基于μC-OS-II的磁電機(jī)焊錫機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、目前摩托車的磁電機(jī)線圈的焊錫主要是以人工焊錫為主，焊錫效率低，焊錫精度難以保證，而通用焊錫機(jī)械手由于價(jià)格昂貴且占用空間較大，在市場(chǎng)中普及率不高。針對(duì)上述問(wèn)題本課題研發(fā)了一種基于 STM32[1]處理器的磁電機(jī)專用焊錫機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁電機(jī)接線片錫焊過(guò)程的自動(dòng)化。該專用機(jī)器人采用平行四邊形為主體結(jié)構(gòu)的直角坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)四軸運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)磁電機(jī)工件的定位來(lái)實(shí)現(xiàn)焊錫工作。為完成焊錫系統(tǒng)在高速度運(yùn)動(dòng)的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)磁電機(jī)接線片與導(dǎo)線間的錫焊的

2、需要，本課題在對(duì)系統(tǒng)總體分析的基礎(chǔ)上，以磁電機(jī)專用焊錫機(jī)控制系統(tǒng)為中心，詳細(xì)闡述了控制系統(tǒng)方案的選擇與搭建，并提出了磁電機(jī)焊錫工藝設(shè)計(jì)、機(jī)器人本體設(shè)計(jì)、焊錫控制器的分析與選型、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制設(shè)計(jì)、人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)的解決方案與實(shí)現(xiàn)手段。
　　本課題首先搭建了外圍電路，其中主要電路包括電源模塊電路、通訊模塊和存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊接口電路和步進(jìn)輸出電路、開(kāi)關(guān)量接口電路、系統(tǒng)時(shí)鐘電路和通信串口電路。然后開(kāi)始進(jìn)入軟件設(shè)計(jì)。在軟件方面，根

3、據(jù)專用焊錫機(jī)器人的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了一種針對(duì)焊錫機(jī)焊錫的專用機(jī)械手控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)主要是基于ARM片上系統(tǒng)STM32f103VB和μC/OS-II。通過(guò)對(duì)磁電機(jī)焊錫原理的深入研究，確立了其焊錫運(yùn)動(dòng)流程，并為軟件流程規(guī)劃做好準(zhǔn)備。接著圍繞芯片STM32f103VB建立了嵌入式操作系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)選用μC/OS-II系統(tǒng)進(jìn)行啟動(dòng)代碼編寫、系統(tǒng)移植和應(yīng)用程序編寫，完成對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其中，最為主要的工作有嵌入式代碼移植、步

4、進(jìn)電機(jī)加減速的控制、操作系統(tǒng)的示教任務(wù)、參數(shù)保存任務(wù)、PWM輸出任務(wù)、調(diào)試任務(wù)、接近開(kāi)關(guān)中斷任務(wù)、系統(tǒng)自檢任務(wù)等子任務(wù)的編程設(shè)計(jì)與調(diào)試。
　　為便于用戶的對(duì)焊錫參數(shù)的修改與保存，和實(shí)現(xiàn)對(duì)焊錫過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，本課題對(duì)專用焊錫機(jī)器人進(jìn)行了基于LabVIEW的人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，下位機(jī)通過(guò) MAX232串行口與上位機(jī)（PC)通信，利用上位機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理與分析能力對(duì)上傳的數(shù)據(jù)信息作進(jìn)一步的處理，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的人機(jī)交互

5、功能與示教功能。本論文依靠 LabVIEW軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)了一個(gè)磁電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)界面，該界面實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、處理、存儲(chǔ)、分析和顯示等功能。
　　最后搭建了試驗(yàn)機(jī)，并就焊錫質(zhì)量與焊錫工藝方面進(jìn)行了系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置和在此條件下焊錫過(guò)程的試運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，針對(duì)磁電機(jī)的專用焊錫機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)磁電機(jī)接線片的焊錫的自動(dòng)化，并且焊縫質(zhì)量好，焊點(diǎn)均勻、焊錫過(guò)程系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。證明本課題所研究的磁電機(jī)焊錫機(jī)器人設(shè)計(jì)合理，能可靠地應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)