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中国是制造业大国,而焊接产业在制造业中占有相当大的比例。随着科技的发展和越来越大的焊接市场需求,焊接机器人正逐渐代替人工焊接,以提高焊接效率和焊接质量。运动控制器是焊接机器人的核心构成部件,是焊接机器人研究领域的热点之一。本文紧密结合工业现场焊接机器人的功能需求,系统的为焊接机器人设计了较为通用的运动控制器。运动控制器作为下位机运行,并在运动控制器硬件基础上,编写了功能较全的控制系统软件。对于该控制器的软硬件设计,本文主要完成了以下内容: 1、分析了焊接机器人的焊接操作过程,针对焊接机器人移动轨迹需要,提出了控制器性能指标,并设计了以数字信号处理器(DSP)和可编程逻辑器件(FPGA)为架构的运动控制器。 2、为运动控制器设计了和上位机进行数据传输的通讯端口。并针对所要传输的数据参数,设计了较为完整的通讯协议。 3、研究了运动控制器与交流伺服驱动器接口,设计了数字控制接口电路,并将数字信号进行了光耦隔离和差分处理。针对伺服控制接口,在FPGA中用Verlog HDL语言设计了与运动控制相关的电机控制模块,包括数字脉冲指令输出,编码器输入计数,状态控制信号管理等模块。 4、根据焊接机器人在焊接时的运动特点,提出并设计了以五个坐标点为周期的焊接轨迹运动方式。在机头移动速度控制上采用了梯形轨迹加减速进行速度规划,在按设定轨迹周期运动时,采用了直线插补的方法。 针对该文运动控制器的相关设计内容,在三维运动平台上仿照焊接机器人运动轨迹生成过程进行了实验验证。通过分析速度规划结果和对五点周期运动轨迹的采集结果,验证了运动控制器功能。