电子元件目检设备设计

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6 控制部分的设计

6.1 PLC的分类

现代社会要求制作业对市场需求作出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品，为满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须有极高的可靠性和灵活性，PLC正是顺应这一要求出现的，他是以微处理器为基础的通用控制装置。PLC的应用面光、功能强大、使用方便，已经广范的应用在各种机械设备和生产过程的自动化系统中。因此该课题的控制部分由PLC来实现。

在全世界上百个PLC制造厂中，有几家举足轻重的公司。他们是德国的西门子（SIMENS），美国罗克韦尔（Rockwell）自动化公司所属的A-B公司，GE-Fanuc公司，法国的施耐德（Schneider）公司，日本的三菱（MITSUBISHI）公司和欧姆龙（OMRON）公司。

我国有不少厂家研制和生产PLC，但是还没有出现有较大影响力和较大市场占有率的品牌，目前我国使用的PLC基本上是国外品牌的产品。

PLC采用了典型的计算机结构，主要包括CPU、RAM、ROM和输入/输出接口电路等。如果把PLC看作一个系统，该系统由输入变量-PLC-输出变量组成，外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的信号均作为PLC的输入变量，它们经PLC外部端子输入到内部寄存器中，经PLC内部逻辑运算或其它各种运算、处理后送到输出端子，它们是PLC的输出变量，由这些输出变量对外围设备进行各种控制。

6.2 S7-200的选择

S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。

S7-200系列出色表现在以下几个方面： 极高的可靠性 、极丰富的指令集 、易于掌握 、便捷的操作、丰富的内置集成功能、实时特性、强劲的通讯能力、丰富的扩展模块

S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。

S7-200系列PLC可提供4个不同的基本型号的8种CPU供您使用。S7-200 PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200 PLC

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的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。

本课题是设计要求定位准确，传输稳定尽量能在各种电子原件生产流程中配套使用，维护、安装方便,工作可靠,使用安全，总成本低廉，因此该设计的自动化控制部分由S7-200来实现。[15]

6.3 PLC的自动化控制

通常情况下，步进电机驱动系统由控制电路、驱动电路、步进电机三部分构成。 1 控制电路。

用于产生脉冲，控制电机的速度和转向。本设计中采用SIMATIC S7-200 CPU-214 PLC作为控制核心部件。S7-200PLC的CPU214有两个脉冲输出，可以用来产生控制步进电机驱动器的脉冲，S7-200PLC完全能够实现控制要求。S7-200CPU本体已含有高速脉冲输出功能，CPU脉冲输出频率达20KHz-100 KHz，可以用来驱动步进电机或伺服电机，再由电机直接驱动负载主轴旋转，完成控制工艺所要求的动作。

2 驱动电路。

由脉冲信号分配和功率细分驱动电路组成。根据控制器输入的脉冲和方向信号，为步进电机各绕组提供正确的通电顺序，以及电机需要的高电压、大电流；同时提供各种保护措施，如过流、过热等保护。功率驱动器将控制脉冲按照设定的模式转换成步进电机线圈的电流，产生旋转磁场，使得转子只能按固定的步数来改变它的位置。连续的脉冲序列产生与其对应同频率的步序列。如果控制频率足够高，步进电机的转动可看作一个连续的转动。

3 步进电机

控制信号经驱动器放大后驱动步进电机，带动负载。用S7-200PLC的Q0.0的输出脉冲触发步进电机驱动器。当输入端I1.0发出\信号后，控制器将输出固定数目的方波脉冲，使步进电机按对应的步数转动。当输入端I1.1 发出\信号后，步进电机停止转动。接在输入端I1.5的方向开关位置决定电机正转或反转。

4、软件设计

在程序的编制中，为使步进电机在换向时能平滑过渡，不至于产生错步，应在每一步中设置标志位。在正转时，不仅给正转标志位赋值，也同时给反转标志位赋值;在反转时也如此。这样，当步进电机换向时，就可以上一次的位置作为起点反向运动，避免了电机换向时产生错步。

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7 机架和导轨的设计

7.1 料带轨道组件

导轨是用金属或其它材料制成的槽或脊，可承受、固定、引导移动装置或设备并减少其摩擦的一种装置。导轨表面上的纵向槽或脊，用于导引、固定机器部件、专用设备、仪器等。导轨又称滑轨、线性导轨、线性滑轨，用于直线往复运动场合，拥有比直线轴承更高的额定负载， 同时可以承担一定的扭矩，可在高负载的情况下实现高精度的直线运动。

导轨在我们的日常生活中的应用也是很普遍的，如滑动门的滑糟、火车的铁轨等等都是导轨的具体应用。

根据设计要求，当料带由送料机构经过针轮传送到摄像机下，要有一定的传输距离，根据已知条件每传输5个电子原件，停止两秒，所以在保证作业者在操作机台的空间有一定的范围，而且使目测流程能有缓冲，并且不影响原件的传输，所以在针轮之间设置一条料带轨道。

7.2 支撑机构

在满足相同工作要求的前提下，不同机构其尺寸、质量和结构的紧凑性是不相同的。整个设备的流程从左右。首先是放料机构，放料机构主要是把料带轮盘安装放置在底座支撑上。放料机构中有安装一个小的马达，用来本身轴的自动转动。轮盘端面与轴的紧固用易于拆卸的螺钉紧固轴端挡圈来紧固。放料机构通过一个导料轮把料带传输到针轮上，所以这个导料轮的高度比放料机构略小，起到张进料带的作用，则导料轮的底座尺寸设计较小。导料轮底座的凸周本身是不转动的，所以导料轮端面与轴的紧固采用螺钉紧固轴端挡圈来紧固。

当料带从放料机构输出，经过导料轮，然后与针轮连接。针轮是与同步带轮、轴承一起放在一根轴上的。轴的支撑，是用轴承固定在轴承支座上，然后安装在底板上的。一般来说，一根轴需要两个支点，每个支点可以由一个或一个以上的轴承组成。合理的轴承配置应考虑轴在机器中有正确的位置、放置轴向窜动以及轴受热膨胀后不至于将轴承卡死等因素。本次设计的轴承配置方法是双支点各单向固定，是用两个反向安装的圆锥滚子轴承，两个轴承各限制一个方向的轴向移动。安装时，通过调整轴承外圈或内圈的轴向位置，可使轴承达到理想的游隙或所要求的预紧程度。轴承的固定就直接用带有毡油垫圈的轴承端盖紧固在套杯上。所有的底座都是采用中碳非合金结构钢铸造，钢号45，这种钢的工作条件允许与滚动轴承配合，请载荷或者中等载荷，转速低，冲击和交变载荷不打，调质后，保证有足够的强度与硬度。

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整个设备是安装固定在一个底板上，再将底板放置在一个柜子上，这样的分体试放置，便于机架的位置调整与移动。

底板则采用钢板制作，以提高和底座的固定配合。柜子的设计，一方面可以把显示屏与摄像机还有电动机的电源线拉导柜子里统一布线，提高安全度并节省空间，美观设备，另外方便操作者操作时的操作高度，同时，可以储备必要的工作零件，未检查的料带以及检测出来的不合格产品。

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