基于ARM的焊接机器人控制器的研究

发布时间：2017-09-25 01:15

  本文关键词：基于ARM的焊接机器人控制器的研究

  更多相关文章： 焊接小车 电涡流传感器 焊缝跟踪 焊接电流控制 示教

【摘要】：目前,我国劳动力人口逐年减少,为保证我国经济的持续发展,要求自动化水平不断提高。在机械制造领域,焊接机器人的使用大大提高了焊接自动化的水平。为提高我国机械加工及焊接装备制造水平,本文设计了XYZR四轴直角坐标焊接机器人控制系统。在分析国内外焊接机器人控制系统的基础上,本文设计了焊接控制器的硬件电路及部分软件系统。主要对人机交互系统、焊缝跟踪、焊接电流电压采集控制、文件系统移植等问题进行系统的研究,主要研究内容如下:1、分析对比国内外焊接机器人优缺点,确定本课题控制研究对象为XYZR直角坐标焊接小车。根据焊接小车的功能参数及尺寸参数,确定课题实施方案,并对焊接小车步进电机进行选型。2、将课题方案细分,分模块设计控制系统硬件电路。主要包括人机交互显示电路、电源管理模块、模拟信号输出电路、急停报警电路、传感器信号检测电路、存储模块、矩阵键盘示教再现模块、焊接保护气检测模块等。最后通过电路板硬件调试,验证硬件电路的合理性。3、在充分了解焊缝跟踪原理的基础上,对比各种传感器之后,提出一种跟踪精度较高的焊缝跟踪方案,基于电涡流传感器设计焊接机器人焊缝跟踪系统。4、对比国内外焊接机器人功能,设计两种不同的焊接控制系统,即:示教再现及电涡流传感器焊缝跟踪系统。通过详细的计算推导,得出直线插补、顺圆弧插补、逆圆弧插补等轨迹的软件实现方法。5、基于所设计的硬件电路,开发焊接机器人软件控制系统。主要包括FATFS文件系统移植、示教再现算法、焊缝跟踪算法、焊接电压电流调节、人机交互界面。6、最后搭建焊接小车实物测试平台,对焊接小车进行整机测试。主要包括控制器供电系统电压测试、JTAG程序下载功能实现测试、限位报警功能测试、焊接保护气检测测试、示教再现、电涡流焊缝跟踪系统测试、焊接电流、送丝速度测试,最后进行了整机人机交互界面测试验。7、对研究工作进行总结,提出有待改进的问题。
【关键词】：焊接小车 电涡流传感器 焊缝跟踪 焊接电流控制 示教
【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
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题来源及研究意义9
• 1.1.1 课题来源9
• 1.1.2 课题研究意义9
• 1.2 焊接机器人国内外发展现状9-12
• 1.2.1 焊接机器人关键技术9-10
• 1.2.2 国外焊接机器人技术发展状况10-11
• 1.2.3 国内焊接机器人技术发展状况11-12
• 1.3 本文主要研究内容12-13
• 1.4 本章总结13-14
• 第2章 焊接机器人整体结构和步进电机选型14-20
• 2.1 焊接机器人结构分类14-15
• 2.2 焊接机器人结构设计及性能指标15
• 2.2.1 焊接机器人结构设计15
• 2.3 焊接机器人性能参数及结构参数15-16
• 2.4 步进电机选型16-19
• 2.4.1 Y轴步进电机选型17-19
• 2.5 本章总结19-20
• 第3章 控制系统硬件电路设计20-47
• 3.1 控制系统总体结构20
• 3.2 微处理器选型20-21
• 3.3 焊接机器人控制器硬件电路设计21-29
• 3.3.1 电源模块设计21-23
• 3.3.2 JTAG程序下载调试接.电路及串.通信电路23-24
• 3.3.3 控制系统存储模块电路设计24-26
• 3.3.4 步进电机驱动器控制线路26-27
• 3.3.5 焊接保护气检测电路27-28
• 3.3.6 控制系统人机交互电路设计28-29
• 3.4 焊接工艺参数控制29-34
• 3.4.1 控制器焊接电流控制电路设计29-32
• 3.4.2 控制器焊接有效电流计算32-34
• 3.5 送丝机控制电路设计34-38
• 3.5.1 送丝机速度控制电路设计34-36
• 3.5.2 送丝速度测量电路设计36-38
• 3.5.3 送丝机驱动芯片保护电路设计38
• 3.6 焊缝跟踪系统设计38-44
• 3.6.1 焊接初始点寻找38-42
• 3.6.2 基于电涡流传感器的焊缝跟踪系统设计42-44
• 3.7 焊接小车控制端接.定义44-46
• 3.8 本章小结46-47
• 第4章 控制系统软件设计47-64
• 4.1 控制系统软件总体思路设计47-48
• 4.2 系统初始化48-49
• 4.2.1 触摸屏控制程序初始化48-49
• 4.2.2 SD卡程序存储初始化49
• 4.3 焊接小车控制模块程序设计49-57
• 4.3.1 焊缝初始点寻找程序设计49-51
• 4.3.2 电涡流传感器焊缝跟踪程序设计51-55
• 4.3.3 焊接电流控制软件设计55-56
• 4.3.4 焊接控制器TFT液晶人机交互系统软件设计56-57
• 4.4 FATFS文件系统移植57-60
• 4.5 控制系统SPI通信模块程序设计60-62
• 4.5.1 SPI通信原理60-61
• 4.5.2 焊接参数显示程序设计61-62
• 4.6 矩阵键盘示教再现及TFT液晶提示示教信息程序设计62-63
• 4.7 本章总结63-64
• 第5章 控制系统测试64-72
• 5.1 控制系统开发固件库及开发工具简介64-65
• 5.1.1 STM32官方固件库组成64
• 5.1.2 固件库关键文件介绍64-65
• 5.1.3 STM32开发工具简介65
• 5.2 控制系统测试实验65-71
• 5.2.1 焊接电流PWM输出测试65-66
• 5.2.2 焊接控制器显示及矩阵键盘功能测试66-68
• 5.2.3 焊接控制器示教再现功能测试68-71
• 5.3 本章小结71-72
• 第6章 总结与展望72-74
• 6.1 全文总结72-73
• 6.2 不足与展望73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-78
• 攻读学位期间的研究成果78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 吴红杰,齐铂金,吴鑫;四柱式焊缝跟踪涡流传感器及其应用[J];北京航空航天大学学报;2001年05期

2 邹勇;蒋力培;薛龙;赵杰;;管道全位置焊接机器人人机交互系统[J];电焊机;2009年04期

3 洪波;熊炳卫;李湘文;尹力;;一种基于摆动式涡流传感器的焊缝跟踪方法[J];焊接学报;2012年03期

4 凌好;刘荣忠;郭锐;王宇波;;基于STM32的太阳自动跟踪控制系统的设计[J];计算机测量与控制;2012年02期

5 陈海永;方灶军;徐德;孙鹤旭;;基于视觉的薄钢板焊接机器人起始点识别与定位控制[J];机器人;2013年01期

6 王占军;赵玉刚;刘新玉;;直角坐标型机器人机械结构与控制系统的设计[J];制造业自动化;2015年04期

7 王炎欢;陈阿三;刘鑫茂;;直角坐标机器人控制系统的研制[J];轻工机械;2010年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 许燕玲;基于视觉及电弧传感技术的机器人GTAW三维焊缝实时跟踪控制技术研究[D];上海交通大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 周文奇;全位置管道自动焊接控制系统的研究[D];山东大学;2006年

，

本文编号：914524