频器相连的模拟输出接口、用于与外部数字控制信号相连的数字I/O接口和用于与光栅尺反馈信号相连的光电编码器接口。
其中，所述外部接口还包括与FPGA芯片相连的数据通信接口。
其中，所述FPGA芯片内置双向FIFO处理单元，所述DSP芯片与FIFO处理单元电连接。
其中，所述以太网接口通过RJ45串口与工控计算机相连。
本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型提供的用于多轴PCB数控钻孔的控制器，DSP芯片作为控制器的核心，主要负责数控钻孔加工程序及运动相关的指令，并通过FPGA芯片对多个外部接口的控制，并输出8通道16位DAC信号，实现对多轴PCB数控钻床的全闭环控制，该控制器适应多工位批量PCB数控钻孔的多轴、高速、高精及高可靠性的技术需求，有效解决了 现有技术造成软硬件资源浪费及实时控制差的问题；进一步的，控制器通过以太网接口与工控计算机相连，可实现工控计算机与控制器指令和数据的高速、准确传输，解决了复杂工业现场环境下钻孔难以稳定运行的问题。
附图说明
图1为本实用新型的控制器与外部设备的连接图；
图2为本实用新型的PCB钻孔流程图。
主要元件符号说明如下：
10、控制器本体 11、DSP芯片
12、FPGA芯片 13、工控计算机
14、伺服驱动器 15、变频器
101、以太网接口 102、模拟输出接口
103、数字I/O接口 104、光电编码器接口
具体实施方式
为了更清楚地表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。
请参阅图1，本实用新型的用于多轴PCB数控钻孔的控制器，包括内置有DSP芯片11及FPGA芯片12的控制器本体10，DSP芯片11与FPGA芯片12相连，控制器本体10上设有多个分别与FPGA芯片12相连的外部接口；外部接口包括用于与工控计算机13相连的以太网接口101、用于连与伺服驱动器14及变频器15相连的模拟输出接口102、用于与外部数字控制信号相连的数字I/O接口103和用于与光栅尺反馈信号相连的光电编码器接口104。
相较于现有技术的情况，本实用新型提供的用于多轴PCB数控钻孔的控制器，DSP芯片11作为控制器的核心，主要负责数控钻孔加工程序及运动相关的指令，并通过FPGA芯片12对多个外部接口的控制，并输出8通道16位DAC信号，实现对多轴PCB数控钻床的全闭环控制，该控制器适应多工位批量PCB数控钻孔的多轴、高速、高精及高可靠性的技术需求，有效解决了 现有技术造成软硬件资源浪费及实时控制差的问题；进一步的，控制器通过以太网接口101与工控计算机13相连，可实现工控计算机13与控制器指令和数据的高速、准确传输，解决了复杂工业现场环境下钻孔难以稳定运行的问题。
在本实施例中，外部接口还包括与FPGA芯片12相连的数据通信接口（图为示），当然，外部接口并不局限于包括上述描述的几种接口，还可以是包括其实输入输出接口的实施方式，如果是对接口实施方式的改变，那么也可以理解为对本实用新型的简单变形或者变换，落入本实用新型的保护范围。
在本实施例中，FPGA芯片12内置双向FIFO处理单元（图未示），DSP芯片11与FIFO处理单元电连接。FIFO为First In First Out，即是先进先出，该FIFO处理单元的增加，使得该控制器的协调通信和数据传输效果更好，使得该控制器能提高数据传输率、处理大量数据流、匹配具有不同传输率的数据。
在本实施例中，以太网接口101通过RJ45串口与工控计算机13相连。并采用TCP/IP协议，实现工控计算机13与控制器指令和数据的高速、准确传输。当然，以太网接口101与工控计算机13还可以通过RS485串口或RS323等其他实施方式实现相连，如果是对以太网接口101与工控计算机13之间的连接方式的改变，那么也可以理解为对本实用新型的简单变形或者变换，落入本实用新型的保护范围。
本实用新型提供的控制器，该控制器通过8通道16位DAC控制八个PCB机床运动轴，1通道16位DAC控制1个变频器15，32通道专用输入数字信号及32通道通用I/O数字信号获取与控制外围信号；控制器可实现对多头PCB数控钻孔机实现高性能控制与管理。上述各种控制信号的功能定位如下：八个运动轴控制信号：XY轴用于工作台面精确定位，Z1至Z6轴用于Z轴高速钻孔；1个主轴转速控制信号：用于变频器15频率控制，进而控制主轴转速；32通道专用输入数字信号：用于运动轴限位、零点、变频器及快钻等专用信号；32通道通用I/O数字信号：用于刀具、变频器、气压、伺服报警等信号检测，以及机械手、主轴夹头、主轴开关等信号输出。该控制器最佳的实施例是用于八轴的PCB机床，当然，不局限于此数量，还可以是六轴或其他数量运动轴的PCB机床。
请进一步参阅图2，本实用新型中控制器控制PCB钻孔的流程：S1，下载钻孔数据包：控制器通过以太网下载工控计算机13基于孔位坐标的数控钻孔文件；S2，钻孔参数及命令：控制器接受工控计算机13的钻孔加工参数及命令；S3，取放刀具：控制器根据不同孔径自动取放刀具；S4，XYZ协同钻孔：控制器通过控制主轴旋转及XYZ轴协调运动，进行PCB钻孔加工；S5，断刀及系统安全检测：控制器钻孔过程对断刀及各种故障实时监测处理；S6，判断当前孔径是否钻孔结束：如果当前的孔径钻孔结束，则进行下一步骤S7，如果未结束，则返回到步骤S3；S7，判断全部孔径是否钻孔结束：如果全部孔径钻孔结束，则结束该程序，如果有孔径钻孔未完成，则返回至步骤S4，直至控制器完成钻孔加工。
本实用新型提供的用于多轴PCB数控钻孔的控制器，其优势可具体描述为：
1）控制器通过多个运动轴协调运动实现多工位高效PCB数控钻孔，有效解决了板卡型系统造成软硬件资源浪费以及实时控制差的问题；
2）控制器与工控计算机通过以太网进行通信，控制器控一次性接受下载钻孔文件，钻孔过程具备脱离主机运行能力，解决复杂工业现场环境下系统稳定运行难题；
3）钻孔加工程序在控制器内部控制运行，满足PCB数控钻孔高速、高精控制需求，显著提升钻孔精度及钻孔效率。
以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种用于多轴PCB数控钻孔的控制器，其特征在于，包括内置有DSP芯片及FPGA芯片的控制器本体，所述DSP芯片与FPGA芯片相连，且所述控制器本体上设有多个分别与FPGA芯片相连的外部接口；所述外部接口包括用于与工控计算机相连的以太网接口、用于连与伺服驱动器及变频器相连的模拟输出接口、用于与外部数字控制信号相连的数字I/O接口和用于与光栅尺反馈信号相连的光电编码器接口。
2.根据权利要求1的用于多轴PCB数控钻孔的控制器，其特征在于，所述外部接口还包括与FPGA芯片相连的数据通信接口。
3.根据权利要求1的用于多轴PCB数控钻孔的控制器，其特征在于，所述FPGA芯片内置双向FIFO处理单元，所述DSP芯片与FIFO处理单元电连接。
4.根据权利要求1的用于多轴PCB数控钻孔的控制器，其特征在于，所述以太网接口通过RJ45串口与工控计算机相连。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN104002190A (zh) * | 2014-04-28 | 2014-08-27 | 浙江众环机电设备有限公司 | 猛火灶炉头数控钻孔专机的控制系统及其方法 |
| CN105892413A (zh) * | 2014-12-15 | 2016-08-24 | 广西大学 | 一种模块化的简易多轴运动控制装置 |
| CN109849102A (zh) * | 2019-03-12 | 2019-06-07 | 深圳市强华科技发展有限公司 | 一种pcb数控钻孔控制系统及其控制方法 |
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