[發明專利]一種嵌入式爬行機器人焊接系統集控器裝置

有效

• 申請號: 202111193318.2
• 申請日: 2021-10-13
• 公開（公告）號: CN113977043B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 曾敏;袁松;石永華;王卓然;胡子鑫
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B23K9/133
• 分類號: B23K9/133;B23K9/127;B23K9/28;B23K9/32
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

1.一種嵌入式爬行機器人焊接系統集控器裝置，其特征在于，包括處理器以及分別與處理器連接的轉換電路、電源電路、存儲電路、接口電路、通信電路、數字量輸入電路和數字量輸出電路；所述處理器采用多核異構芯片，包括雙A7內核和M4內核；雙A7內核中第一A7內核和第二A7內核通過共享總線相互連接，共同運行嵌入式Linux系統，并通過將多線程分配到不同的A7內核以實現并行運算，提高運算速度；雙A7內核通過總線連接M4內核，并接收來自M4內核的處理信息，用于處理TCP/IP通訊以及Modbus高層協議的收發，與觸摸屏的通訊并控制整個焊接流程；M4內核運行FreeRTOS實時系統對AD/DA數據進行采集和設置，在M4內核內完成電弧電壓的閉環控制以及實現控制算法，并將AD采樣數據發送到雙A7內核中，用于實時顯示電弧電壓和焊接電流，而雙A7內核發送電弧電壓設定參數給M4內核。

2.根據權利要求1所述的一種嵌入式爬行機器人焊接系統集控器裝置，其特征在于，所述轉換電路包括AD轉換電路和DA轉換電路，用于實時采樣電弧電壓和焊接電流，并將模擬量信號轉換為數字量輸入到M4內核中用于電弧電壓的閉環控制與實時顯示；

所述電源電路包括24V轉5V電源電路和24V轉3.3V電源電路，為集控器裝置提供穩定的電源輸入，為片上外設提供電源；

24V轉5V電源電路連接處理器、存儲電路、接口電路、通信電路并提供電源輸入；

24V轉3.3V電源電路連接數字量輸入電路、數字量輸出電路、轉換電路并提供電源輸入。

3.根據權利要求1所述的一種嵌入式爬行機器人焊接系統集控器裝置，其特征在于，所述存儲電路包括EMMC存儲電路和TF-SD卡存儲電路；

EMMC存儲電路用于存放嵌入式Linux系統的系統鏡像，以及引導嵌入式Linux系統啟動的UBoot鏡像，UBoot鏡像負責在控制器上電時初始化硬件外設，為嵌入式Linux系統的運行提供環境，最后將控制權轉移給嵌入式Linux系統；

EMMC存儲電路中存放有基于Buildroot制作的根文件系統，用于保存M4內核的程序鏡像，同時保存集控器裝置的環境變量；

TF-SD卡存儲電路用于拓展集控器裝置的存儲空間以及導出數據；

所述接口電路包括JTAG接口電路和USB接口電路；

JTAG接口電路用于M4內核調試階段的固件燒寫；

USB接口電路用于燒寫EMMC存儲電路、更新嵌入式Linux系統的系統鏡像與根文件系統。

4.根據權利要求1所述的一種嵌入式爬行機器人焊接系統集控器裝置，其特征在于，所述通信電路包括USB串口通信電路、網口電路、RS232電路和雙RS485電路；

USB串口通信電路連接處理器和上位機，用于在上位機中輸出嵌入式Linux系統調試信息，觀察嵌入式Linux系統運行狀態；

網口電路包括100M網口電路和1000M網口電路，用于實現處理器與爬行機器人控制盒的通信；

RS232電路用于實現處理器與觸摸屏的通信；

雙RS485電路通過兩個RS485電路分別實現處理器與焊接電源和送絲機的通信，進而實現處理器對焊接電源啟停、電弧電壓、制焊接電流與送絲速度的控制。

5.根據權利要求1所述的一種嵌入式爬行機器人焊接系統集控器裝置，其特征在于，數字量輸入電路采用24路數字量輸入電路，用于分別連接處理器和啟動按鈕、急停按鈕以及停止按鈕的實體按鈕；啟動按鈕用于啟動焊接流程，急停按鈕用于在焊接流程運行過程中任意時刻下中止焊接電源、送絲機、爬行機器人的運行，進入故障狀態；停止按鈕用于正常焊接結束后恢復到待機狀態；

數字量輸出電路采用16路數字量輸出電路，用于分別連接處理器和電源指示燈、工作狀態指示燈以及報警指示燈；電源指示燈為供電指示燈；工作狀態指示燈在焊接流程過程中熄滅，焊接結束后顯示綠燈表示焊接作業完成；報警指示燈為出現故障情況或者按下急停按鈕后顯示紅燈，表示需要操作人員進行進一步處理。