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[導(dǎo)讀]在現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)中,涉及到各種各樣的檢驗、生產(chǎn)監(jiān)控及零件測量、識別應(yīng)用等環(huán)節(jié),然而通常人眼很難連續(xù)、穩(wěn)定地完成這些帶有高度重復(fù)性和智能性的工作,一般物理量傳感器也較難實現(xiàn)這些功能。而利用光電成像系

在現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)中,涉及到各種各樣的檢驗、生產(chǎn)監(jiān)控及零件測量、識別應(yīng)用等環(huán)節(jié),然而通常人眼很難連續(xù)、穩(wěn)定地完成這些帶有高度重復(fù)性和智能性的工作,一般物理量傳感器也較難實現(xiàn)這些功能。而利用光電成像系統(tǒng)采集被檢測目標(biāo)的圖像,并經(jīng)計算機或?qū)S玫膱D像處理模塊進(jìn)行數(shù)字化處理。與一般圖像處理系統(tǒng)相比,自動光學(xué)檢測更強調(diào)精度、速度,以及工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境下的可靠性。因此,這里提出一種基于CAN總線的自動光學(xué)檢測通信系統(tǒng)設(shè)計方案,該系統(tǒng)設(shè)計能夠滿足PCB自動光學(xué)檢測控制系統(tǒng)的指標(biāo)要求。

1 自動光學(xué)檢測通信系統(tǒng)分析

自動光學(xué)檢測系統(tǒng)具有快速準(zhǔn)確、可重復(fù)性強以及自動化程度高等特點。自動光學(xué)檢測技術(shù)的出現(xiàn)極大地減輕了人工檢測的壓力,解決了傳統(tǒng)人工檢測中的許多問題,提高了產(chǎn)品的檢測質(zhì)量和速度,為工業(yè)領(lǐng)域自動檢測提供了革命性的解決方案。

分布式的現(xiàn)場總線能同時滿足過程控制和制造業(yè)自動化的需要,成為了該自動光學(xué)檢測系統(tǒng)的最佳選擇。分布式的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)比集散型控制系統(tǒng)更好地體現(xiàn)了 “信息集中、控制分散”的特點。且分布式控制系統(tǒng)在適用范圍、可擴展性、控制速度、系統(tǒng)模塊化、可維護性、抗單點故障等方面具有明顯優(yōu)勢。

控制器局域網(wǎng)(CAN)總線是一種在工業(yè)控制中應(yīng)用的總線,帶寬利用率高,糾錯能力強,并且廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼,采用對通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼,可以多主方式工作;運用非破壞性仲裁技術(shù),有效避免了總線沖突;短幀結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)傳輸時間短,受干擾的概率低,重新發(fā)送的時間短;每幀數(shù)據(jù)都有CRC校驗及其他檢錯措施,保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃?,適用于高干擾環(huán)境下;節(jié)點在錯誤嚴(yán)重的情況下,具有自動

關(guān)閉總線功能,使總線上其他操作不受影響;可以點對點,一對多及廣播集中方式傳送和接收數(shù)據(jù)。因此,CAN總線滿足該控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線要求。

本設(shè)計采用英飛凌開發(fā)的16位微控制器系列中的XCl64CS為控制器,并成功地將其應(yīng)用到PCB板面缺陷自動光學(xué)檢測儀的控制系統(tǒng)。

2 通信系統(tǒng)總體設(shè)計方案

2.1 系統(tǒng)組成原理

自動光學(xué)檢測系統(tǒng)由上板部分、掃描正面、掃描反面、分揀1、分揀2以及主機共6部分組成,整個系統(tǒng)使用的電機有5類共19個、氣缸11個以及各類傳感裝置若干。

由于整個控制系統(tǒng)對實時性、穩(wěn)定性以及協(xié)調(diào)性要求很高,整個控制模式分為制作標(biāo)準(zhǔn)板模式、單步運行模式以及檢測模式,對于模式間轉(zhuǎn)換的靈活性要求也很高。而分布式控制系統(tǒng)因其具有高可靠性、開放性、靈活性、協(xié)調(diào)性、控制功能齊全和易于維護等特點,完全滿足本控制系統(tǒng)的要求。

分布式控制系統(tǒng)使用較多的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有星型、環(huán)型和總線型3種。其中星型結(jié)構(gòu)(中央控制型)中所有通信都經(jīng)中央控制節(jié)點,若中央控制節(jié)點有故障,則整個系統(tǒng)就會癱瘓;環(huán)型結(jié)構(gòu)中相鄰控制節(jié)點順序連接,形成環(huán)路,信息一般僅以一個方向在環(huán)上從源節(jié)點傳送到目的節(jié)點,發(fā)生故障時可支持雙向傳輸,但環(huán)路一般封閉,不利于節(jié)點的擴充;而總線型結(jié)構(gòu)的所有節(jié)點都共享一個公共的物理通道(即總線),因此網(wǎng)絡(luò)上的任意一個節(jié)點均可在任意時刻主動向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點發(fā)送信息,且具有延遲小、速度快、易擴展、單個節(jié)點故障影響小的優(yōu)點。

2.2 CAN總線硬件電路設(shè)計

為了保證控制系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo),完成實時數(shù)據(jù)處理和電路保護功能,并考慮到系統(tǒng)的擴展性,采用16位微控制器系列中的XCl64CS。該芯片尺寸小、運算速度高,并集成有TwinCAN模塊,該模塊用于控制幀的自動發(fā)送和接收。該模塊有2個全功能的CAN節(jié)點共享模塊的資源,提供32個報文對象,它們可獨立分配給2個CAN節(jié)點中的任意一個,還可以組合構(gòu)成FIFO結(jié)構(gòu)。每個報文對象分別對應(yīng)有利于濾波的驗收屏蔽寄存器。

全CAN功能和FIFO結(jié)構(gòu)的靈活組合可滿足復(fù)雜嵌入式控制應(yīng)用的實時要求。CAN總線監(jiān)控功能的增強以及報文對象個數(shù)的增加使得CAN的總線通信處理更加精確和方便。網(wǎng)關(guān)功能允許在2個獨立的CAN總線系統(tǒng)之間進(jìn)行自動數(shù)據(jù)交換,減輕了CPU負(fù)載,提高了整個系統(tǒng)的實時性。

個CAN節(jié)點的位定時都從主時鐘得到,可通過編程使數(shù)據(jù)速率達(dá)到1 Mb/s,

CAN總線收發(fā)器采用英飛凌公司的TLE6250G,支持傳送速率高達(dá)1 Mb/s,具有抗瞬變、抗射頻和抗電磁干擾的特性,并具有寬泛的工作范圍(-40~150℃),以及短路保護和過溫保護功能。


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