基于嵌入式系统的PCB板V割设备控制研究

摘要

随着科学技术的发展与进步，电子产品越来越趋向于微型化，因此对PCB产业发展提出了更高的要求。企业通常是大板批量生产，然后进行分割处理，生产过程中，加工数量较大，要求切割快速进行，仅依赖人工实现这个目标比较困难，需要专用设备自动、精准切割PCB板。目前市场上较精准的PCB切割机床生产成本过高，而廉价的切割设备不能完全做到自动化操作。为了解决上述问题，本文提出一种自动V割PCB设备控制器系统，实现定位精准切割并且降低了设备成本。
　　系统采用目前流行的Cortex M3嵌入式技术平台，以STM32F103RC芯片为核心控制器来控制步进电机驱动器系统，通过步进电机同时对V割机的多个运动部件进行控制，主要功能是实现板材的切割与自动送料收料，只需通过系统控制器设置参数，自动完成系统调整，解决了现有设备工件变更需要人工调整的问题。论文的主要研究工作如下:
　　(1)简要介绍步进电机的组成、分类以及基本工作原理，描述了本设计采用的两相混合式步进电机驱动器的特点，并对步进电机的细分原理和速度控制进行深入分析。
　　(2)描述V割PCB设备的硬件平台搭建，其中包括电源模块、显示模块、键盘模块、输入输出模块、核心控制单元的设计。
　　(3)对μCOS-Ⅱ移植问题以及系统应用程序进行分析设计。主要包括各模块驱动程序设计、系统应用程序设计、切割刀头深度PID控制、工件位置参数的复位校准设计。
　　经过调试和应用验证，该设备的理论切割精度达到了0.00625mm，实际达到0.01 mm，切割刀头深度理论精度达到0.000625mm，实际达到0.001mm，符合实际工程应用标准，很好地解决了涉及到的关键技术问题。取得了较为理想的切割效果，有较强的应用推广价值。

目录

声明

摘要

英文摘要

第1章 绪论

1．1 课题来源及意义

1．2 PCB切割机的国内外发展现状

1．3 课题主要研究内容

1．3 论文组织结构

1．4 本章小结

第2章 步进电机及其驱动

2．1 步进电机分类

2．2 两相混合式步进电机驱动器

2．3 步进电机步距的细分

2．3．1 步进电机的细分原理

2．3．2 步进电机平稳运动与其细分的关系

2．4 步进电机的加速控制

2．5 本章小结

第3章 V割PCB设备硬件设计

3．1 电源模块

3．2 显示模块

3．3 键盘模块

3．4 输入输出模块

3．5 核心控制器模块

3．6 本章小结

第4章 V剖PCB设备软件设计

4．1 RTOS概述

4．2 μCOS-Ⅱ概述

4．3 移植μCOS-Ⅱ在STM32F103系列微处理器

4．4 模块驱动设计

4．5 系统应用程序设计

4．5．1 启动任务程序设计

4．5．2 键盘输入程序设计

4．5．3 显示控制程序设计

4．5．4 系统参数自动调整

4．5．5 系统正常工作

4．6 切割刀头深度的PID控制

4．7 工件位置参数复位校准设计

4．8 本章小结

第5章 系统调试

5．1 硬件调试

5．2 软件调试

5．3 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 主要结论

6．2 进一步发展

致谢

参考文献

攻读工程硕士学位期间发表的论文