基于DSP的PCB雕刻機(jī)精密數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、當(dāng)今電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，EDA 軟件已經(jīng)成為設(shè)計(jì)者必須的工具，它使得設(shè)計(jì)構(gòu)思能夠迅速方便地轉(zhuǎn)化成具體設(shè)計(jì)方案。然而，設(shè)計(jì)方案實(shí)施的關(guān)鍵，即電路板打樣和小批量多品種制作卻仍沿用傳統(tǒng)化學(xué)工藝方式，這種電路板制作方式存在周期長(zhǎng)、成本高、靈活性小等不足，與豐富多彩的電子創(chuàng)造活動(dòng)不相匹配。開(kāi)發(fā)一種快速PCB 雕刻制作系統(tǒng)，以滿(mǎn)足電子系統(tǒng)研發(fā)與實(shí)驗(yàn)的大量需求，達(dá)到快捷、保密及環(huán)保的目的。 數(shù)控系統(tǒng)是PCB 雕刻機(jī)的控制核心，其控制功能的強(qiáng)弱、控

2、制性能的優(yōu)劣直接關(guān)系著PCB 雕刻機(jī)的加工質(zhì)量與加工效率，對(duì)整個(gè)雕刻機(jī)的性?xún)r(jià)比和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力都至關(guān)重要。本文針對(duì)數(shù)控PCB 雕刻機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀及市場(chǎng)需求，研制開(kāi)發(fā)了基于高性能DSP 的精密PCB 雕刻機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，以提高國(guó)產(chǎn)PCB 雕刻機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的性?xún)r(jià)比和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，并為雕刻機(jī)最終用戶(hù)改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約生產(chǎn)成本提供有效手段。 本文在PCB 雕刻機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上，首先提出了PCB 雕刻機(jī)控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)控制要求，并規(guī)劃制定了數(shù)

3、控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案。在方案實(shí)現(xiàn)時(shí)，采用TI 公司主推的32 位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）TMS320F2812 作為下位機(jī)控制系統(tǒng)核心處理單元，并采用模塊化設(shè)計(jì)思想，根據(jù)控制電路分擔(dān)任務(wù)的不同，分模塊進(jìn)行了PCB 雕刻機(jī)控制系統(tǒng)軟硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活性和工作可靠性大大提高。 針對(duì)高速電主軸調(diào)速是PCB 雕刻機(jī)精密數(shù)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，本文基于空間向量PWM 的變頻調(diào)速技術(shù)，對(duì)高速電主軸的速度控制進(jìn)行了深入研究，構(gòu)造

4、了基于DSP 的速度控制完整系統(tǒng)，測(cè)試結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的調(diào)速系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)20000 r/min～60000 r/min 的高轉(zhuǎn)速穩(wěn)定控制。 為提高雕刻精度，對(duì)驅(qū)動(dòng)X、Y 工作臺(tái)的步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)研究，采用電流矢量恒幅均勻旋轉(zhuǎn)細(xì)分法，實(shí)現(xiàn)了十六細(xì)分的驅(qū)動(dòng)，單向移動(dòng)精度可達(dá)0.00125mm，實(shí)驗(yàn)結(jié)果印證了方法的有效性。 PCB 雕刻機(jī)樣機(jī)通過(guò)軟硬件聯(lián)調(diào)，并經(jīng)過(guò)了對(duì)各項(xiàng)電路板加工要求的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，控制系統(tǒng)性