[實(shí)用新型]一種五自由度中速錫焊機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320169516.X
• 申請(qǐng)日: 2013-04-08
• 公開（公告）號(hào): CN203221500U
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張好明;王應(yīng)海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): B25J9/18
• 分類號(hào): B25J9/18
• 代理公司: 蘇州廣正知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32234
• 代理人: 劉述生

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及錫焊機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種五自由度中速錫焊機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在錫焊加工工業(yè)中，手工焊接時(shí)需要焊工根據(jù)眼睛所觀察到的實(shí)際焊點(diǎn)位置適時(shí)地調(diào)整焊槍的位置、姿態(tài)和行走的速度，以適應(yīng)焊點(diǎn)及焊接軌跡的變化，因此焊工要有熟練的操作技能、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和穩(wěn)定的焊接水平。同時(shí)焊接又是一種勞動(dòng)條件差、煙塵多、熱輻射大、危險(xiǎn)性高的工作，因此新型的自動(dòng)化焊接生產(chǎn)將成為新世紀(jì)接受市場挑戰(zhàn)的重要方式。

一般錫焊加工需要五自由度錫焊機(jī)器人，一臺(tái)完整的五自由度錫焊機(jī)器人基本包括電機(jī)、算法和微處理器幾個(gè)部分，但現(xiàn)有的自動(dòng)錫焊機(jī)器人長時(shí)間運(yùn)行存在著很多安全問題：

（1）錫焊初期，一般采用人工運(yùn)動(dòng)把錫焊機(jī)器人推到起始位置，僅依靠人眼進(jìn)行初始位置的校正，使得精確度大大降低，自動(dòng)錫焊機(jī)器人的電源采用的是一般交流電源整流后的直流電源，當(dāng)突然停電時(shí)會(huì)使整個(gè)錫焊運(yùn)動(dòng)失敗。

（2）錫焊機(jī)器人的主控芯片采用的多是8位的單片機(jī)，計(jì)算能力不夠，導(dǎo)致焊接系統(tǒng)運(yùn)行速度較慢。由于自動(dòng)錫焊機(jī)器人在焊點(diǎn)間的頻繁點(diǎn)焊，要頻繁的剎車和啟動(dòng)，加重了單片機(jī)的工作量，單一的單片機(jī)無法滿足自動(dòng)錫焊機(jī)器人快速啟動(dòng)和停止的要求。由于受周圍環(huán)境不穩(wěn)定因素干擾，單片機(jī)控制器經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)異常，引起錫焊機(jī)器人失控，抗干擾能力較差。由于受單片機(jī)容量和算法影響，普通錫焊機(jī)器人對(duì)已經(jīng)經(jīng)過的焊點(diǎn)信息沒有存儲(chǔ)，當(dāng)遇到掉電情況或故障重啟時(shí)所有的信息將消失，這使得整個(gè)錫焊過程要重新開始或者人工更新路徑信息。對(duì)于五自由度錫焊機(jī)器人的點(diǎn)焊過程來說，一般要求控制其軌跡運(yùn)動(dòng)的五個(gè)電機(jī)的PWM控制信號(hào)要同步，由于受單片機(jī)計(jì)算能力的限制，單一單片機(jī)伺服系統(tǒng)很難滿足這一條件。

（3）作為自動(dòng)錫焊機(jī)器人的執(zhí)行電機(jī)多采用步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)常會(huì)遇到丟失脈沖造成電機(jī)失步現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致系統(tǒng)對(duì)于焊點(diǎn)出錫量不一致。步進(jìn)電機(jī)使得機(jī)體發(fā)熱比較嚴(yán)重，有的時(shí)候需要對(duì)電機(jī)本體進(jìn)行散熱。步進(jìn)電機(jī)使系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械噪聲大大增加，不利于環(huán)境保護(hù)。步進(jìn)電機(jī)的本體一般都是多相結(jié)構(gòu)，控制電路需要采用多個(gè)功率管，使得控制電路相對(duì)比較復(fù)雜，并且增加了控制器價(jià)格，并且由于多相之間的來回切換，使得系統(tǒng)的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大，不利于系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的提高。

（4）在焊接的時(shí)候雖然可根據(jù)被焊物體的焊點(diǎn)大小來調(diào)整送錫量的大小，但是沒有考慮焊點(diǎn)的溫度，導(dǎo)致焊點(diǎn)不一致。在錫焊過程中，忽略了對(duì)烙鐵頭的清洗，經(jīng)常導(dǎo)致因?yàn)槔予F頭上的殘留焊錫而產(chǎn)生焊接不良或焊點(diǎn)污穢的情況發(fā)生。由于大量采用體積較大的插件元器件，使得伺服控制器的體積較大。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型主要解決的技術(shù)問題是提供一種五自由度中速錫焊機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)，能提高運(yùn)算速度，保證錫焊機(jī)器人系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種五自由度中速錫焊機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)，包括電源、控制單元、5個(gè)電機(jī)和錫焊機(jī)器人，所述電源與所述控制單元連接，所述控制單元包括數(shù)字信號(hào)處理芯片和LM629運(yùn)動(dòng)控制芯片，所述LM629運(yùn)動(dòng)控制芯片生成信號(hào)發(fā)送給所述5個(gè)電機(jī)，所述5個(gè)電機(jī)分別與所述錫焊機(jī)器人上的5個(gè)部位連接。

在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述伺服控制系統(tǒng)還包括第六電機(jī)，所述LM629運(yùn)動(dòng)控制芯片生成信號(hào)發(fā)送給所述第六電機(jī)。

在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述數(shù)字信號(hào)處理芯片還包括控制人機(jī)界面單元、溫度檢測單元、圖像采集單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和I/O控制單元。

在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述5個(gè)電機(jī)和所述第六電機(jī)是永磁直流伺服電機(jī)，所述永磁直流伺服電機(jī)包括512線光電編碼盤。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型的五自由度中速錫焊機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)，采用基于DSP和LM629的雙核控制模式，LM629把DSP從復(fù)雜的伺服算法中解脫出來，大大提高了運(yùn)算速度，也使得所述控制器設(shè)計(jì)簡單，縮短了開發(fā)周期短，在錫焊開始前開啟圖像采集系統(tǒng)，能使電機(jī)自動(dòng)移動(dòng)錫焊機(jī)器人到達(dá)指定位置，提高了系統(tǒng)錫焊精度。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型現(xiàn)有技術(shù)中錫焊機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)的原理圖；

圖2是本實(shí)用新型五自由度中速錫焊機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)一較佳實(shí)施例的原理圖；

圖3是圖2中所述五自由度中速錫焊機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)的控制器的程序框圖；

圖4是圖2中所述五自由度中速錫焊機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。

具體實(shí)施方式