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焊接技术在国民经济各部门中占有重要的地位。随着现代科学技术的飞速发展,新型材料和复杂的焊接结构不断出现,焊接自动化受到普遍关注。在焊接过程运动的自动控制方面仿形装置自动化程度低、灵活性差,机器人昂贵且结构复杂。同时,数字信号处理器件(DSP)随着价格的下降得到广泛应用以及嵌入式实时操作系统的发展,使得运动控制向着多任务,高精度,实时性发展。
为了解决上述成本与自动化程度、精度、灵活性的矛盾,本课题针对焊枪运动研制了以通用性DSP为核心的三轴运动控制系统,实现焊枪XYZ三轴协调运动,从而实现焊枪沿二维的焊缝曲线以及复杂的三维空间焊缝曲线的运动。采用TI公司的TMS320LF2407A芯片,运算速度快、低功耗、硬件资源丰富,非常适合实时控制需要。引入了uC/OS-II嵌入式操作系统,构建实时多任务平台。在研究了焊枪在焊接过程中运动需求基础上,讨论并设计了DSP外围电路以及合理的驱动电路等硬件;通过SPWM理论实现步进电机的恒步距、恒力矩细分,在uC/OS-II实现插补计算,SPWM细分控制,改进数字PI控制等多任务运行,并满足实时控制需求,且保持系统的可扩展性,便于升级优化。
因此,本课题设计了适用于焊接的低成本、高性能、扩展方便的焊枪三轴运动控制系统。