電連接器自動(dòng)檢測機(jī)的分析與改進(jìn)設(shè)計(jì)

電連接器是在電子系統(tǒng)中器件與器件之間進(jìn)行電氣連接和信號(hào)傳遞的主要部件，其質(zhì)量的好壞將直接影響電子系統(tǒng)的正常工作，特別是應(yīng)用在航空系統(tǒng)上的電連接器要求有更高的質(zhì)量保證，為中航集團(tuán)專業(yè)生產(chǎn)電連接器的某公司開發(fā)了一臺(tái)自動(dòng)對(duì)電連接器質(zhì)量進(jìn)行檢測的設(shè)備，以保證電連接器的質(zhì)量，應(yīng)用兩年多來很好地保證了產(chǎn)品質(zhì)量，但隨著制造業(yè)規(guī)模化系統(tǒng)化的轉(zhuǎn)型，電連接器的需求量大量增加，隨著電連接器產(chǎn)量的增加，要求對(duì)檢測速率進(jìn)行提高，以適應(yīng)生產(chǎn)的要求。
1 電連接器檢測機(jī)原理介紹和限制速度的分析
自動(dòng)檢測機(jī)檢測機(jī)構(gòu)簡圖如圖1所示，通過把直徑為600 mm的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)均分為16個(gè)工位，間斷工作。

其具體工作過程為當(dāng)工件被放到模具中，由伺服帶動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)把工件轉(zhuǎn)到攝像系統(tǒng)的下方，停止后由消隙機(jī)構(gòu)進(jìn)行消隙，然后由攝像系統(tǒng)進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果由攝像系統(tǒng)返回到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)地協(xié)同控制。
因?yàn)殡娺B接器的檢測主要是檢測連接器壓板中連接簧片的變形、缺失和鍍銅暗淡等，所以系統(tǒng)中采用的檢測傳感器為OMRON的F500視覺傳感器，由照相機(jī)拍照后對(duì)檢測區(qū)域進(jìn)行檢測。
由其工作原理可知影響檢測機(jī)檢測速率的因素主要有：
(1)回轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)工位的時(shí)間。回轉(zhuǎn)時(shí)間為從一個(gè)工位轉(zhuǎn)動(dòng)到另一個(gè)工位的時(shí)間，這段時(shí)間主要由伺服電機(jī)所用的控制曲線和最高速度決定，但是由于回轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，回轉(zhuǎn)速度越高，停止時(shí)沖擊越大，造成機(jī)器的震動(dòng)也越大。
(2)消隙機(jī)構(gòu)的工作時(shí)間。由于回轉(zhuǎn)盤停止時(shí)的沖擊造成回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中渦輪與蝸桿之間產(chǎn)生了間隙，所以這段時(shí)間主要是消隙機(jī)構(gòu)消除間隙的時(shí)間。
(3)攝像系統(tǒng)處理時(shí)間。主要是攝像系統(tǒng)由拍照到處理出結(jié)果的時(shí)間，這主要由檢測時(shí)的判斷的模板數(shù)量和檢測方法決定，所以對(duì)于同一種產(chǎn)品如果采用相同的檢測方案，處理時(shí)間是固定的。
(4)檢測的誤檢率。檢測誤檢率為在檢測中把合格產(chǎn)品判斷為不合格產(chǎn)品的概率，對(duì)于電連接器的檢測公司要求檢測誤差率要控制在3%以內(nèi)。影響誤檢率的因素中有攝像系統(tǒng)中檢測策略的制定、模版制作和檢測時(shí)機(jī)器震動(dòng)，當(dāng)模版制作完成后，主要的因素就是機(jī)器的震動(dòng)造成的攝像系統(tǒng)誤判。
從以上分析可知，要提高檢測速率，需要減小回轉(zhuǎn)時(shí)間和消隙時(shí)間，如果只是簡單地提高轉(zhuǎn)速來減少回轉(zhuǎn)時(shí)間又會(huì)造成檢測率的加大，所以對(duì)于這樣一個(gè)互相牽連的系統(tǒng)，在提高轉(zhuǎn)速的同時(shí)需要一個(gè)好的控制策略，如果可以減小機(jī)器停止時(shí)的沖擊，可以去除消隙機(jī)構(gòu)。
2 改進(jìn)方案的硬件設(shè)計(jì)
根據(jù)以上的分析，對(duì)控制系統(tǒng)在硬件進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，把原來的PLC控制的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)改為用單獨(dú)的一塊由高速DSP控制芯片TMS320F2812構(gòu)成的伺服控制系統(tǒng)來代替。由于TMS320F2812主要是用于電機(jī)控制的控制芯片，所以它有豐富的控制模塊，如EVA和EVB模塊，這兩個(gè)事件管理模塊帶有正交輸入接口，所以采用這種芯片可以簡化硬件設(shè)計(jì)，保證電路的穩(wěn)定。其硬件電路功能模塊如圖2所示。

通過通訊接口伺服控制板與PLC進(jìn)行通訊，協(xié)同實(shí)施控制，伺服控制電路完成對(duì)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)，數(shù)字量輸入電路主要接收一些開關(guān)信號(hào)，如原點(diǎn)搜索信號(hào)和限位開關(guān)信號(hào)，調(diào)試接口電路主要是接按鍵和LCD顯示，為電路板在現(xiàn)場調(diào)試時(shí)使用，驅(qū)動(dòng)接口主要是驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)和接收伺服電機(jī)碼盤的輸入信號(hào)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
3 改進(jìn)方案的軟件設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn)
3.1 軟件的主要功能模塊
軟件功能模塊如圖3所示。軟件設(shè)計(jì)中，為了提高控制精度，對(duì)功能模塊進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)用于控制的模塊以中斷的形式運(yùn)行，主要有DA驅(qū)動(dòng)程序和控制算法程序，對(duì)于實(shí)時(shí)性不強(qiáng)的程序放到主循環(huán)中，進(jìn)行定時(shí)運(yùn)行，這樣可以減少伺服控制周期，提高實(shí)時(shí)性，從而保證控制高精度。