CN116108707A - 虚拟贴片机仿真***、方法及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及贴片机电子技术领域，具体公开了一种虚拟贴片机仿真***、方法及存储介质，所述***包括主控模块、***子模块、轴运动仿真模块和事件总线。该方案包含真实贴片机所有模块、所有功能的仿真，不仅能用于控制软件的调试和测试，还能通过***仿真运行得到某些模块功能的上下限理论值以及真实可靠的理论仿真结果，从而为真实贴片机研发过程中的软件测试和***测试提供了真实可靠的理论数据，对于某些功能的设计和完善具有引领作用。

Description

虚拟贴片机仿真***、方法及存储介质

技术领域

本发明涉及贴片机电子技术领域，具体地涉及一种虚拟贴片机仿真***、方法及存储介质。

背景技术

在贴片机研发过程中，包含软件、硬件和结构的设计。软件的研发周期相对其他部分来说很短，在软件设计完成时，贴片机整体硬件结构还没有完成，或者某个新增模块的硬件结构没有完成，如果等待硬件结构完成后再进行软件测试，在硬件结构设计完成之前的这段时间就会存在软件研发停滞期，导致软件不能及时进行测试和修改完善。最终会导致软件***的研发周期被大大延长，严重影响研发进度。如果在硬件结构完成之前，可以提供一套用于贴片机功能仿真的软件仿真***，就可以使软件的设计和运行效果测试提前进行，那么就可以尽早测试出软件的缺陷，甚至是***运行功能的缺陷。这样就有很大概率去及早发现***问题，在一定程度上去弥补因硬件结构研发周期长导致的整体研发周期较长的问题。

对于贴片机功能仿真，目前已经有设计可以仿真贴片机单个模块部分功能的仿真软件，比如贴装头吸取和贴装动作的贴装头可视化仿真软件，但是仿真软件的功能非常有限，只能体现出贴装头吸取和贴装过程中的上升和下降动作，并不能模拟贴装头进行整体水平较大范围移动的动作，更加没有单个模块的完整功能仿真，比如贴装头所用到的视觉相机、真空气阀等其他功能。这样的仿真效果是严重不足的，测试结果是非常不可靠的，在贴片机研发过程中起不到真正的仿真作用，对于***测试同样没有帮助。小的模块仿真目前都没有一个完整的仿真软件，更加没有一套功能健全、性能良好可靠的可以提供给控制软件进行调试和测试的贴片机全功能软件仿真***。

如何设计和提供一套可以完整仿真贴片机真实工作情况的贴片机仿真***，使控制软件可以不依赖硬件平台提前进行功能调试和***测试，就成为当前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的问题，本发明提出了一种虚拟贴片机仿真***、方法及存储介质，以期能尽可能实现包含真实贴片机所有模块、所有功能的仿真，不仅能用于控制软件的调试和测试，还能通过***仿真运行得到某些模块功能的上下限理论值以及真实可靠的理论仿真结果，从而为真实贴片机研发过程中的软件测试和***测试提供了真实可靠的理论数据，对于某些功能的设计和完善具有引领作用。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种虚拟贴片机仿真***，包括主控模块、***子模块、轴运动仿真模块和事件总线；

所述主控模块，用于将来自上位机的控制事件下发给所述事件总线；

所述***子模块，用于仿真贴片机子模块的状态；

所述轴运动仿真模块，用于仿真各个轴的状态；

所述事件总线，包括事件接收缓存单元和事件管理单元，所述事件接收缓存单元用于接收所述主控模块下发的控制事件、所述***子模块和轴运动仿真模块返回的任务事件；所述事件管理单元用于对所述事件接收缓存单元中所存储的控制事件和任务事件进行分发，控制事件根据事件类型，将相应事件发送给订阅相应类型事件的所有订阅者；所述订阅者包括主控模块、***子模块以及轴运动仿真模块。

本发明第二方面提供了一种仿真***的创建运行方法，包括以下过程：

创建并初始化事件总线的对象实例，包括：初始化事件接收缓存单元、初始化事件管理单元；

初始化虚拟贴片机的机器参数的存储对象实例，并解析机器参数文件，将机器参数存入机器参数对象实例中，供虚拟贴片机仿真***在工作时调用；

创建并初始化主控模块的对象实例，包括：初始化事件接收单元、初始化控制事件缓存区、初始化控制事件下发单元、初始化监控单元、初始化模块管理单元；

创建并初始化***子模块的各个对象实例，初始化***子模块中各个模块的部件状态；

创建并初始化轴运动仿真模块的对象实例；

创建并初始化各个轴模型的对象实例，将机器参数中轴相关参数导入各个轴的对象实例中；

依据各个轴所属的模块编号，将各个轴的对象实例关联到所属的模块对象实例中；

创建上位机与仿真***间的通信；

主控模块接收上位机下发的控制事件，并依照事件总线、轴运动仿真模块和***子模块的功能和运行逻辑运行。

本发明第三方面提供了一种虚拟贴片机仿真***的运行方法，所述方法基于上述仿真***，包括以下步骤：

S9.1、主控模块和***子模块中的各个模块作为事件订阅者，根据自身模块处理的事件类型，订阅不同类型的事件：

所述主控模块和***子模块中每个模块能订阅多种类型的事件，每种类型的事件也能被多个订阅者订阅；

订阅者订阅事件时，事件总线将订阅者信息和订阅者订阅的事件类型进行绑定，并进行保存；

订阅者取消已经订阅的类型的事件时，事件总线从保存的相应订阅者订阅的事件类型中删除相应事件类型；

S9.2、事件总线接收主控模块下发的控制事件、***子模块和轴运动仿真模块返回的任务事件：

事件总线将接收到的控制事件和任务事件统一按照先入先出的顺序存储；

S9.3、事件总线按照先入先出的顺序将控制事件和任务事件逐个取出并下发给相应的订阅者：

事件管理单元先判断事件接收缓存单元是否为空，如果为空，则等待事件接收缓存单元接收事件，如果不为空，则取出第一个事件后，判断所取出事件的事件类型，并以事件类型为索引，在保存的订阅者中遍历查找已订阅相应类型事件的订阅者，每查找到一个订阅者，则将相应事件发送给相关订阅者。

本发明第四方面提供了一种计算机存储介质，包括：

存储器，其上存储有计算机程序；

处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现上述运行方法的步骤。

通过上述技术方案，基于真实贴片机的***架构和完整功能，使用模块化功能仿真的方法，设计出一套完整的虚拟贴片机仿真***，将真实贴片机的各个模块的功能进行了全面仿真，在相同的***参数和运行条件下，通过虚拟贴片机仿真***的仿真运行，能得到真实贴片机各个模块运行时的理论结果；在真实贴片机研发过程中，此理论结果能为真实贴片机的软件测试和真实贴片机的***性能测试提供真实可靠的理论数据；通过观察仿真***运行过程和分析仿真得到的理论数据，能预先体现真实贴片机运行时的理论效果，能预先发现真实贴片机研发过程中的一些技术问题和功能缺陷，能在一定程度上缩短了真实贴片机的研发周期，减少了真实贴片机研发的时间成本和物质成本；因此，本发明技术方案是一种***完备、功能完善、低成本、高可靠性且对真实贴片机的研发过程具有引领作用的虚拟贴片机仿真***。

附图说明

图1为本发明虚拟贴片机仿真***主体架构和信息交互示意图，交互信息主要为控制事件和任务事件，信息交互方向为箭头所指方向；

图2为本发明轴运动仿真方法流程示意图；

图3为本发明控制事件处理示意图；

图4为本发明控制事件类型分类示意图；

图5为本发明任务事件类型分类示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种基于真实贴片机的虚拟贴片机仿真***，包括：主控模块、轴运动仿真模块、事件总线、***子模块；***子模块包括：贴装头模块、XY模块、传送模块、供料器模块、机器视觉模块、外设模块、图形交互界面模块，如图1所示；

主控模块包括：事件接收单元、控制事件缓存区、控制事件下发单元、控制事件下发单元、监控单元、模块管理单元；

事件接收单元用于接收上位机发送的各种控制事件并对所接收的控制事件进行事件类型判断，若为立即执行的事件类型，则不存入控制事件缓存区，并直接由控制事件下发单元执行相应的控制事件；若为非立即执行的事件类型，则按照先入先出的规则存入控制事件缓存区；

控制事件下发单元执行控制事件时，首先解析控制事件中的控制指令内容，然后根据具体指令内容去执行相关仿真动作。比如一个控制事件的控制指令是定时1秒，并要求定时期间暂停控制指令下发，则控制事件下发单元会开启一个定时器，定时时间为1秒，定时期间主控模块继续接收控制指令，但是控制事件下发单元停止下发控制事件。当定时器定时时间完成时，关闭该定时器，控制事件下发单元继续处理下发控制事件。

控制事件下发单元用于将控制事件缓存区存储的控制事件发给事件总线；控制事件下发单元下发事件时，通过调用事件总线开放的相关接收控制事件的接口函数，将控制事件作为该接口函数的参数传递给事件总线。

监控单元用于监控下发的控制事件的执行情况。监控单元先订阅所监控的控制事件对应的任务事件的事件类型，在该控制事件执行完成后，事件总线得到相关的执行任务事件，然后事件总线将该任务事件下发给已经订阅了该类型任务事件的监控单元。监控单元接收到该任务事件后，表明所监控的控制事件已经执行完成，若监控单元没有接收到该任务事件，表明所监控的控制事件未完成。当监控到某个控制事件未完成时，则控制事件下发单元停止后续的下发指令，直到所监控的控制事件完成执行时，继续下发指令。

模块管理单元包括动力线管理机构以及轴联锁检测机构，所述动力线管理机构收到所述***子模块返回的错误信息时，会切断仿真***的动力线，清空所述控制事件缓存区以及所述监控单元中的监控事件，并对所有的子模块进行一次模块复位动作，所述动力线用于贴片机仿真***中控制轴使能状态，若所述动力线断线，则不允许控制轴进行动作，正常工作状态下动力线为上电状态。所述轴联锁检测机构，用于提前检测贴片机仿真***中轴之间的碰撞风险，轴联锁检测机构通过获取所述***子模块返回的轴状态信息，以及上位机下发的轴运动控制指令，来检测上位机下发的控制事件是否存在碰撞问题，若存在，则所述轴联锁检测机构生成错误信息，并通知动力线管理机构，进行切断动力线以及主控板和子模块复位的操作。

事件总线用于仿真***内的事件循环处理，包括：事件接收缓存单元、事件管理单元；其中，事件接收缓存单元用于接收主控模块下发的控制事件和***子模块返回的任务事件；事件管理单元用于对事件接收缓存单元中所存储的控制事件进行下发，并根据事件类型，将相应事件发送给订阅相应类型事件的所有订阅者；所述订阅者包括主控模块、***子模块、图形交互界面模块（即如图1所示的UI模块），所述事件总线减少了所述***子模块之间的耦合，确保各个子模块的独立性的同时，实现了各个子模块之间的相互关联。

主控模块和***子模块作为事件订阅者，去订阅和本模块相关的事件类型。订阅事件时，订阅者通过调用事件总线开放的相关订阅接口函数，将自身的对象实例地址信息和将要订阅的事件类型名称作为订阅接口函数的参数，传递给事件总线，事件总线按照事件类型为索引的方式，将订阅者信息添加到对应事件类型的订阅者队列中，如果该订阅者已经存在于队列中，则不再重复添加。取消订阅时，订阅者会调用事件总线开放的另一个取消订阅接口函数，将自身对象实例地址信息和将要取消订阅的事件类型名称作为参数通过该取消订阅接口函数传递给事件总线，事件总线以事件类型名称为索引，在该事件类型的订阅者队列中查找该订阅者信息，如果找到，则删除，取消订阅成功，如果未找到，说明该订阅者并未订阅该事件，不做任何处理。

轴运动仿真模块用于仿真各个轴的状态，包括实时位置、速度、加速度、运动时间、运动状态、制动状态；如图2所示，轴运动仿真模块进行轴运动仿真时，若未接收到轴停止事件，则先根据给出的轴初始位置和运动速度、加速度以及目标位置，计算出理论的完整运动时间，并使用定时器定时完整运动时间，当轴运动仿真开始时，使用计时器计时轴实时运动的时长，若轴运动仿真过程未被打断，则在定时结束时，轴运动结束，并更新轴当前位置和当前状态，反馈轴运动仿真的任务事件；若轴运动仿真过程中接收到轴停止事件，则轴运动仿真过程被打断，并在轴停止的时刻，根据计时器的计时时长，得到轴运动的运动时长，再根据初始位置、速度和加速度计算出轴停止时刻的位置，并更新轴当前各种状态参数，反馈轴运动仿真的任务事件。

XY模块是用于实现X轴和Y轴的各种控制仿真功能，包括：轴运动控制仿真和轴状态控制仿真。XY模块接收到订阅的控制事件后进行判断，若为运动控制事件，则先根据该控制事件中的轴编号，在本模块中找到对应的轴对象实例，再调用轴运动仿真模块，并将该轴对象实例传递给轴运动仿真模块，由轴运动仿真模块执行相应控制事件中的轴运动指令，并在轴运动结束后由轴运动仿真模块返回执行的任务事件。若为状态控制事件，则根据控制事件中的轴编号找到该轴对象实例后，直接控制改变该轴对象实例的轴状态，并在控制事件执行结束后反馈仿真的任务事件。

贴装头模块用于实现贴片机中吸取元件、识别元件、相机拍照、贴装头真空压控制的、贴装元件、贴装头各个轴移动、贴装头吸嘴吸气、贴装头吸嘴吹气、贴装头吸嘴停气的功能仿真；

贴装头模块执行吸取元件指令时，先根据该控制事件中的轴编号，在本模块中找到对应的轴对象实例，再调用轴运动仿真模块，并将该轴对象实例传递给轴运动仿真模块，由轴运动仿真模块去执行贴装头Z轴的先下降后上升的连续移动动作，来仿真贴装头吸取动作；

贴装头模块执行相机拍照指令时，调用轴运动仿真模块去执行移动相关反射镜的CA轴动作，来仿真相机拍照的轴运动动作，CA轴移动完成后表示识别拍照完成，并反馈一个拍照完成的任务事件；

贴装头模块执行贴装头真空压控制时，通过改变自身相关部件状态来仿真吸气、吹气以及停气操作动作，并反馈各个相关部件状态的任务事件；

贴装头模块执行识别元件指令时，使用和吸取元件时同样的方法，调用轴运动仿真模块去执行移动相关反射镜的CA轴动作，来仿真识别元件时拍照的轴运动动作，CA轴移动完成后表示识别拍照完成，并反馈一个拍照完成的任务事件；

贴装头模块执行贴装元件指令时，使用和吸取元件时同样的方法，调用轴运动仿真模块去执行贴装头Z轴的先下降后上升的连续移动动作，来仿真贴装头贴装动作；

贴装头模块执行贴装头各个轴移动指令时，使用和吸取元件时同样的方法，调用轴运动仿真模块去执行相关轴运动，并在各个轴运动完成后，由轴运动控制模块反馈相应动作执行的任务事件；

贴装头模块执行贴装头吸嘴吸气、吹气和停气动作时，通过改变自身相关部件状态来仿真三种气压操作动作，并反馈各个相关部件状态的任务事件。

传送模块用于实现真实贴片机传送基板的相关功能仿真，包括传板动作、基板夹具动作、挡销动作、各个轴移动、基板顶针动作、传送轨道调宽动作；

传板动作包括基板传入动作和基板传出动作；

基板传入动作根据基板当前位置和目标位置得到基板传送的运动距离，然后根据解析真实贴片机***参数文件所得到的***参数中的传送马达运动参数，计算出马达传送运动时间，并按照轴运动仿真模块的仿真过程，仿真传送轨道的传送动作，基板传送到贴装位置时，控制挡销上升、基板夹紧以及顶针上升，从而实现基板的固定；

基板传出动作首先控制挡销下降、基板松开以及顶针下降，从而取消基板的固定，然后根据贴装位置和出口位置得到基板传送的运动距离，然后根据解析真实贴片机***参数文件所得到的***参数中的传送马达运动参数，计算出马达传送运动时间，并按照轴运动仿真模块的仿真过程，仿真传送轨道的传出动作；

挡销动作的仿真通过改变挡销的状态来实现；

执行传送模块各个轴移动指令时，调用轴运动仿真模块去执行相关轴运动，并在各个轴运动完成后，由轴运动控制模块反馈相应动作执行的任务事件；

传板动作的仿真是根据基板当前位置和目标位置得到基板传送的运动距离，然后根据解析真实贴片机***参数文件所得到的***参数中的传送马达运动参数，计算出马达传送运动时间，并按照轴运动仿真模块的仿真过程，仿真传送轨道的传送运动动作；

基板夹具动作和基板顶针的仿真是在基板传送到贴装位置后，对基板进行固定的动作进行仿真，同时在基板传出贴装位置后对解除基板固定的动作进行仿真；

基板夹具的动作的仿真是通过改变基板夹具的状态来实现；比如执行“夹具夹紧”控制指令时，直接改变本模块中夹具部件对应的变量值，比如夹具部件对应的变量为bool类型，状态为false时，代表夹具松开状态，状态为true时，代表夹具夹紧状态；

基板顶针动作的仿真是通过调用轴运动模块，仿真控制顶针位置的轴的运动来实现的；

传送轨道调宽动作的仿真是用于根据基板宽度来调整传送轨道的宽度，

传送轨道调宽动作的仿真是在使用不同基板进行生产时，根据基板宽度来调用轴运动模块执行用于调整传送轨道宽度的轴运动，从而实现轨道调宽的仿真；

挡销动作的仿真是直接通过改变挡销部件模型的状态来实现；该操作类似于基板夹具的部件状态仿真。

供料器模块是用于仿真真实贴片机中送料器功能，包括：送料器安装状态、送料器工作状态、送料器送料速度、送料间距，供料器模块的仿真功能是通过控制改变相应关模块部件的状态来实现；该操作类似于基板夹具的部件状态仿真。

机器视觉模块是用于吸取物料后，对物料执行识别拍照所得到的结果处理的仿真，并将处理结果封装为任务事件后通过事件总线反馈给相关事件的订阅者；

贴装头模块识别元件后，会给出一个识别元件结果，该结果是一个模拟的识别结果图像数据，贴装头模块会调用机器视觉模块中开放的相关接口函数，将模拟的识别结果图像数据作为该接口函数的参数传递给机器视觉模块。机器视觉模块接收到该图像数据后，进行仿真处理，给出一个识别成功或者识别失败的仿真结果。如果识别失败，则上位机接收到该识别失败任务事件后，会再次下发一个重新执行吸取上一次识别失败的元件的控制事件。如果识别成功，则继续后续流程。

外设模块是用于仿真真实贴片机中的控制面板、指示灯和蜂鸣器的功能；

控制面板的仿真是用于实现各个控制按钮的功能，包括：紧急停止按钮和其他***状态的控制按钮功能，且各个按钮功能是通过操作图形交互界面模块上的按钮控件来控制，或通过使用上位机下发相关指令来控制；比如发生错误时，蜂鸣器会鸣响，红色指示灯会亮起，此时通过按下控制面板上的“清除错误”按钮能清除掉该错误状态，或者使用上位机下发一条“清除错误”的控制事件，对应模块执行该控制事件后也能清除掉该错误状态。

指示灯是用于仿真出***运行时各种状态提示功能；

蜂鸣器的仿真是用于***运行有异常情况时给出提示状态；

图形交互界面模块是用于仿真***子模块的可视化操作功能；图形交互界面模块中包含用于控制***子模块中各模块功能的操作界面。比如外设模块的操作界面上显示了各个控制按钮的操作控件，也显示了各个指示灯和蜂鸣器的指示控件，可以通过操作控制按钮的对应控件，达到控制对应功能的效果；再比如传送基板动作执行时，传送模块的操作界面上显示了传送轨道上各个感应器的激活状态，显示了基板在传送轨道上的实时位置。

本发明另一实施例中，一种虚拟贴片机仿真***的创建运行过程基于上述虚拟贴片机仿真***，具体如下：

步骤1.1、初始化虚拟贴片机的机器参数的存储对象实例；首先创建一个该存储对象实例，再将该实例中的各个参数设置为初始默认值；并解析机器参数文件，按照参数类型，在存储对象实例中找到对应的成员变量，将各个机器参数赋值给机器参数对象实例中对应的成员变量，这些成员变量是供虚拟贴片机仿真***在工作时调用；

步骤1.2、创建并初始化事件总线的对象实例，包括：初始化事件接收缓存单元；初始化事件管理单元。首先根据存储所需内存空间容量，向***申请一块该容量大小的内存空间作为事件接收缓存单元。再将事件管理单元中的各个参数设置为初始默认值，然后事件管理单元获取事件接收缓存单元的内存地址，事件管理单元后续根据该内存地址去取出事件接收缓冲区中的事件；

步骤1.3、创建并初始化主控模块的对象实例，包括：初始化控制事件缓存区；初始化控制事件下发单元；初始化监控单元；初始化模块管理单元；该部分类似于事件总线的初始化过程；

步骤1.4、创建并初始化***子模块的各个对象实例并作为主控模块的从属成员，初始化***子模块中各个模块的部件状态，将各个模块部件状态设置为初始默认值；

步骤1.5、创建并初始化轴运动仿真模块的对象实例；

步骤1.6、创建并初始化各个轴模型的对象实例，将机器参数中轴相关参数导入各个轴的对象实例中；

步骤1.7、将各个轴依据其所属于的模块对象实例，将各个轴的对象实例关联到各自所属的模块对象实例中；

步骤1.8、创建上位机与仿真***间的通信；

步骤1.9、主控模块接收上位机下发的控制事件，并依照事件总线、轴运动仿真模块和***子模块的功能和运行逻辑运行。

本另一实施例中，基于上述虚拟贴片机仿真***，一种虚拟贴片机仿真***的运行方法，即虚拟贴片机仿真***中事件总线的事件循环处理方法如下：

步骤2.1、创建并初始化事件总线的对象实例，包括：初始化事件接收缓存单元；初始化事件管理单元；首先根据存储所需内存空间容量，向***申请一块该容量大小的内存空间作为事件接收缓存单元。再将事件管理单元中的各个参数设置为初始默认值，然后事件管理单元获取事件接收缓存单元的内存地址，事件管理单元后续根据该内存地址去取出事件接收缓冲区中的事件。控制事件的类别划分如图4所示，任务事件的类别划分如图5所示。

如图4所示，控制事件分为控制轴、紧急控制事件以及控制模块，其中控制轴包括执行轴运动、改变轴状态、轴回原等控制事件，紧急控制事件分为***停止、子模块紧急停止等控制事件，控制模块包括改变模块整体状态以及改变模块部件状态等控制事件。

如图5所示，任务事件是由***子模块以及轴运动仿真模块返回的结果事件，具体包括控制事件的处理结果，***错误时反馈的错误事件，以及***子模块定时反馈的模块状态改变事件，其中控制事件的处理结果与图4中的控制事件类型对应，具体来说，控制事件中的控制轴和图5中的轴处理结果对应，控制事件中的紧急控制事件和图5中的紧急处理结果对应，控制事件中的控制模块和图5中的模块处理结果对应，另外上面三种控制事件执行如果出错了，那么返回的错误事件和图5中的错误事件对应。任务事件的接收者为主控模块、图形交互界面模块以及上位机。

步骤2.2、主控模块和***子模块中的各个模块作为事件订阅者，根据自身模块处理的事件类型，订阅不同类型的事件：

主控模块和***子模块中每个模块能订阅多种类型的事件，每种类型的事件也能被多个订阅者订阅；

订阅者订阅事件时，事件管理单元将订阅者信息和订阅者订阅的事件类型进行绑定，并进行保存；

订阅者取消已经订阅的类型的事件时，事件管理单元从保存的相应订阅者订阅的事件类型中删除相应事件类型；

具体执行过程为：主控模块和***子模块作为事件订阅者，去订阅和本模块相关的事件类型。订阅事件时，订阅者通过调用事件总线开放的相关订阅接口函数，将自身的对象实例地址信息和将要订阅的事件类型名称作为订阅接口函数的参数，传递给事件总线，事件总线按照事件类型为索引的方式，将订阅者信息添加到对应事件类型的订阅者队列中，如果该订阅者已经存在于队列中，则不再重复添加。取消订阅时，订阅者会调用事件总线开放的另一个取消订阅接口函数，将自身对象实例地址信息和将要取消订阅的事件类型名称作为参数通过该取消订阅接口函数传递给事件总线，事件总线以事件类型名称为索引，在该事件类型的订阅者队列中查找该订阅者信息，如果找到，则删除，取消订阅成功，如果未找到，说明该订阅者并未订阅该事件，不做任何处理。

步骤2.3、事件总线接收主控模块下发的控制事件和各个模块返回的任务事件：

事件总线将接收到的控制事件和任务事件统一按照先入先出的顺序放入事件总线中的事件接收缓存单元中。

步骤2.4、事件总线的事件管理单元从事件缓存区中按照先入先出的顺序将控制事件逐个取出并下发：

事件管理单元先判断事件接收缓存单元是否为空，如果为空，则等待事件接收缓存单元接收事件，如果不为空，则取出第一个事件后，判断所取出事件的事件类型，并以事件类型为索引，在保存的该事件类型的订阅者队列中遍历查找已订阅相应类型事件的订阅者，每查找到一个订阅者，则将相应事件发送给相关订阅者。

本发明另一实施例中，一种虚拟贴片机仿真***的运行管理方法，主控模块的运行过程按照如下步骤进行：

步骤3.1、仿真***出现错误时，或者仿真***接收到紧急停止指令时，停止所有模块的运行：

仿真***发生错误时，或者主控模块接收到紧急停止指令时，模块管理单元直接控制主控模块停止当前所有动作，会切断仿真***的动力线，清空所述控制事件缓存区以及监控单元中的监控现象，并对所有的子模块进行一次模块复位动作；并直接调用***子模块中各个模块的相关接口，控制各个模块立即停止当前所有动作；

在各个模块停止当前所有动作后，立即将所有模块的状态复位为初始状态，并等待下一次***开始运行。

步骤3.2、主控模块接收来自上位机的控制事件后，对控制事件的类型进行判断：

如果是立即执行的事件类型，则不存入控制事件缓存区；

如果是主控模块需要立即执行的事件类型，则主控模块根据控制事件的指令内容进行相关动作；

如果是***子模块需要立即执行的事件类型，则主控模块将相应的控制事件通过事件总线立即下发给对应的订阅者，使得对应订阅者能立即执行相应控制事件；各个***子模块执行控制事件的逻辑示意图如图3所示，如果为控制模块状态事件，则***子模块根据控制事件信息改变相应模块部件状态，若改变成功则返回模块状态结果，否则返回错误事件结果，如果为紧急控制事件，则相应子模块执行模块停止退出，并返回模块退出结果，如果为控制轴事件，周日由轴运动仿真模块执行，并返回相应的结果事件；

如果为非立即执行（控制轴和控制模块事件）的事件类型，将按照先入先出的规则放入控制事件缓存区，并等待后续控制事件下发单元的处理。

步骤3.3、主控模块处理事件接收缓存单元中的控制事件：

主控模块的控制事件下发单元处理控制事件前，先判断监控单元是否正在监控已经下发的指令完成情况；

如果正在监控，则说明已经下发的上一阶段指令还未完成，不能进行下一阶段的指令下发，并等待监控完成再进行后续指令下发；

如果不在监控，则判断事件接收缓存单元是否为空，如果为空，则等待主控模块接收后续控制指令；如果不为空，则控制事件下发单元从控制事件缓存区中按照先入先出的规则，取出第一个控制事件，并判断该事件类型；如果是监控事件，则监控单元执行相应的监控事件，如果是其他的控制事件，则将相应控制事件通过事件总线下发给对应的订阅者。

本发明另一实施例中，一种轴运动仿真模块是按照如下步骤进行轴运动仿真：

步骤4.1、判断轴运动指令是轴运动指令还是轴停止指令；如果是轴运动指令，则执行步骤4.2~步骤4.7，如果是轴停止指令，则执行步骤4.8~步骤4.9；该仿真过程流程如图2所示；

步骤4.2、获取相应轴的初始状态参数，包括轴初始位置、初始速度、初始加速度、是否运动等；

步骤4.3、解析轴运动指令并得到轴运动速度、加速度、目标位置；

步骤4.4、根据解析得到的指令参数和轴初始状态参数以及记录的轴当前位置，计算轴运动的完整理论时间T；

步骤4.5、设定定时器和计时器，令定时事件为轴运动时间T，并同时启动定时器和计时器；

步骤4.6、轴运动仿真结束前，每隔一定的时间查看计时器的当前计时时间，即轴运动从开始到当前时刻的运动时间；根据当前计时时间，并结合轴初始位置、轴运动速度、加速度，计算轴当前位置后，将轴当前时刻的状态封装为任务事件，并通过事件总线反馈给上位机和其他已订阅相关类型事件的订阅者；

步骤4.7、本次轴运动仿真结束，更新轴当前位置为轴运动指令中的目标位置，同时更新其他轴状态参数，并将轴当前时刻的状态封装为任务事件，并通过事件总线反馈给上位机和其他已订阅相应类型事件的订阅者；

步骤4.8、轴运动仿真模块接收到轴停止指令时，停止计时器，并结束定时器，查看当前计时时间；

步骤4.9、根据当前计时时间，并结合轴初始位置、轴运动速度、加速度，计算轴当前位置后，更新轴当前位置，同时更新其他轴状态参数，将轴当前时刻的状态封装为任务事件，并通过事件总线反馈给上位机和其他已订阅相应类型事件的订阅者，从而结束本次轴运动的仿真。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种虚拟贴片机仿真***，其特征在于，包括主控模块、***子模块、轴运动仿真模块和事件总线；

所述主控模块，用于将来自上位机的控制事件下发给所述事件总线；

所述***子模块，用于仿真贴片机子模块的状态；

所述轴运动仿真模块，用于仿真各个轴的状态；

所述事件总线，包括事件接收缓存单元和事件管理单元，所述事件接收缓存单元用于接收所述主控模块下发的控制事件、所述***子模块和轴运动仿真模块返回的任务事件；所述事件管理单元用于对所述事件接收缓存单元中所存储的控制事件和任务事件进行分发，控制事件根据事件类型，将相应事件发送给订阅相应类型事件的所有订阅者；所述订阅者包括主控模块、***子模块以及轴运动仿真模块。

2.根据权利要求1所述的仿真***，其特征在于，所述主控模块包括：事件接收单元、控制事件缓存区、控制事件下发单元、监控单元、模块管理单元；

所述事件接收单元，用于接收上位机发送的控制事件并对所接收的控制事件进行执行类型判断，若为立即执行的事件类型，则直接由所述控制事件下发单元执行相应的控制事件；若为非立即执行的事件类型，则按照先入先出的规则存入所述控制事件缓存区；

所述控制事件下发单元，用于从所述控制事件缓存区中取出控制事件或者从所述事件接收单元直接接收立即执行的控制事件，并推送到所述事件总线；

所述监控单元，用于监控下发的控制事件执行情况，当监控到某个控制事件未完成时，则所述控制事件下发单元停止下发控制事件，直到所监控的控制事件完成执行后，继续下发控制事件；

所述模块管理单元，用于管理所述***子模块的运行状态，当仿真***出错或者紧急停止时，所述管理单元控制所述***子模块执行一次模块退出动作，所述退出动作是先停止当前所有动作，再复位所述***子模块中各个模块状态为初始状态。

3.根据权利要求2所述的仿真***，其特征在于，所述模块管理单元包括动力线管理机构和轴联锁检测机构，

所述动力线管理机构，用于收到所述***子模块返回的错误信息时，切断所述仿真***的动力线，清空所述控制事件缓存区以及所述监控单元中的监控事件，并对所有的***子模块进行一次模块复位动作；其中，所述动力线用于控制所述仿真***中轴的使能状态，若所述动力线断线，则无法控制轴进行动作，正常工作状态下所述动力线为上电状态；

所述轴联锁检测机构，用于通过获取所述***子模块返回的轴状态信息以及上位机下发的轴运动控制指令，来检测上位机下发的控制事件是否会导致轴之间产生碰撞，若存在，则生成错误信息，并通知所述动力线管理机构，切断所述动力线，并对主控板和***子模块进行复位。

4.根据权利要求1所述的仿真***，其特征在于，所述轴运动仿真模块进行轴运动仿真时，先根据轴初始位置、运动速度、加速度和目标位置，计算出理论的完整运动时间，若轴运动仿真过程在所述完整运动时间内未被打断，则轴运动结束并更新轴当前位置和当前状态，反馈轴运动仿真的任务事件；若轴运动仿真过程中接收到轴停止事件，则轴运动仿真过程被打断，在轴停止的时刻，根据轴运动的运动时长、初始位置、速度和加速度计算出轴停止时刻的位置，并更新轴当前状态参数，反馈轴运动仿真的任务事件。

5.根据权利要求1所述的仿真***，其特征在于，所述***子模块包括：贴装头模块、XY模块、传送模块、供料器模块、机器视觉模块、外设模块；

所述贴装头模块，用于实现贴片机中吸取元件、相机拍照、贴装元件、贴装头各个轴的仿真功能、贴装头吸嘴吸气、贴装头吸嘴吹气、贴装头吸嘴停气的功能仿真；

所述XY模块，用于实现X、Y轴的仿真功能，包括：轴运动控制仿真和轴状态控制仿真；

所述传送模块，用于实现贴片机传送基板的相关功能仿真，包括传板动作、基板夹具动作、挡销动作、基板顶针动作、传送轨道调宽动作；

所述供料器模块，用于通过控制改变相应关模块部件的状态来实现仿真贴片机中送料器功能，包括：送料器安装状态、送料器工作状态、送料器送料速度、送料间距；

所述机器视觉模块，用于吸取物料后，物料执行识别拍照所得到的结果处理的仿真，根据配置的参数选择结果为识别成功还是识别失败，并将处理结果封装为任务事件后通过事件总线反馈给相关事件的订阅者；

所述外设模块，用于仿真贴片机中的控制面板、指示灯和蜂鸣器的功能。

6.根据权利要求5所述的仿真***，其特征在于，所述贴装头模块用于实现贴片机中吸取元件、贴装元件、相机拍照、贴装头各个轴移动、贴装头吸嘴吸气、贴装头吸嘴吹气、贴装头吸嘴停气和贴装头真空压控制的功能仿真；

执行吸取元件指令时，调用所述轴运动仿真模块去执行贴装头Z轴的先下降后上升的连续移动动作，来仿真贴装头吸取动作；执行相机拍照指令时，调用所述轴运动仿真模块去执行移动相关反射镜的CA轴动作，来仿真识别元件时拍照的轴运动动作，CA轴移动完成后表示相机拍照完成，并反馈一个拍照完成的任务事件；执行贴装元件指令时，调用所述轴运动仿真模块去执行贴装头Z轴的先下降后上升的连续移动动作，来仿真贴装头贴装动作；执行贴装头各个轴移动指令时，调用所述轴运动仿真模块去执行相关轴运动，并在各个轴运动完成后，由所述轴运动控制模块反馈相应动作执行的任务事件；执行贴装头吸嘴吸气、吹气和停气动作时，通过改变自身相关部件状态来仿真三种气压操作动作，并反馈各个相关部件状态的任务事件；执行贴装头真空压控制时，通过改变自身相关部件状态来仿真吸气、吹气以及停气操作动作，并反馈各个相关部件状态的任务事件；

所述XY模块接收到订阅的控制事件后进行判断，若为运动控制事件，则调用所述轴运动仿真模块执行相应控制事件中的轴运动指令，并在轴运动结束后由所述轴运动仿真模块返回执行的任务事件；若为状态控制事件，则结合目标状态以及当前状态更新执行结果，若与当前状态冲突则反馈错误信息，否则更新轴状态，并在控制事件执行结束后反馈仿真的任务事件。

7.根据权利要求1-6中任一所述的仿真***，其特征在于，所述仿真***还包括图形交互界面模块，用于仿真***子模块的可视化操作功能；所述图形交互界面模块中包含用于控制所述***子模块中各模块功能的操作界面。

8.一种根据权利要求1-7中任一所述的仿真***的创建运行方法，其特征在于，包括以下过程：

创建并初始化事件总线的对象实例，包括：初始化事件接收缓存单元、初始化事件管理单元；

初始化虚拟贴片机的机器参数的存储对象实例，并解析机器参数文件，将机器参数存入机器参数对象实例中，供虚拟贴片机仿真***在工作时调用；

创建并初始化主控模块的对象实例，包括：初始化事件接收单元、初始化控制事件缓存区、初始化控制事件下发单元、初始化监控单元、初始化模块管理单元；

创建并初始化***子模块的各个对象实例，初始化***子模块中各个模块的部件状态；

创建并初始化轴运动仿真模块的对象实例；

创建并初始化各个轴模型的对象实例，将机器参数中轴相关参数导入各个轴的对象实例中；

依据各个轴所属的模块编号，将各个轴的对象实例关联到所属的模块对象实例中；

创建上位机与仿真***间的通信；

主控模块接收上位机下发的控制事件，并依照事件总线、轴运动仿真模块和***子模块的功能和运行逻辑运行。

9.一种虚拟贴片机仿真***的运行方法，其特征在于，所述方法基于如权利要求1-7中任一所述的仿真***，包括以下步骤：

S9.1、主控模块和***子模块中的各个模块作为事件订阅者，根据自身模块处理的事件类型，订阅不同类型的事件：

所述主控模块和***子模块中每个模块能订阅多种类型的事件，每种类型的事件也能被多个订阅者订阅；

订阅者订阅事件时，事件总线将订阅者信息和订阅者订阅的事件类型进行绑定，并进行保存；

订阅者取消已经订阅的类型的事件时，事件总线从保存的相应订阅者订阅的事件类型中删除相应事件类型；

S9.2、事件总线接收主控模块下发的控制事件、***子模块和轴运动仿真模块返回的任务事件：

事件总线将接收到的控制事件和任务事件统一按照先入先出的顺序存储；

S9.3、事件总线按照先入先出的顺序将控制事件和任务事件逐个取出并下发给相应的订阅者：

事件管理单元先判断事件接收缓存单元是否为空，如果为空，则等待事件接收缓存单元接收事件，如果不为空，则取出第一个事件后，判断所取出事件的事件类型，并以事件类型为索引，在保存的订阅者中遍历查找已订阅相应类型事件的订阅者，每查找到一个订阅者，则将相应事件发送给相关订阅者。

10.根据权利要求9所述的运行方法，其特征在于，所述轴运动仿真模块的过程具体如下：

S10.1、判断轴运动指令是轴运动指令还是轴停止指令；如果是轴运动指令，则执行S10.2~S10.6，如果是轴停止指令，则执行S10.7~S10.8；

S10.2、获取相应轴的初始状态参数；

S10.3、解析轴运动指令并得到轴运动速度、加速度、目标位置；

S10.4、根据解析得到的指令参数和轴初始状态参数以及记录的轴当前位置，计算轴运动的完整理论时间T；

S10.5、进行轴运动仿真同时启动计时，计时时长为所述完整理论时间T，轴运动仿真结束前，等间隔时间查看当前计时时间，根据当前计时时间并结合轴初始位置、轴运动速度、加速度，计算轴当前位置后，将轴当前时刻的状态封装为任务事件，并通过事件总线反馈给上位机和其他已订阅相关类型事件的订阅者；

S10.6、本次轴运动仿真结束，更新轴当前位置为轴运动指令中的目标位置，同时更新其他轴状态参数，并将轴当前时刻的状态封装为任务事件，并通过事件总线反馈给上位机和其他已订阅相应类型事件的订阅者；

S10.7、轴运动仿真模块接收到轴停止指令时，停止计时查看当前计时时间；

S10.8、根据当前计时时间，并结合轴初始位置、轴运动速度、加速度，计算轴当前位置后，更新轴当前位置，同时更新其他轴状态参数，将轴当前时刻的状态封装为任务事件，并通过事件总线反馈给上位机和其他已订阅相应类型事件的订阅者，从而结束本次轴运动的仿真。

11.根据权利要求9或10所述的运行方法，其特征在于，所述主控模块的运行过程如下：

主控模块接收来自上位机的控制事件后，对控制事件的类型进行判断：

如果是立即执行的事件类型，则直接由控制事件下发单元执行相应的控制事件；如果是主控模块需要立即执行的事件类型，则主控模块根据控制事件的指令内容进行相关动作；如果是***子模块需要立即执行的事件类型，则主控模块将相应的控制事件通过事件总线立即下发给对应的订阅者，使得对应订阅者能立即执行相应控制事件；

如果为非立即执行的事件类型，将按照先入先出的规则放入控制事件缓存区，并等待后续控制事件下发单元的处理；

主控模块处理事件总线的事件接收缓存单元中的控制事件：

所述主控模块的控制事件下发单元处理控制事件前，先判断监控单元是否正在监控已经下发的指令完成情况；

如果正在监控，则说明已经下发的上一阶段指令还未完成，不能进行下一阶段的指令下发，并等待监控完成再进行后续指令下发；

如果不在监控，则判断事件接收缓存单元是否为空，如果为空，则等待主控模块接收后续控制指令；如果不为空，则所述控制事件下发单元从控制事件缓存区中按照先入先出的规则，取出第一个控制事件，并判断该事件类型；如果是监控事件，则所述监控单元执行相应的监控事件，如果是其他的控制事件，则将相应控制事件通过事件总线下发给对应的订阅者。

12.根据权利要求11所述的运行方法，其特征在于，当主控模块监控到仿真***出现错误时，或者主控模块接收到紧急停止指令时，停止所有模块的运行，清空控制事件缓存区以及监控单元中的监控事件，并对所有的子模块进行一次模块复位动作。

13.一种计算机存储介质，其特征在于，包括：

存储器，其上存储有计算机程序；

处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现如权利要求9-12中任一所述的方法的步骤。

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