基于ARM的直角坐标系焊接机器人的控制

摘要

近些年,随着直线电机的迅速发展,从根本上改变了传统的传动方式,影响了整个制造工业。以直线电机构成的焊接机器人逐渐普及,其智能控制技术就显得尤为重要。目前国内的焊接智能控制技术还没有普遍应用,为了实现高精度、高速度的焊接控制系统,本文对基于ARM的直角坐标系焊接机器人的控制系统进行了研究。
　　根据直角坐标系焊接机器人的运动需要,搭建了以ARM为主处理器,FPGA为从处理器的系统硬件平台,并对外围电路进行了设计。完成了主从处理器之间的相互读写数据,采用前加减速控制算法,后插补算法作为控制的核心算法,并做了选择和相应的改进。选择源代码开放、移植简易的μC/OS-II系统,完成编程读取 G代码文件、加减速控制脉冲输出和插补参数传递,采用μC/GUI作为其图形显示界面,以触摸的形式完成了人机交互。
　　本文给出了基于 ARM+FPGA的直角坐标系焊接机器人控制系统的设计方案,并介绍了用于数控系统的插补原理和加减速原理。在ADS交叉编译软件上完成了操作系统和图形开发系统的整合移植,并给出了相关驱动代码和应用软件程序。在QuartusII软件上设计完成了插补模块,并说明了具体实现过程,用Modelsim进行了仿真。最后分别对控制系统和编程方法,进行了测试与仿真,满足设计要求。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 数控技术概述

1.3 插补技术的发展概况

1.4 ARM嵌入式与FPGA概况

1.5 课题的主要研究内容

第2章 直角坐标系焊接机器人控制方法

2.1 直角坐标机器人控制的基本框架

2.2 控制系统控制方法的确定

2.3 梯形加减速控制方法

2.4 数字积分插补算法

第3章 控制系统的硬件部分

3.1 ARM上的硬件部分

3.2 FPGA上的硬件部分

3.3 ARM与FPGA的接口设计

第4章 控制系统的软件实现

4.1 嵌入式操作系统平台及开发工具

4.2 μC/OS-II的移植

4.3 基于μC/OS-II的μCGUI整合移植

4.4 G代码文件编程

4.5 加减速控制

第5章 FPGA上的功能设计

5.1 软件开发工具

5.2 FIFO数据缓存模块

5.3 DDA插补模块

第6章 控制系统测试与仿真

6.1 控制系统平台的测试

6.2 编程方法的验证

第7章 总结与展望

7.1 本文工作总结

7.2 进一步研究的建议

致谢

参考文献