pc与运动控制卡的自动冲孔机的设计与实现
【摘要】对于过去的冲孔制造工艺，主要采用人工目测，手工钻孔，这种操作方式存在着效率低，质量差、耗费人力资源等缺点。随着科技的进步，自动冲孔机的出现，实现了生产自动化，提高了生产的效率及质量。本文所设计的自动冲孔机采用的是PC与运动控制卡的控制方式，利用高级编程语言BCB进行开发，选用PCI8258运动控制卡，由于PC上位机有着强大的功能，因此，运动控制卡与PC组合的方式有着很强的控制功能。运动控制卡自带的图形控制界面，PCI8258运动控制卡自带的图形用户界面“MontionCreatorPro2”包含轴参数的设定，参数列表，轴控制，运动及IO数据采样等功能，利用控制卡自带的软件我们就可以对各轴进行参数的设置。运动控制卡的主要优势在于利用PC强大的功能，具有人性化的人机界面，使用简便，功能丰富，可靠性高。
目录
引言 1
一、自动冲孔机设计的意义及目的 2
二、方案的选择及确定 2
（一）常见的几种控制方案 2
（二）确定控制方案 3
三、硬件的选择及介绍 3
（一）PCI8258运动控制卡的介绍 4
1.PCI8258运动控制卡规格 4
2. 特点及运动特性 5
3. 引脚定义 5
（二）MotionCreatorPro2图形用户界面介绍 6
1. MotionCreatorPro2包含 6
2. 用于PCI8254/8258的端子板DIN825GP4 7
3. 软件调试 7
（三）驱动器及马达的介绍 9
（四）视觉的介绍 10
四、硬件电路的设计 10
（一）冲孔机总体的机械架构 10
（二）进料模组与出料模组的设计 12
1. 视觉角度对位平台的设计 13
2. 驱动器驱动马达电路的设计 14
3. 视觉角度对位的设计 15
4. PCB定位夹爪的设计 16
（三）PCB进料出料移载设计 17
五、人机界面设计 18
（一） 程序的设计 18
（二）子程序的设计 19<
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br /> 1.吸料的设计 19
2.入料的设计 20
3.视觉检测的设计 21
（三） 软硬件调试 22
总结 30
参考文献 31
致谢 32
附录一 原理图 33
附录二 源代码 34
引言
随着电子、印刷行业的不断发展，企业对于冲孔机的效率有了更高的需求。这就促进了冲孔机的发展，使冲孔机由开始的手动发展到半自动，直到现在的全自动冲孔机。
自动冲孔机是对于以往冲孔机的一次技术革新，它解决了以往人工手动放料、取料的弊端，设备自身的抓手装置能够实现自动放料冲孔，设备操作简单，具有人性化的界面，一人可操作多个机台，提高生产效率的同时，也节约了公司的人力资源。
本文设计的自动冲孔机采用PC与运动控制卡的控制方式，采用高级编程语言BCB进行开发，选用PCI8258运动控制卡，由于PC上位机有着强大的功能，因此，运动控制卡与PC组合的方式有着很强的控制功能。PCI8258运动控制卡自带的图形用户界面“MontionCreatorPro2”包含轴参数的设定，参数列表，轴控制，运动及IO数据采样等功能，利用控制卡自带的软件我们就可以对各轴进行参数的设置。
本文设计了自动冲孔机的自动上下料系统，在吸爪的上下分别安装传感器，通过吸气及放气实现料片的自动取放。自动定位系统选用CCD相机，通过连续拍摄的摄影技术进行准确定位，通过相机所获取的目标图像，进行二值化对比，计算机通过像素的差值，算出视觉角度对位补偿的值，使料片能够准确到达冲压位置。
一、自动冲孔机设计的意义及目的
本文所设计的自动冲孔机全名为，全自动IC基板Slit冲形机，主要适用加工对象为印刷电路板 (Printed Circuit Board，PCB)。什么是基板呢？基板就是制造PCB的基本材料，现如今，印刷电路板已经成为绝大部分电子产品不可缺少的主要组件，而它就是由基板材料进行由选择性的进行加工、化学镀铜、电镀铜、蚀刻等加工而形成。作为电路板的基板材料，它的质量的好坏会直接影响到印制板的性能水平。随着电子技术的不但发展及进步，企业对于印刷版提出了更高的高精密度的组装要求。于是在对于电路板的冲孔工艺中也有了进一步的要求，对于以往的冲孔机，只要靠人工目测，手动打孔，这种方式存在许多弊端，如效率低，耗费劳动力，存在安全隐患，精度不高等等，而电子技术的发展及高精密度的要求，促使了冲孔机由手动到自动化的发展。所以本文所设计的全自动冲孔机，实现自动上下料，精密冲孔，提高冲孔效率节约劳动资源。
图1 自动冲孔机
二、方案的选择及确定
（一）常见的几种控制方案
对于设计一个机台来说，我们所选用的控制方案是非常重要的，一个合适的，正确的控制方案是一个机台能否成功的关键，所以在我们进行设计之初，就对如今常用的几种方案进行了了解比较，通过与单片机系统、PLC控制及专用的控制系统进行比较，最终我们选用PC+运动控制卡的控制方案进行本文的设计，下面是对各方案的介绍与比较。
单片机系统
单片机主要是通过输入输出接口来发送脉冲，使机台达到走位，这种控制方式较简单，且其成本较低，较适合简单的控制。而我们设计的自动冲孔机，需要精密定位，单片机所能发送的脉冲数对于我们设计的机台来说，速度与效率远远达不到，加上本文选用伺服电机，若由单片机控制，必会出现许多缺点，所以选用单片机这种方式并不适合本文所设计的冲孔机。
2.PLC系统
PLC控制系统是如今较流行的一种控制方式，相比于单片机其可直接与伺服系统相连接，而且其具有安全性能高，抵抗干扰能力强等优点，其编程语言较单片机也相对简单，具有可视化的梯形图，PLC控制系统的价格也较便宜，虽然这种控制系统有较多的优点，但我们最终没有选用这种系统，主要是因为，本文的自动冲孔机的自动化，由相机取向达到自动且精密走位，而现如今PLC很难与机器视觉相结合，若强制的让两者相结合，就会耗费更多的开发成本。
3.专用数控系统
专用数控系统作为上位机控制，一般用于专用设备或特殊行业的设计开发，如铣床、车床数控系统、数控切割机等。由于是“专业对口”，所以可以尽情的发挥“拿来主义”。不需要二次开发，使用者只需要通过熟悉过程，能够操作就可以了。在这一领域，国外一些知名品牌早已占领了我国制造行业的领地，比如SIEMENS、FANUC、FAGOR等，是因为它的功能丰富，性能稳定、可靠。但这种方式成本高，不适合本文设计。
目录
引言 1
一、自动冲孔机设计的意义及目的 2
二、方案的选择及确定 2
（一）常见的几种控制方案 2
（二）确定控制方案 3
三、硬件的选择及介绍 3
（一）PCI8258运动控制卡的介绍 4
1.PCI8258运动控制卡规格 4
2. 特点及运动特性 5
3. 引脚定义 5
（二）MotionCreatorPro2图形用户界面介绍 6
1. MotionCreatorPro2包含 6
2. 用于PCI8254/8258的端子板DIN825GP4 7
3. 软件调试 7
（三）驱动器及马达的介绍 9
（四）视觉的介绍 10
四、硬件电路的设计 10
（一）冲孔机总体的机械架构 10
（二）进料模组与出料模组的设计 12
1. 视觉角度对位平台的设计 13
2. 驱动器驱动马达电路的设计 14
3. 视觉角度对位的设计 15
4. PCB定位夹爪的设计 16
（三）PCB进料出料移载设计 17
五、人机界面设计 18
（一） 程序的设计 18
（二）子程序的设计 19<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
br /> 1.吸料的设计 19
2.入料的设计 20
3.视觉检测的设计 21
（三） 软硬件调试 22
总结 30
参考文献 31
致谢 32
附录一 原理图 33
附录二 源代码 34
引言
随着电子、印刷行业的不断发展，企业对于冲孔机的效率有了更高的需求。这就促进了冲孔机的发展，使冲孔机由开始的手动发展到半自动，直到现在的全自动冲孔机。
自动冲孔机是对于以往冲孔机的一次技术革新，它解决了以往人工手动放料、取料的弊端，设备自身的抓手装置能够实现自动放料冲孔，设备操作简单，具有人性化的界面，一人可操作多个机台，提高生产效率的同时，也节约了公司的人力资源。
本文设计的自动冲孔机采用PC与运动控制卡的控制方式，采用高级编程语言BCB进行开发，选用PCI8258运动控制卡，由于PC上位机有着强大的功能，因此，运动控制卡与PC组合的方式有着很强的控制功能。PCI8258运动控制卡自带的图形用户界面“MontionCreatorPro2”包含轴参数的设定，参数列表，轴控制，运动及IO数据采样等功能，利用控制卡自带的软件我们就可以对各轴进行参数的设置。
本文设计了自动冲孔机的自动上下料系统，在吸爪的上下分别安装传感器，通过吸气及放气实现料片的自动取放。自动定位系统选用CCD相机，通过连续拍摄的摄影技术进行准确定位，通过相机所获取的目标图像，进行二值化对比，计算机通过像素的差值，算出视觉角度对位补偿的值，使料片能够准确到达冲压位置。
一、自动冲孔机设计的意义及目的
本文所设计的自动冲孔机全名为，全自动IC基板Slit冲形机，主要适用加工对象为印刷电路板 (Printed Circuit Board，PCB)。什么是基板呢？基板就是制造PCB的基本材料，现如今，印刷电路板已经成为绝大部分电子产品不可缺少的主要组件，而它就是由基板材料进行由选择性的进行加工、化学镀铜、电镀铜、蚀刻等加工而形成。作为电路板的基板材料，它的质量的好坏会直接影响到印制板的性能水平。随着电子技术的不但发展及进步，企业对于印刷版提出了更高的高精密度的组装要求。于是在对于电路板的冲孔工艺中也有了进一步的要求，对于以往的冲孔机，只要靠人工目测，手动打孔，这种方式存在许多弊端，如效率低，耗费劳动力，存在安全隐患，精度不高等等，而电子技术的发展及高精密度的要求，促使了冲孔机由手动到自动化的发展。所以本文所设计的全自动冲孔机，实现自动上下料，精密冲孔，提高冲孔效率节约劳动资源。
图1 自动冲孔机
二、方案的选择及确定
（一）常见的几种控制方案
对于设计一个机台来说，我们所选用的控制方案是非常重要的，一个合适的，正确的控制方案是一个机台能否成功的关键，所以在我们进行设计之初，就对如今常用的几种方案进行了了解比较，通过与单片机系统、PLC控制及专用的控制系统进行比较，最终我们选用PC+运动控制卡的控制方案进行本文的设计，下面是对各方案的介绍与比较。
单片机系统
单片机主要是通过输入输出接口来发送脉冲，使机台达到走位，这种控制方式较简单，且其成本较低，较适合简单的控制。而我们设计的自动冲孔机，需要精密定位，单片机所能发送的脉冲数对于我们设计的机台来说，速度与效率远远达不到，加上本文选用伺服电机，若由单片机控制，必会出现许多缺点，所以选用单片机这种方式并不适合本文所设计的冲孔机。
2.PLC系统
PLC控制系统是如今较流行的一种控制方式，相比于单片机其可直接与伺服系统相连接，而且其具有安全性能高，抵抗干扰能力强等优点，其编程语言较单片机也相对简单，具有可视化的梯形图，PLC控制系统的价格也较便宜，虽然这种控制系统有较多的优点，但我们最终没有选用这种系统，主要是因为，本文的自动冲孔机的自动化，由相机取向达到自动且精密走位，而现如今PLC很难与机器视觉相结合，若强制的让两者相结合，就会耗费更多的开发成本。
3.专用数控系统
专用数控系统作为上位机控制，一般用于专用设备或特殊行业的设计开发，如铣床、车床数控系统、数控切割机等。由于是“专业对口”，所以可以尽情的发挥“拿来主义”。不需要二次开发，使用者只需要通过熟悉过程，能够操作就可以了。在这一领域，国外一些知名品牌早已占领了我国制造行业的领地，比如SIEMENS、FANUC、FAGOR等，是因为它的功能丰富，性能稳定、可靠。但这种方式成本高，不适合本文设计。
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