弧焊机器人系统控制器研究

发布时间：2017-10-12 15:23

  本文关键词：弧焊机器人系统控制器研究

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【摘要】：自动焊接是制造业中重要的、先进的工艺技术,焊接机器人的发展极大地促进了焊接工艺的整体水平,具备庞大的市场潜力和广阔的提升空间。焊接机器人的自主研发和产业化对我国制造业的发展具有重要意义。本文结合国内外焊接机器人的发展现状及趋势,对弧焊机器人系统控制器进行设计并对其控制技术进行研究。以“XYZ三轴直角坐标+焊接摆动”的焊接小车为控制对象,基于ARM系列STM32微处理器设计控制器硬件电路,并在此基础上构建μC/OS-II嵌入式操作系统平台,设计远程操作端Android应用程序。控制器作为系统控制中心处理焊接输出控制、运动路径规划和远程通信等,采用PWM信号控制弧焊电源功率的输出和焊枪的摆动,利用霍尔传感器采集焊接参数反馈调节;通过CAN总线与焊接小车通信,驱动其执行示教再现功能;使用WIFI与上位机通信,应用程序处理用户操作。主要为系统开发了示教再现、焊接控制、参数设置与调节、程序存储和无线控制等功能。分析优化了运动插补算法,并提出了一种应用于焊接控制的新型PID算法,使系统能够保持良好的控制性能。最后,搭建实验平台并对示教焊接轨迹进行仿真和分析,对焊接摆动和焊接输出调节进行整体实验测试。
【关键词】：机器人 控制器 示教焊接 嵌入式系统
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG409
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题来源8
• 1.2 课题研究背景及意义8-10
• 1.3 国内外发展现状及趋势10-12
• 1.3.1 国外发展现状10
• 1.3.2 国内发展现状10-11
• 1.3.3 发展趋势11-12
• 1.4 本文主要研究内容12-13
• 1.5 本章小结13-14
• 第2章 系统总体设计方案14-22
• 2.1 弧焊机器人系统14-16
• 2.1.1 弧焊机器人系统组成14-15
• 2.1.2 弧焊机器人系统工作原理15-16
• 2.2 系统组成方案16-20
• 2.2.1 系统总体结构16-17
• 2.2.2 执行机构选择17-18
• 2.2.3 处理器选择18-19
• 2.2.4 人机交互选择19
• 2.2.5 通信方式选择19-20
• 2.3 系统功能分析20-21
• 2.4 系统主要控制规划21
• 2.5 本章小结21-22
• 第3章 系统硬件设计与接口电路22-35
• 3.1 系统硬件总体设计22-23
• 3.2 控制器基本单元模块23-25
• 3.3 键盘电路设计25-26
• 3.4 液晶屏电路设计26-27
• 3.5 外部存储器电路设计27-28
• 3.6 焊接控制电路设计28-32
• 3.6.1 输出电路设计28-30
• 3.6.2 采样电路设计30-32
• 3.7 CAN通信接口电路设计32-33
• 3.8 无线网络通信电路设计33-34
• 3.9 本章小结34-35
• 第4章 焊接系统软件设计35-58
• 4.1 系统操作平台35-37
• 4.1.1 嵌入式操作系统35
• 4.1.2 控制器操作平台35-36
• 4.1.3 上位机操作平台36-37
• 4.2 控制器软件架构37-39
• 4.3 键盘响应程序设计39-40
• 4.4 液晶屏显示程序设计40-41
• 4.5 程序存储设计41-43
• 4.5.1 SPI接口通信原理41-42
• 4.5.2 程序存储实现42-43
• 4.6 焊接控制程序设计43-46
• 4.6.1 焊接输出调节程序设计43-45
• 4.6.2 参数采集程序设计45-46
• 4.7 焊接摆动控制软件设计46-47
• 4.8 运动控制软件设计47-50
• 4.8.1 运动控制协议47-48
• 4.8.2 运动控制功能实现48-50
• 4.9 系统网络通信50-53
• 4.9.1 网络通信协议50-51
• 4.9.2 网络通信功能实现51-53
• 4.10 焊接示教过程实现53-54
• 4.11上位机控制软件开发54-57
• 4.11.1 开发环境54-55
• 4.11.2 应用程序设计规划55-57
• 4.12 本章小结57-58
• 第5章 运动分析与系统控制58-70
• 5.1 运动控制插补算法58-67
• 5.1.1 运动插补算法选择58
• 5.1.2 逐点比较插补算法58-60
• 5.1.3 系统二维直线插补60-62
• 5.1.4 系统三维直线插补62-65
• 5.1.5 系统圆弧插补65-67
• 5.2 系统PID控制应用67-69
• 5.3 本章小结69-70
• 第6章 实验研究与结果分析70-75
• 6.1 实验测试平台组装70-71
• 6.2 示教运动轨迹测试71-73
• 6.3 联合焊枪摆动模拟测试73-74
• 6.4 焊接输出调节测试74
• 6.5 本章小结74-75
• 第7章 总结与展望75-77
• 7.1 本文总结75-76
• 7.2 研究展望76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81
• 攻读学位期间的研究成果81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1019456