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

1、目前摩托車的磁電機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，而通用焊錫機械手由于價格昂貴且占用空間較大，在市場中普及率不高。針對上述問題本課題研發(fā)了一種基于 STM32[1]處理器的磁電機專用焊錫機器人，實現(xiàn)對磁電機接線片錫焊過程的自動化。該專用機器人采用平行四邊形為主體結(jié)構(gòu)的直角坐標(biāo)機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過四軸運動實現(xiàn)對磁電機工件的定位來實現(xiàn)焊錫工作。為完成焊錫系統(tǒng)在高速度運動的情況下實現(xiàn)對磁電機接線片與導(dǎo)線間的錫焊的

2、需要，本課題在對系統(tǒng)總體分析的基礎(chǔ)上，以磁電機專用焊錫機控制系統(tǒng)為中心，詳細闡述了控制系統(tǒng)方案的選擇與搭建，并提出了磁電機焊錫工藝設(shè)計、機器人本體設(shè)計、焊錫控制器的分析與選型、機器人運動控制設(shè)計、人機交互系統(tǒng)設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)的解決方案與實現(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、通訊模塊和存儲器擴展模塊接口電路和步進輸出電路、開關(guān)量接口電路、系統(tǒng)時鐘電路和通信串口電路。然后開始進入軟件設(shè)計。在軟件方面，根

3、據(jù)專用焊錫機器人的特點，開發(fā)了一種針對焊錫機焊錫的專用機械手控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的開發(fā)主要是基于ARM片上系統(tǒng)STM32f103VB和μC/OS-II。通過對磁電機焊錫原理的深入研究，確立了其焊錫運動流程，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)。通過對選用μC/OS-II系統(tǒng)進行啟動代碼編寫、系統(tǒng)移植和應(yīng)用程序編寫，完成對運動控制系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)設(shè)計。其中，最為主要的工作有嵌入式代碼移植、步

4、進電機加減速的控制、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)計與調(diào)試。
　　為便于用戶的對焊錫參數(shù)的修改與保存，和實現(xiàn)對焊錫過程的實時監(jiān)控，本課題對專用焊錫機器人進行了基于LabVIEW的人機交互系統(tǒng)設(shè)計。在人機交互系統(tǒng)設(shè)計中，下位機通過 MAX232串行口與上位機（PC)通信，利用上位機強大的數(shù)據(jù)處理與分析能力對上傳的數(shù)據(jù)信息作進一步的處理，實現(xiàn)控制系統(tǒng)的人機交互

5、功能與示教功能。本論文依靠 LabVIEW軟件開發(fā)平臺，設(shè)計了一個磁電機運動控制系統(tǒng)界面，該界面實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、分析和顯示等功能。
　　最后搭建了試驗機，并就焊錫質(zhì)量與焊錫工藝方面進行了系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置和在此條件下焊錫過程的試運行。實驗結(jié)果表明，針對磁電機的專用焊錫機器人能夠?qū)崿F(xiàn)對磁電機接線片的焊錫的自動化，并且焊縫質(zhì)量好，焊點均勻、焊錫過程系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。證明本課題所研究的磁電機焊錫機器人設(shè)計合理，能可靠地應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)