本文關鍵詞：基于ARM的焊接機器人控制器的研究

  更多相關文章： 焊接小車 電渦流傳感器 焊縫跟蹤 焊接電流控制 示教

【摘要】：目前,我國勞動力人口逐年減少,為保證我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展,要求自動化水平不斷提高。在機械制造領域,焊接機器人的使用大大提高了焊接自動化的水平。為提高我國機械加工及焊接裝備制造水平,本文設計了XYZR四軸直角坐標焊接機器人控制系統(tǒng)。在分析國內(nèi)外焊接機器人控制系統(tǒng)的基礎上,本文設計了焊接控制器的硬件電路及部分軟件系統(tǒng)。主要對人機交互系統(tǒng)、焊縫跟蹤、焊接電流電壓采集控制、文件系統(tǒng)移植等問題進行系統(tǒng)的研究,主要研究內(nèi)容如下:1、分析對比國內(nèi)外焊接機器人優(yōu)缺點,確定本課題控制研究對象為XYZR直角坐標焊接小車。根據(jù)焊接小車的功能參數(shù)及尺寸參數(shù),確定課題實施方案,并對焊接小車步進電機進行選型。2、將課題方案細分,分模塊設計控制系統(tǒng)硬件電路。主要包括人機交互顯示電路、電源管理模塊、模擬信號輸出電路、急停報警電路、傳感器信號檢測電路、存儲模塊、矩陣鍵盤示教再現(xiàn)模塊、焊接保護氣檢測模塊等。最后通過電路板硬件調(diào)試,驗證硬件電路的合理性。3、在充分了解焊縫跟蹤原理的基礎上,對比各種傳感器之后,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計焊接機器人焊縫跟蹤系統(tǒng)。4、對比國內(nèi)外焊接機器人功能,設計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)。通過詳細的計算推導,得出直線插補、順圓弧插補、逆圓弧插補等軌跡的軟件實現(xiàn)方法。5、基于所設計的硬件電路,開發(fā)焊接機器人軟件控制系統(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)、人機交互界面。6、最后搭建焊接小車實物測試平臺,對焊接小車進行整機測試。主要包括控制器供電系統(tǒng)電壓測試、JTAG程序下載功能實現(xiàn)測試、限位報警功能測試、焊接保護氣檢測測試、示教再現(xiàn)、電渦流焊縫跟蹤系統(tǒng)測試、焊接電流、送絲速度測試,最后進行了整機人機交互界面測試驗。7、對研究工作進行總結(jié),提出有待改進的問題。
【關鍵詞】：焊接小車 電渦流傳感器 焊縫跟蹤 焊接電流控制 示教
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG409;TP242
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題來源及研究意義9
• 1.1.1 課題來源9
• 1.1.2 課題研究意義9
• 1.2 焊接機器人國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 焊接機器人關鍵技術9-10
• 1.2.2 國外焊接機器人技術發(fā)展狀況10-11
• 1.2.3 國內(nèi)焊接機器人技術發(fā)展狀況11-12
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容12-13
• 1.4 本章總結(jié)13-14
• 第2章 焊接機器人整體結(jié)構(gòu)和步進電機選型14-20
• 2.1 焊接機器人結(jié)構(gòu)分類14-15
• 2.2 焊接機器人結(jié)構(gòu)設計及性能指標15
• 2.2.1 焊接機器人結(jié)構(gòu)設計15
• 2.3 焊接機器人性能參數(shù)及結(jié)構(gòu)參數(shù)15-16
• 2.4 步進電機選型16-19
• 2.4.1 Y軸步進電機選型17-19
• 2.5 本章總結(jié)19-20
• 第3章 控制系統(tǒng)硬件電路設計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 焊接機器人控制器硬件電路設計21-29
• 3.3.1 電源模塊設計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)存儲模塊電路設計24-26
• 3.3.4 步進電機驅(qū)動器控制線路26-27
• 3.3.5 焊接保護氣檢測電路27-28
• 3.3.6 控制系統(tǒng)人機交互電路設計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計29-32
• 3.4.2 控制器焊接有效電流計算32-34
• 3.5 送絲機控制電路設計34-38
• 3.5.1 送絲機速度控制電路設計34-36
• 3.5.2 送絲速度測量電路設計36-38
• 3.5.3 送絲機驅(qū)動芯片保護電路設計38
• 3.6 焊縫跟蹤系統(tǒng)設計38-44
• 3.6.1 焊接初始點尋找38-42
• 3.6.2 基于電渦流傳感器的焊縫跟蹤系統(tǒng)設計42-44
• 3.7 焊接小車控制端接.定義44-46
• 3.8 本章小結(jié)46-47
• 第4章 控制系統(tǒng)軟件設計47-64
• 4.1 控制系統(tǒng)軟件總體思路設計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卡程序存儲初始化49
• 4.3 焊接小車控制模塊程序設計49-57
• 4.3.1 焊縫初始點尋找程序設計49-51
• 4.3.2 電渦流傳感器焊縫跟蹤程序設計51-55
• 4.3.3 焊接電流控制軟件設計55-56
• 4.3.4 焊接控制器TFT液晶人機交互系統(tǒng)軟件設計56-57
• 4.4 FATFS文件系統(tǒng)移植57-60
• 4.5 控制系統(tǒng)SPI通信模塊程序設計60-62
• 4.5.1 SPI通信原理60-61
• 4.5.2 焊接參數(shù)顯示程序設計61-62
• 4.6 矩陣鍵盤示教再現(xiàn)及TFT液晶提示示教信息程序設計62-63
• 4.7 本章總結(jié)63-64
• 第5章 控制系統(tǒng)測試64-72
• 5.1 控制系統(tǒng)開發(fā)固件庫及開發(fā)工具簡介64-65
• 5.1.1 STM32官方固件庫組成64
• 5.1.2 固件庫關鍵文件介紹64-65
• 5.1.3 STM32開發(fā)工具簡介65
• 5.2 控制系統(tǒng)測試實驗65-71
• 5.2.1 焊接電流PWM輸出測試65-66
• 5.2.2 焊接控制器顯示及矩陣鍵盤功能測試66-68
• 5.2.3 焊接控制器示教再現(xiàn)功能測試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75-78
• 攻讀學位期間的研究成果78

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 吳紅杰,齊鉑金,吳鑫;四柱式焊縫跟蹤渦流傳感器及其應用[J];北京航空航天大學學報;2001年05期

2 鄒勇;蔣力培;薛龍;趙杰;;管道全位置焊接機器人人機交互系統(tǒng)[J];電焊機;2009年04期

3 洪波;熊炳衛(wèi);李湘文;尹力;;一種基于擺動式渦流傳感器的焊縫跟蹤方法[J];焊接學報;2012年03期

4 凌好;劉榮忠;郭銳;王宇波;;基于STM32的太陽自動跟蹤控制系統(tǒng)的設計[J];計算機測量與控制;2012年02期

5 陳海永;方灶軍;徐德;孫鶴旭;;基于視覺的薄鋼板焊接機器人起始點識別與定位控制[J];機器人;2013年01期

6 王占軍;趙玉剛;劉新玉;;直角坐標型機器人機械結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)的設計[J];制造業(yè)自動化;2015年04期

7 王炎歡;陳阿三;劉鑫茂;;直角坐標機器人控制系統(tǒng)的研制[J];輕工機械;2010年04期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 許燕玲;基于視覺及電弧傳感技術的機器人GTAW三維焊縫實時跟蹤控制技術研究[D];上海交通大學;2013年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 周文奇;全位置管道自動焊接控制系統(tǒng)的研究[D];山東大學;2006年

，

本文編號：914524