本文關(guān)鍵詞：基于A(yíng)RM的焊接機(jī)器人控制器的研究

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【摘要】：目前,我國(guó)勞動(dòng)力人口逐年減少,為保證我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展,要求自動(dòng)化水平不斷提高。在機(jī)械制造領(lǐng)域,焊接機(jī)器人的使用大大提高了焊接自動(dòng)化的水平。為提高我國(guó)機(jī)械加工及焊接裝備制造水平,本文設(shè)計(jì)了XYZR四軸直角坐標(biāo)焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)。在分析國(guó)內(nèi)外焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,本文設(shè)計(jì)了焊接控制器的硬件電路及部分軟件系統(tǒng)。主要對(duì)人機(jī)交互系統(tǒng)、焊縫跟蹤、焊接電流電壓采集控制、文件系統(tǒng)移植等問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)的研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:1、分析對(duì)比國(guó)內(nèi)外焊接機(jī)器人優(yōu)缺點(diǎn),確定本課題控制研究對(duì)象為XYZR直角坐標(biāo)焊接小車(chē)。根據(jù)焊接小車(chē)的功能參數(shù)及尺寸參數(shù),確定課題實(shí)施方案,并對(duì)焊接小車(chē)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行選型。2、將課題方案細(xì)分,分模塊設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)硬件電路。主要包括人機(jī)交互顯示電路、電源管理模塊、模擬信號(hào)輸出電路、急停報(bào)警電路、傳感器信號(hào)檢測(cè)電路、存儲(chǔ)模塊、矩陣鍵盤(pán)示教再現(xiàn)模塊、焊接保護(hù)氣檢測(cè)模塊等。最后通過(guò)電路板硬件調(diào)試,驗(yàn)證硬件電路的合理性。3、在充分了解焊縫跟蹤原理的基礎(chǔ)上,對(duì)比各種傳感器之后,提出一種跟蹤精度較高的焊縫跟蹤方案,基于電渦流傳感器設(shè)計(jì)焊接機(jī)器人焊縫跟蹤系統(tǒng)。4、對(duì)比國(guó)內(nèi)外焊接機(jī)器人功能,設(shè)計(jì)兩種不同的焊接控制系統(tǒng),即:示教再現(xiàn)及電渦流傳感器焊縫跟蹤系統(tǒng)。通過(guò)詳細(xì)的計(jì)算推導(dǎo),得出直線(xiàn)插補(bǔ)、順圓弧插補(bǔ)、逆圓弧插補(bǔ)等軌跡的軟件實(shí)現(xiàn)方法。5、基于所設(shè)計(jì)的硬件電路,開(kāi)發(fā)焊接機(jī)器人軟件控制系統(tǒng)。主要包括FATFS文件系統(tǒng)移植、示教再現(xiàn)算法、焊縫跟蹤算法、焊接電壓電流調(diào)節(jié)、人機(jī)交互界面。6、最后搭建焊接小車(chē)實(shí)物測(cè)試平臺(tái),對(duì)焊接小車(chē)進(jìn)行整機(jī)測(cè)試。主要包括控制器供電系統(tǒng)電壓測(cè)試、JTAG程序下載功能實(shí)現(xiàn)測(cè)試、限位報(bào)警功能測(cè)試、焊接保護(hù)氣檢測(cè)測(cè)試、示教再現(xiàn)、電渦流焊縫跟蹤系統(tǒng)測(cè)試、焊接電流、送絲速度測(cè)試,最后進(jìn)行了整機(jī)人機(jī)交互界面測(cè)試驗(yàn)。7、對(duì)研究工作進(jìn)行總結(jié),提出有待改進(jìn)的問(wèn)題。
【關(guān)鍵詞】：焊接小車(chē) 電渦流傳感器 焊縫跟蹤 焊接電流控制 示教
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG409;TP242
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題來(lái)源及研究意義9
• 1.1.1 課題來(lái)源9
• 1.1.2 課題研究意義9
• 1.2 焊接機(jī)器人國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 焊接機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)9-10
• 1.2.2 國(guó)外焊接機(jī)器人技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r10-11
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)焊接機(jī)器人技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r11-12
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容12-13
• 1.4 本章總結(jié)13-14
• 第2章 焊接機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)和步進(jìn)電機(jī)選型14-20
• 2.1 焊接機(jī)器人結(jié)構(gòu)分類(lèi)14-15
• 2.2 焊接機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能指標(biāo)15
• 2.2.1 焊接機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)15
• 2.3 焊接機(jī)器人性能參數(shù)及結(jié)構(gòu)參數(shù)15-16
• 2.4 步進(jìn)電機(jī)選型16-19
• 2.4.1 Y軸步進(jìn)電機(jī)選型17-19
• 2.5 本章總結(jié)19-20
• 第3章 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)20-47
• 3.1 控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)20
• 3.2 微處理器選型20-21
• 3.3 焊接機(jī)器人控制器硬件電路設(shè)計(jì)21-29
• 3.3.1 電源模塊設(shè)計(jì)21-23
• 3.3.2 JTAG程序下載調(diào)試接.電路及串.通信電路23-24
• 3.3.3 控制系統(tǒng)存儲(chǔ)模塊電路設(shè)計(jì)24-26
• 3.3.4 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制線(xiàn)路26-27
• 3.3.5 焊接保護(hù)氣檢測(cè)電路27-28
• 3.3.6 控制系統(tǒng)人機(jī)交互電路設(shè)計(jì)28-29
• 3.4 焊接工藝參數(shù)控制29-34
• 3.4.1 控制器焊接電流控制電路設(shè)計(jì)29-32
• 3.4.2 控制器焊接有效電流計(jì)算32-34
• 3.5 送絲機(jī)控制電路設(shè)計(jì)34-38
• 3.5.1 送絲機(jī)速度控制電路設(shè)計(jì)34-36
• 3.5.2 送絲速度測(cè)量電路設(shè)計(jì)36-38
• 3.5.3 送絲機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片保護(hù)電路設(shè)計(jì)38
• 3.6 焊縫跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)38-44
• 3.6.1 焊接初始點(diǎn)尋找38-42
• 3.6.2 基于電渦流傳感器的焊縫跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)42-44
• 3.7 焊接小車(chē)控制端接.定義44-46
• 3.8 本章小結(jié)46-47
• 第4章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)47-64
• 4.1 控制系統(tǒng)軟件總體思路設(shè)計(jì)47-48
• 4.2 系統(tǒng)初始化48-49
• 4.2.1 觸摸屏控制程序初始化48-49
• 4.2.2 SD卡程序存儲(chǔ)初始化49
• 4.3 焊接小車(chē)控制模塊程序設(shè)計(jì)49-57
• 4.3.1 焊縫初始點(diǎn)尋找程序設(shè)計(jì)49-51
• 4.3.2 電渦流傳感器焊縫跟蹤程序設(shè)計(jì)51-55
• 4.3.3 焊接電流控制軟件設(shè)計(jì)55-56
• 4.3.4 焊接控制器TFT液晶人機(jī)交互系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)56-57
• 4.4 FATFS文件系統(tǒng)移植57-60
• 4.5 控制系統(tǒng)SPI通信模塊程序設(shè)計(jì)60-62
• 4.5.1 SPI通信原理60-61
• 4.5.2 焊接參數(shù)顯示程序設(shè)計(jì)61-62
• 4.6 矩陣鍵盤(pán)示教再現(xiàn)及TFT液晶提示示教信息程序設(shè)計(jì)62-63
• 4.7 本章總結(jié)63-64
• 第5章 控制系統(tǒng)測(cè)試64-72
• 5.1 控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)固件庫(kù)及開(kāi)發(fā)工具簡(jiǎn)介64-65
• 5.1.1 STM32官方固件庫(kù)組成64
• 5.1.2 固件庫(kù)關(guān)鍵文件介紹64-65
• 5.1.3 STM32開(kāi)發(fā)工具簡(jiǎn)介65
• 5.2 控制系統(tǒng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)65-71
• 5.2.1 焊接電流PWM輸出測(cè)試65-66
• 5.2.2 焊接控制器顯示及矩陣鍵盤(pán)功能測(cè)試66-68
• 5.2.3 焊接控制器示教再現(xiàn)功能測(cè)試68-71
• 5.3 本章小結(jié)71-72
• 第6章 總結(jié)與展望72-74
• 6.1 全文總結(jié)72-73
• 6.2 不足與展望73-74
• 致謝74-75
• 參考文獻(xiàn)75-78
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果78

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：914524