高精度全视觉贴片机的系统软件设计与实现

４ 软件核心设计
４１ ．数据管理模块设计
此时需要 系统软件底层采用 Ａ Ｃ Ｓ 数 据库 ， Ｃ ＥＳ 利用 Ｄ Ｏ接 口， Ａ 通过 量用于这种类型的同步是单向的。有时则需要双向同步 ，
所示， 程序运行到某一处时 Ｍｉ ｏｏ ｔ ｃ ｓｆＪ 数据库引擎对其访问。Ｄ Ｏ接 口的特点在于可以通 两个信号量来同步它们的行为。如图 ６ ｒ ｔｅ Ａ Ｍ Ｃ然后等待信号返回。同样， Ｐ Ａ 运行 当 Ｍ Ｃ 过 Ｄ Ｏ访问数据库中的数据和结构定义 ， Ａ 访问Ａ Ｃ Ｓ 数据库时 上位机发信号给 Ｐ Ａ ， Ｃ ＥＳ
系统控制模块设置了超时检测功能 。高优先级的任务可以 库， 它是在 Ｐ Ｂ板数据库 、 Ｃ 元件数据库和送料器数据库 的基础上 发生 ，
建立的， 其中贴装工艺表的数据结构 ， 如图 ４所示 。 当初始贴装工艺表建立完毕后 ， 一般需要利用工艺优化子系 统， 图 ３ 如 所示。 对其进行优化１ｔ ５以达到最高的贴装效率 。 ． ６ 优化后 即可开始贴装 ， 这就涉及 到了贴片机的控制系统和视觉系统 。 打断低优先级的任务 ， 并抢先运行 ， 如表 １ 所示。
Ｃ ａＤ ｔｂｓ 类 ， Ｄ ｏ ｅｏｄｅ类 ， Ｄ ｏ ａｌＤ ｆ Ｄ ｏ ａ ａｅ Ｃ ａ Ｒ ｃｒｓｔ Ｃ ａＴ ｂｅ ｅ 类。 ａ
由于干扰或其他因素 ，有可能出现上位机在等待 Ｐ Ｃ发出的信 ＭＡ 号量 ， Ｐ Ｃ同时在等待上位机发出的信号量 ， 而 ＭＡ 这会造成上位机
Ｍ Ｃ的死循环， 也就是死锁（ ｅｄｏｋ ， Ｄ ａ ｌ ）为了防止这种情况的 ｃ 在贴 片机涉及的多个数据库中 ，最重要的是贴装工艺数据 与 Ｐ Ａ
硼睡豳皿 自 动编号 贴装 Ｘ 坐标 数烹 贴装 Ｙ 坐标 数字 贴装ｚ坐标 数字 贴装转角 数字 需要贴装 是／ 否 贴装顺序级别 数字 区块号 数字 仕 ｌ Ｄ 数字 需要检测 是／ 否 视觉模板 ｊ 本 衷＿ 取料 Ｘ坐标 ｉ 数字 取料 Ｙ坐标 数字 ～ 取料 Ｚ 坐标 数字～
发送完成” 这一事件 ， 以用一个信号量表示 。开始运行时 ， 即可 用
图 ３ 贴片机系统软件的功能模块设计及其基本相互关系
来实现同步机制的信号量被初始化程序置为 Ｆ Ｌ Ｅ Ａ Ｓ ，当事件发生
时则被置为 Ｔ Ｕ （ Ｒ Ｅ 即图 ５中的 Ｐ Ｓ ）Ｐ Ｃ收到该标志后开 Ｏ Ｔ ；ＭＡ 始取料 ， 在此之前则一直处于挂起状态（ 即图 ５中的 Ｐ Ｎ ） Ｅ Ｄ 。信号
表 １ ＭＡ 中运 行 的任 务及 其 优先 级 Ｐ Ｃ
４２控制 模块 设计 －
（）Ｏ控制点多达近 ２ ０ ， １Ｙ ０ 个 逻辑关系和信号种类复杂 ； ） （ 贴 ４３ ２ ． 视觉模块设计
片机运动过程中速度快 、 行程短 、 快速起停频繁 、 加速度大 ；３传 （） 从当今国外研制的高性能贴片机 ， 以看 出它们都有一个共 可 感器精度和响应速度要求高 ， 执行机构要求有很好的快速响应特 同特点 ： 采用了机器视觉辅助元件定位技术 ， 视觉定 位技术与传
性 ；４ 工作过程中数据采集 、 （） 计算和传输量大 ， 实时陛要求高。
统定位技术相 比具有 以下优点 ：１ （ ）对元件的定位是非接触式测
上层（ 上位机） 以机器控制类 Ｃ ｃｉｅ ｏｔ ｌ Ｍａｈ Ｃ ｎｒ 的形式提供与 量 ， ｎ ｏ 不会对元件引脚 等产生破坏。 ２ 利用高速的处理器可以很快 （）
Ｄ Ｒ Ｍ的接 口。Ｃ ｃ ｉｅ ｏｔ ｌ ＰＡ Ｍａｈｎ Ｃ ｎｒ 的成员函数分为两大类 ： ｏ 一类 的得到结果 ， 节省了机械定位时的行程 ， 提高了效率。（ ） ３利用先 控制贴片头及电机 的各种动作 ， 另一类检测 、 设置各种 Ｉ ／ Ｏ信号。 进的视觉处理算法可 以使定位精度大大提高。（ ） ４ 不但可以起元 上层只是向下层发指令和数据 ， ： 、 如 取料 运动 、 贴片等 ， 同时检测 件定位功能 ， 还具有检测元件好坏的功能。 指令 的执行情况 ，具体 指令 的执行 由下层存储 在 Ｐ Ｃ中 的 ＭＡ 贴 片机视觉系统 主要由光源 、Ｃ Ｃ Ｄ、视频捕捉卡和软件系统
Ｐ Ｏ ／Ｌ Ｃ程序执行 ， Ｒ ＧＰ Ｃ 并将执行结果存储在 Ｄ Ｒ Ｍ 中， ＰＡ 供上层 构成。对视觉系统的基本要求是计算精度高 ， 处理速度快 ， 实时性 调用。由于上层主机采用的是 Ｗｉｄｗ 操作 系统 ， ｎｏｓ 不太适合于做 好， 稳定性高。根据视觉系统的作用 ， 将视觉模块的设计细分为（） １ 实时陛控制 ，同时由于上位机与下位机分别有 自己独立的 Ｃ Ｕ， 示教模块，２ Ｐ （）标定模块 ， ）Ｃ （ Ｐ Ｂ板基准点识别与计算模块 ， ） ３ （ 元 ４ 片式阻容元件 、 Ｆ 、Ｇ Ｑ Ｐ Ｂ Ａ等） 识别与检测模块 ， ） （ 元件贴装坐 ５ 分别执行不 同的任务 ， 因此必须通过一定 的机制来使上位机与下 件（
比其他接 口有着明显的性能优势。Ｖｓａｃ ＋ ｉ ｌ ＋提供了对 Ｄ Ｏ的封 到某一处时发信号给上位机并等待返回信号，由此实现 了互相同 ｕ Ａ
当上位机或 Ｐ Ｃ处于挂起状态并等待信号量时， ＭＡ 要启动计时 装， Ｃ通过封装 Ｄ Ｏ类来实现 Ｄ Ｏ的绝大部分功能， ＭＦ Ａ Ａ 这给编程 步。 如果超时后还没有得到信号量， 自动退出等待状态 。 则 带来了简化 。对所有数据库和表的基本操作 ， ： 、 如 新建 显示 、 查 器进行计时 ， 找、 浏览、 删除、 添加等 ， 软件系统通过 Ｄ Ｏ如下的几个类实现 ： Ａ
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沈海宁等 ： 高精度全视觉贴片机的 系 统软件设计与实现
第６ 期
处理模块 、 控制软件模块 （ 含运动控制和信号控制 ）机器视觉软 、 件模块、 安全监控模块 、 系统调节模块及帮助系统， 如图 ３ 所示 。
自动贴装是贴片机系统软件的核心功能。 系统软件设计基本 围绕此核心功能而展开。
已经 贴装 是／ 否
图 ４贴装工艺表
图 ５上位机与下位机的同步机制设计
因此 ， 控制模块采用信号量来保持上位机与下位机（ Ｍ Ｃ） ＰＡ 的同步性 ， 如图 ５ 所示 。用一面旗 帜表示信号量 ， 或称作一个标 志， 这个标志表示某一事件的发生 ， 如图 ６所示 。 例如 ：取料坐标 “