自动光学检测仪通信系统设计

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1、自动光学检测仪通信系统设计时间：2010-12-0308:33:33來源：电子设计工程作者:胥娜，叶玉堂，吴云峰,何景秋,张嶷文,岳松电子科技摘要：为了提高控制系统的稳定性和智能控制性能，设计出基于CAN总线的自动光学检测通信系统。分析了H动光学检测通信系统的特点，以及在H动光学检测中的应用，利用多个XCI64CS型微控制器实现整个系统的通信。描述了该系统的硬件组成结构和工作原理，给出了系统CAN总线接口以及CAN总线的软件设计。自动光学检测通信系统已成功应用于印刷电路板PCB自动光学检测仪中，实验结果表明，该

2、系统运行稳定可靠，满足PCB自动光学检测仪控制系统的要求。关键词：CAN总线；XC164CS；自动光学检测；自动控制；印刷电路板(PCB)在现代工业自动化生产中，涉及到各种各样的检验、牛产监控及零件测量、识别应用等环节，然而通帘人眼很难连续、稳定地完成这些带有高度重复性和挪能性的工作，一般物理量传感器也较难实现这些功能。而利用光电成像系统采集被检测目标的图像，并经计算机或专用的图像处理模块进行数字化处理。与一般图像处理系统相比，自动光学检测更强调精度、速度，以及工业现场环境下的可靠性。因此，这里提出一种基于CA

3、N总线的白动光学检测通信系统设计方案，该系统设计能够满足PCB白动光学检测控制系统的指标要求。1自动光学检测通信系统分析H动光学检测系统具有快速准确、可重复性强以及白动化程度高等特点。H动光学检测技术的出现极大地减轻了人工检测的压力，解决了传统人工检测中的许多问题，提高了产品的检测质量和速度，为工业领域自动检测提供了革命性的解决方案。分布式的现场总线能同时满足过程控制和制造业自动化的需要，成为了该白动光学检测系统的最伴选择。分布式的现场总线控制系统比集散型控制系统更好地体现了“信息集中、控制分散"的特点。且分布

4、式控制系统在适用范围、可扩展性、控制速度、系统模块化、可维护性、抗单点故障等方面具冇明显优势。控制器局域网(CAN)总线是-•种在工业控制中应用的总线，带宽利用率高，纠错能力强，并且废除了传统的站地址编码，采用对通信数据块进行编码，可以多主方式工作；运用非破坏性仲裁技术，冇效避免了总线冲突；短帧结构，数据传输时间短，受干扰的概率低，重新发送的时间短；每帧数据都有CRC校验及其他检错措施，保证了数据传输的高可靠性，适用于高干扰环境下；节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线功能，使总线上其他操作不受影响；可以点对

5、点，一对多及广播集中方式传送和接收数据。因此，CAN总线满足该控制系统的数据总线要求。本设计采用英飞凌开发的16位微控制器系列中的XC164CS为控制器，并成功地将其应用到PCB板血缺陷白动光学检测仪的控制系统。2通信系统总体设计方案2.1系统组成原理自动光学检测系统山上板部分、扫描正面、扫描反面、分拣1、分拣2以及主机共6部分组成，整个系统使用的电机有5类共19个、气缸11个以及各类传感装置若干。整个系统架构如图1所示。上r1——步进电机板%、-1传送Mtk滑台ftT真空吸手G3ZS339rl扫描饕M"Tcc

6、d相机

7、自动丸学检测仪-J机械手分拣系竦

8、r-LW卜H3H,HMF图1系统组成原理由于整个控制系统对实时性、稳定性以及协调性要求很高，整个控制模式分为制作标准板模式、单步运行模式以及检测模式，对于模式间转换的灵活性要求也很高。而分布式控制系统因其具冇高可靠性、开放性、灵活性、协调性、控制功能齐全和易于维护等特点，完全满足木控制系统的要求。分布式控制系统使用较多的网络拓扑结构有星型、环型和总线型3种。其中星型结构（中央控制型）中所有通信都经中央控制节点，若中央控制节点有故障，则整个系统就会瘫痪；坏型结构中相邻控制

9、节点顺序连接，形成环路，信息一般仅以一个方向在环上从源节点传送到目的节点，发生故障时可支持双向传输，但环路一般封闭，不利于节点的扩充；而总线型结构的所有节点都共亨一个公共的物理通道（即总线），因此网络上的任意一个节点均可在任意吋刻主动向网络上的其他节点发送信息，且具有延迟小、速度快、易扩展、单个节点故障影响小的优点。因此该控制系统采用总线型拓扑结构，如图2所示。ffl2CAN总线系统图2.2CAN总线硬件电路设计为了保证控制系统的技术指标，完成实时数据处理和电路保护功能，并考虑到系统的扩展性，采用16位微控制器

10、系列屮的XC164CSO该芯片尺寸小、运算速度高，并集成有TwinCAN模块，该模块用于控制帧的自动发送和接收。该模块冇2个全功能的CAN节点共享模块的资源，提供32个报文对象，它们可独立分配给2个CAN节点屮的任意一个，还可以组合构成FIFO结构。每个报文对彖分別对应有利于滤波的验收屏蔽寄存器。全CAN功能和FIFO结构的灵活组合「J满足复朵恨入式控制应用的实时要求。CAN总线监控功