基于ARM+FPGA的索网裁线系统设计
发布时间：2021-08-22 08:35
近年来,索网结构广泛应用于桥梁、房屋等建筑工程和折叠空间天线等航空航天领域。该结构具有质轻、柔软、收缩比大、拉伸状态能承受一定横向载荷等优点,备受工程人员青睐。随着索网的广泛应用,对索网结构的精度提出了越来越高的要求。绳索长度的误差将影响索网结构中各节点的实际稳定位置,从而影响索网在工程应用中的性能。随着传感技术、控制技术、制造业生产技术的快速发展,切割机在工业生产应用领域占有着举足轻重的地位。但是国内对于索网切割设备的研究较少,柔性索网结构中的长度误差主要来自于绳索自身裁剪过程中的制造误差,如何高效且高精度的裁线至关重要。本文所设计的索网裁线系统是基于ARM+FPGA运动控制器技术,可在不同张力下完成高效且高精度裁线的专用设备。本文首先阐述了裁线系统总体设计准则及机构设计;然后完成了基于ARM+FPGA运动控制器硬件电路设计、FPGA可编程逻辑的仿真设计及ARM微控制器软件设计;再整体搭建裁线系统运动平台。在完成上述工作后,最后对裁线系统进行功能及裁线性能测试。各种测试结果表明该系统自动裁线速度快,裁线精度高。
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
裁线设备控制系统总体示意图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文频率为 150KHZ，转换效率为 80%。具有完善的保护电路，如热关断电路流限制电路等。使用LM2596 只需要很少的外围电路即可构建高效安全的电路。LM2596 输出通过LC滤波电路，交流干扰中的信号被电感阻止吸收热能和磁感，剩下的被电容旁路到地，起到抑制干扰信号的作用，输出能线性稳定的直流电压。LM2596 24V转 5V电路如图 3-1 所示：
图 3-1 电压转换 24V-5VEP2CT144C4 芯片和LPC2214 微处理器对电源电压要求精度较高，所以采用上部分稳压后的 5V再选用线性稳压芯片SPX1117 获得所需的 3.3V、1.8V、1.2V。SPX1117 是低功耗电压调节器，3 端可调，具有很低的静态电流，0.8稳定输出电流，具有过流及温度保护。为提高电源电压质量，其输入和输出个各增加两个电容以消除系统噪声和电源扰动的影响，电压转化电路 5V-3.3V，5V-1.8V，5V-1.2V如图 3-2、图 3-3、图 3-4 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]抗电磁干扰低电压CMOS放大器设计[J]. 白会新,李洪革,谢树果,苏东林. 电子学报. 2015(09)
[2]关节式爬管机器人夹紧机构的优化研究[J]. 郑义,周淑芳,邓传云. 机电工程. 2015(03)
[3]基于FPGA的增量式编码器接口电路设计在ARM上的应用[J]. 武崴,邢庆敏,邵丽颖,杨帆. 工程与试验. 2012(01)
[4]柔性索网结构找力分析的方法研究[J]. 严福生. 钢结构. 2011(05)
[5]开放式运动控制器技术现状与发展趋势[J]. 林勇强,王勇,冯屹朝. 信息技术. 2010(05)
[6]DSP+FPGA折反射全景视频处理系统中双核高速数据通信[J]. 李乐,熊志辉,王斌,张茂军,陈立栋. 电子与信息学报. 2010(03)
[7]三菱FX1SPLC在自动门控制中的应用[J]. 靳松. 科技创新导报. 2009(10)
[8]TMS320F2812在运动控制器中的应用[J]. 李子昀. 岳阳职业技术学院学报. 2008(06)
[9]可展天线的柔性索网结构找形分析方法[J]. 李团结,周懋花,段宝岩. 宇航学报. 2008(03)
[10]嵌入式四轴运动控制器的设计[J]. 刘建群,刘绿山,罗继合. 制造业自动化. 2008(02)
博士论文
[1]工业机器人智能运动控制方法的分析与研究[D]. 丁度坤.华南理工大学 2010
[2]数控系统运动平滑处理、伺服控制及轮廓控制技术研究[D]. 赵国勇.大连理工大学 2006
[3]开放式数控系统关键技术研究[D]. 游有鹏.南京航空航天大学 2002
硕士论文
[1]基于以太网的嵌入式运动控制系统的研究[D]. 陈国龙.杭州电子科技大学 2014
[2]基于MC12311微控制器WSN中间件的设计研究及应用[D]. 石晶.苏州大学 2013
[3]基于ARM+FPGA的六轴运动控制器的开发设计[D]. 姜志波.西安电子科技大学 2013
[4]基于ZigBee/GPRS的无线粮情远程数据传输终端的研究与实现[D]. 甘典文.北京邮电大学 2011
[5]数控裁剪机智能化运动控制系统的研究[D]. 卢东.浙江工业大学 2010
[6]基于ARM7内核的嵌入式系统开发/实验平台的设计与实现[D]. 伊德日呼.内蒙古大学 2010
[7]面向数控皮革裁剪的切向跟随控制研究[D]. 田先斌.浙江工业大学 2009
[8]基于DSP的运动控制器控制系统设计[D]. 郝尚华.五邑大学 2009
[9]多轴运动控制系统设计[D]. 齐珊.天津大学 2008
[10]基于ARM+CPLD的高速运动控制器的开发和应用[D]. 李森磊.湖南科技大学 2008
本文编号：3357402
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
裁线设备控制系统总体示意图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文频率为 150KHZ，转换效率为 80%。具有完善的保护电路，如热关断电路流限制电路等。使用LM2596 只需要很少的外围电路即可构建高效安全的电路。LM2596 输出通过LC滤波电路，交流干扰中的信号被电感阻止吸收热能和磁感，剩下的被电容旁路到地，起到抑制干扰信号的作用，输出能线性稳定的直流电压。LM2596 24V转 5V电路如图 3-1 所示：
图 3-1 电压转换 24V-5VEP2CT144C4 芯片和LPC2214 微处理器对电源电压要求精度较高，所以采用上部分稳压后的 5V再选用线性稳压芯片SPX1117 获得所需的 3.3V、1.8V、1.2V。SPX1117 是低功耗电压调节器，3 端可调，具有很低的静态电流，0.8稳定输出电流，具有过流及温度保护。为提高电源电压质量，其输入和输出个各增加两个电容以消除系统噪声和电源扰动的影响，电压转化电路 5V-3.3V，5V-1.8V，5V-1.2V如图 3-2、图 3-3、图 3-4 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]抗电磁干扰低电压CMOS放大器设计[J]. 白会新,李洪革,谢树果,苏东林. 电子学报. 2015(09)
[2]关节式爬管机器人夹紧机构的优化研究[J]. 郑义,周淑芳,邓传云. 机电工程. 2015(03)
[3]基于FPGA的增量式编码器接口电路设计在ARM上的应用[J]. 武崴,邢庆敏,邵丽颖,杨帆. 工程与试验. 2012(01)
[4]柔性索网结构找力分析的方法研究[J]. 严福生. 钢结构. 2011(05)
[5]开放式运动控制器技术现状与发展趋势[J]. 林勇强,王勇,冯屹朝. 信息技术. 2010(05)
[6]DSP+FPGA折反射全景视频处理系统中双核高速数据通信[J]. 李乐,熊志辉,王斌,张茂军,陈立栋. 电子与信息学报. 2010(03)
[7]三菱FX1SPLC在自动门控制中的应用[J]. 靳松. 科技创新导报. 2009(10)
[8]TMS320F2812在运动控制器中的应用[J]. 李子昀. 岳阳职业技术学院学报. 2008(06)
[9]可展天线的柔性索网结构找形分析方法[J]. 李团结,周懋花,段宝岩. 宇航学报. 2008(03)
[10]嵌入式四轴运动控制器的设计[J]. 刘建群,刘绿山,罗继合. 制造业自动化. 2008(02)
博士论文
[1]工业机器人智能运动控制方法的分析与研究[D]. 丁度坤.华南理工大学 2010
[2]数控系统运动平滑处理、伺服控制及轮廓控制技术研究[D]. 赵国勇.大连理工大学 2006
[3]开放式数控系统关键技术研究[D]. 游有鹏.南京航空航天大学 2002
硕士论文
[1]基于以太网的嵌入式运动控制系统的研究[D]. 陈国龙.杭州电子科技大学 2014
[2]基于MC12311微控制器WSN中间件的设计研究及应用[D]. 石晶.苏州大学 2013
[3]基于ARM+FPGA的六轴运动控制器的开发设计[D]. 姜志波.西安电子科技大学 2013
[4]基于ZigBee/GPRS的无线粮情远程数据传输终端的研究与实现[D]. 甘典文.北京邮电大学 2011
[5]数控裁剪机智能化运动控制系统的研究[D]. 卢东.浙江工业大学 2010
[6]基于ARM7内核的嵌入式系统开发/实验平台的设计与实现[D]. 伊德日呼.内蒙古大学 2010
[7]面向数控皮革裁剪的切向跟随控制研究[D]. 田先斌.浙江工业大学 2009
[8]基于DSP的运动控制器控制系统设计[D]. 郝尚华.五邑大学 2009
[9]多轴运动控制系统设计[D]. 齐珊.天津大学 2008
[10]基于ARM+CPLD的高速运动控制器的开发和应用[D]. 李森磊.湖南科技大学 2008
本文编号：3357402
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