焊线机是半导体封装设备,尤其是LED(Lighting Emitting Diode)生产中的关键设备之一。送料系统作为焊线机的重要组成部分,其主要功能是带动支架的传输、固定支架焊接位置,其送料速度、定位精度直接影响焊线机的整体性能。而LED高速焊线机对其速度、精度要求更高,结合焊线工艺要求,研究其送料机构的机械结构、传动方式、运动控制,具有理论意义和实际应用价值。本文设计的直插LED高速焊线机送料系统参考了国内外的同类设备,设计了整个送料系统的结构和运动控制过程。论文研究的具体内容如下:(1)送料装置的设计设计的送料装置主要包括托料、推料、压爪、过片等机构。设计了整体式托料推料机构,不同高度的支架调节更方便可靠。先轻量化推料机构,再将推料机构直接连接在托料机构的轨道构上,使其联动调整轨道高度。当落料槽中传感器检测到有支架,则推料电机将支架推送到托料机构的指定位置。设计了模块化多片平动式压爪机构,灯杯适用性好、压紧可靠不变形。为减少送料时间,压爪组件设计为同时压紧多位支架灯杯的模块化压爪对,根据需要而选配不同数量的压爪对。在压紧和松开灯杯的运动过程中,压爪对采用水平平动方式,既减少压爪与灯杯之间的摩擦和变形,又可保证灯杯焊接表面不倾斜,提高焊线稳定性。由于压爪行程小,压爪组件采用了杠杆组件进行力放大、音圈电机直接驱动的方式,以此改变电参数来调节压爪的压紧力。设计了音圈驱动双夹子机械联动、分时夹片的过片机构,既减少运动构件、又保证送料的速度和精度。过片机构直接带动支架传送,采用光栅尺反馈音圈电机的位置,利用直驱音圈电机的高速度,保证送料位置精度和速度。左右布置的双夹子同时共用一副导轨,左夹子负责将支架从推料机构拉进压爪机构的压紧位置,右夹子负责将支架从压紧位置拉出到下料机构,左右夹子可以单独、分时控制打开或夹紧支架。通过光纤传感器检测支架底筋上的小孔以此保证支架的位置。(2)控制系统的设计首先,设计了送料机构的控制实验方案。介绍、分析了送料控制系统的硬件系统各个组成模块和实际要求,针对单片机控制模块控制推料、托料电机和Turbo PMAC运动控制卡控制压爪、过片电机的相关流程进行阐述,选取了相关的电气元件并搭建相关的实验样机。其次,针对过片电机的位置控制方式,设计了多段位移、变速度/加速前馈的多段PID控制策略的相关算法,通过以下两方面验证在缩短过片时间的情况下使定位精度达到50um。一方面研究了Turbo PMAC控制卡的内部S曲线算法和PID伺服整定,针对过片电机的位置控制策略进行分析,通过实验验证了过片电机对夹子的轨迹控制的可靠性;另一方面根据实际要求推导出图像和电机移动位置的关系,并根据此关系确认过片后支架的位置,以此验证过片电机控制效果。进一步对灯杯间距为7.62mm的20连体支架进行实验,每次移动6个灯杯间距(38.1mm),根据上述两方面的检测流程,在多段PID控制基础上,采用变速度/加速度前馈增益,分别针对两段、三段位移多次测试,通过读取光栅尺的数据和图像匹配对应的位置,最后定位精度控制在0.05mm内,时间控制在120ms内,相比单段位移时间缩短了1/3。最后,针对该实验方案,开发了软件系统,完成了样机测试,验证了方案的可行性。介绍了送料控制系统相关的软件控制模块,并在VS2010环境下编写相关软件,完成相关实验的测试,并为实际中应用提供参考。