基于STM32焊接示教控制软件的研究

发布时间：2017-09-08 06:18

  本文关键词：基于STM32焊接示教控制软件的研究

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【摘要】：本文结合国内外焊接机器人的研究热点,设计了一款以手动按键输入为主的焊接机器人控制器,XYZR四自由度直角坐标焊接小车作为焊接机器人的执行机构。通过按键输入控制信号到控制系统,再由STM32处理相应的按键事件,处理器发送PWM脉冲方波信号到步进电机,步进电机的运动通过传动装置转化成相应的X、Y、Z轴的线性运动。手动按键输入控制焊接小车运动是本文的研究重点,每个按键定义不同的功能,控制器能实现对焊接小车XYZ轴进给控制;选用合适的插补算法,并对其进行理论分析和推导,将算法转化程序代码,可以实现对焊接小车的直线插补、圆弧插补、复杂曲线插补。设计人机交互良好的界面,针对不同的焊接母材及焊接性能的要求,能对焊接电压,焊接电流,焊接速度等焊接参数进行预设,并且能实时显示焊接小车运动状态,调节焊接进给速度。以下是本课题的研究内容以STM32为核心设计了硬件电路板。控制电路板包括电源电路,外部晶振电路,液晶显示器,4×4矩阵键盘,AD数据信号采集电路,报警信息指示灯模块,SD卡存储模块。外围硬件还包括步进电机,步进电机驱动器,四自由度焊接小车等硬件设备。模块化程序设计的思想编写代码,将主程序流程细分,模块化,按键扫描程序,脉冲输出、捕获脉冲计数程序,运动控制算法程序,焊接示教程序,液晶显示、参数预设程序,限位信息报警程序。经过半实物仿真平台进行测试,包括轴动控制实验,轴动加减速实验。模拟焊缝路径示教实验,成功实现了手动按键对焊接小车的控制,对复杂焊缝轨迹的示教。实验结果表明此控制系统操作简单,稳定性好,人机交互功能良好。对本文内容进行总结概括,并提出今后研究方向及重点
【关键词】：STM32 运动控制 示教控制 人机交互系统 仿真实验
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG409;TP242
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题的来源及研究意义8-9
• 1.1.1 课题来源8
• 1.1.2 课题研究意义8-9
• 1.2 焊接机器人国内外发展现状与发展趋势9-12
• 1.2.1 工业机器人发展现状9
• 1.2.2 焊接机器人的发展现状9-11
• 1.2.3 焊接机器人的发展趋势11-12
• 1.3 本课题主要研究内容12-14
• 第2章 焊接机器人系统总体架构14-17
• 2.1 四自由度焊接小车14-15
• 2.2 嵌入式控制系统15-17
• 第3章 基于STM32的焊接控制系统的硬件设计17-24
• 3.1 控制系统总体硬件设计17-19
• 3.1.1 总体硬件设计17-18
• 3.1.2 主控芯片介绍18-19
• 3.2 STM32硬件电路板19-20
• 3.2.1 STM32硬件电路板设计19-20
• 3.3 键盘模块20-23
• 3.3.1 键盘工作原理20-21
• 3.3.2 矩阵键盘功能定义21-23
• 3.7 本章小结23-24
• 第4章 控制系统软件开发设计24-60
• 4.1 控制系统功能定义24-30
• 4.1.1 开发环境的选择与固件函数库25-27
• 4.1.2 STM32库文件配置简介27
• 4.1.3 模块化主程序软件设计27-28
• 4.1.4 主程序执行流程28-30
• 4.2 运动控制插补算法的设计与研究30-35
• 4.2.1 逐点比较法Ⅰ象限直线插补30-33
• 4.2.2 数据采样法实现二维曲线插补33-35
• 4.3 按键示教软件的设计与实现35-46
• 4.3.1 示教器的分类36-38
• 4.3.2 按键操作示教软件的设计与实现38-42
• 4.3.3 直线插补示教再现的设计与实现42-45
• 4.3.4 圆弧插补的设计与实现45-46
• 4.4 TFT液晶显示功能的实现46-50
• 4.4.1 液晶显示模块的输出的实现及其原理46-49
• 4.4.2 人机交互功能的实现49-50
• 4.5 SD卡存储50-53
• 4.6 触屏式人机界面的规划53-58
• 4.6.1 人机交互总体界面规划53-54
• 4.6.2 焊接参数设置与焊接电流控制54-58
• 4.7 软件抗干扰能力设计58-59
• 4.8 本章小结59-60
• 第5章 实验与结果分析60-65
• 5.1 仿真平台的搭建与介绍60-61
• 5.2 STM32硬件电路板测试及轴动控制测试实验61-62
• 5.3 焊缝轨迹示教再现实验62-65
• 第6章 总结与展望65-67
• 6.1 本文总结65
• 6.2 不足与展望65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71
• 攻读学位期间的研究成果71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 唐新华;;焊接机器人的现状及发展趋势(一)[J];电焊机;2006年03期

2 郑采君;;基于CPLD的矩阵键盘扫描模块设计[J];电子设计工程;2010年10期

3 张明华;;基于固件库的STM32F107的程序设计方法探讨[J];数字技术与应用;2014年12期

4 田茂;鲜于李可;潘永才;;SPI模式下SD卡驱动的设计与实现[J];现代电子技术;2009年14期

5 汤莉莉;黄伟;;基于STM32的FSMC接口驱动TFT彩屏设计[J];现代电子技术;2013年20期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 叶建雄;旋转电弧传感焊枪倾角检测及水下焊缝跟踪技术研究[D];南昌大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 刘军;开放式直角坐标机器人运动控制系统研究[D];天津大学;2010年

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本文编号：812375