原创《Trio控制器基础上的焊接定位机器人控制系统分析》
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文 / 汪嘉男
摘 要：焊接定位机器人控制系统的应用日益普及,已成为“快速、精准”定位车身底板、切换相同生产线中各类车型定位、提高汽车生产效率和质量的关键.文章从不同角度分析了Trio控制器基础上的焊接定位机器人控制系统.
关键词：Trio控制器；焊接定位；机器人控制系统
文章编号：2096-4137（2017）01-039-03 DOI：10.13535/j.cnki.10-1507/n.2017.01.07
1 Trio控制器基础上的焊接定位机器人控制系统整体方案
在经济发展的浪潮中,现代汽车生产速度不断加快,车身焊接方面已被提出全新的要求,传统车身底板定位装置已无法满足现代化车身焊接定位具体要求.需要根据车身各方面情况,客观分析多方面影响因素,以Trio控制器为基点,构建“科学、合理”的焊接定位机器人控制系统,科学定位车身底板,随时切换生产线上多样化车型,加快汽车生产速度,降低生产成本的基础上,最大化提高生产效益,不断增强汽车生产企业核心竞争力.就焊接定位机器人而言,又被叫做柔性定位单元,和数控技术、制造技术、伺服控制技术三大技术有着密不可分的联系,已被广泛应用到当下汽车车身底板焊接方面.
焊接定位机器人机器本体构造并不复杂,具有较高的传动精准度,能够有效满足车身底板方面的精准度具体要求.就控制系统来说,属于开放型的多轴运动控制系统,存在较多的重要部件,比如交流伺服系统、运动控制器.Trio控制器下的焊接定位机器人控制系统可以根据实际情况,提供适宜的人机操作界面,用户可以优化利用该界面进行一系列操作,动态控制机器人运行状态,在单轴、多轴的作用下,机器人可以在最短时间内运动到车身底板具体定位点,顺利实现定位.
在构建过程中,设计人员要客观地分析Trio控制器,准确把握焊接定位机器人控制系统具体要求,制定合理化的整体方案,科学设计硬软件系统.设计人员要准确把握焊接定位机器人控制系统硬软件,科学设计其核心组成要素,即下位机Trio运动控制器,能够充分发挥多样化作用,比如实现数控系统插补运算、输入输出限位信号、原点信号等逻辑控制信号,实时输出运算处理结果,使其实时出现在驱动执行机构、设备等中,确保定位机器人运动控制顺利实现.在此基础上,设计人员要科学设计上位机IPC,充分发挥其多样化作用,科学设置机器人运动轴的具体参数,明确车身显示轴运动状态等,全方位动态控制定位机器人,实时监控各方面运行情况.此外,设计人员要根据Trio控制器基础上的焊接定位机器人控制系统具体要求,优化设计对应的执行机构,优化利用位置控制形式,促使其中的交流伺服机构可以顺利接收来自下位机的一系列脉冲控制信号,在最短的时间内全方位精准控制交流伺服电动机具体运转情况等,确保三轴定位功能顺利实现.
2 Trio控制器基础上的焊接定位机器人控制系统硬件设计
2.1 Trio控制器
在设计过程中,设计人员要客观分析焊接定位机器人控制系统,根据其特点、性质、功能等,科学选择Trio控制器,可以采用Trio MC206控制器,作为控制系统中重要的运动控制器,优化利用其多样化优势,比如高性能、高集成.在运行过程中,Trio MC206控制器可以进行复杂化的运算,计算时间较短,在FPGA技术作用下,Trio MC206控制器具有较好的逻辑处理能力.
在FPGA、DSP作用下,Trio MC206控制器确保机器人的集成速度明显提高,利于进一步优化焊接定位机器人控制系统.在日常运行过程中,Trio MC206控制器可以顺利完成一系列工作任务,比如插补运算、速度控制.在Trio MC206控制器作用下,实时保存存储器中具体控制程序,和计算机相互作用,构建全新的上下位机模式,确保在线运行顺利实现,科学设置各方面参数,合理编写运动以及逻辑控制程序,实现多个轴运动.在设计过程中,设计人员要根据Trio控制器,优化设计控制系统硬软件.
2.2 硬件设计
一是操作监控模块与运动控制模块.
操作监控模块：从某种角度来说,想要提高Trio控制器基础上焊接定位机器人控制系统整体性能,设计人员需要坚持具体问题具体分析原则,多角度准确把握其硬件功能,科学设计组成模块.就操作监控模块而言,是Trio控制器基础上焊接定位机器人控制系统的核心组成要素.在设计过程中,设计人员要从不同角度入手准确把握操作监控模块组成元素,比如控制面板、触摸屏,进行合理化设计,在USB、串口等作用下,和其他模块相互作用,处于统一的网络结构体系中,充分发挥多样化功能,科学设置机器人运动参数、实时监控运行状态、跟踪运行轨迹等.在操作监控模块作用下,操作人员可以顺利实现人机交互,进行多样化控制操作等,为提高控制系统整体性能做好铺垫.
运动控制模块：运动控制模块是Trio控制器基础上焊接定位机器人控制系统硬件不可忽视的一大关键性模块.在设计过程中,设计人员要多角度科学设计运动控制模块组成要素,即交流伺服系统、下位机.在设计交流伺服系统中,设计人员可以采用Minas A4交流伺服驱动系统,科学选择电动机型号.在设计下位机中,设计人员要科学选择运动控制器,即Trio MC206运动控制器,充分发挥多样化功能.对于其中的驱动器来说,设计人员要优化利用位置控制形式,明确控制器指令脉冲输入形式,借助指令脉冲个数,科学控制汽车是电动机转动过程中的角度,利用脉冲频率,动态控制电动机具体转速等.
随后,设计人员要多角度客观分析控制器输出的各类控制脉冲等,对比、分析这方面的偏差,以偏差值为基点,借助驱动器,动态控制伺服电动机转动情况,逐渐缩小偏差数值,实现位置控制.此外,设计人员要根据运动控制器内部情况,科学设置,充分发挥其在定位机器人运动控制方面的具体作用,在上位机IPC的作用下,顺利导入一系列控制指令,触动Trio MC206运动控制器,利用其中的控制算法,进行合理化计算,及时输出对应的控制脉冲.在接收脉冲控制信号之后,交流伺服驱动器会动态控制对应电动机运转,精确控制定位机器人运动情况.
二是终端执行模块.在设计控制系统硬件中,设计人员要多角度客观分析Trio控制器,科学设计终端执行模块,科学设计X、Y、Z轴各自由度,Z轴方面,设计人员要科学倒置电动机,借助齿轮转动,有效驱动滚珠丝杠螺母,合理降低机器人具体高度,使其符合实际情况.在电动机的驱动下,X、Y、Z轴可以顺利独自运动以及随意轴联动,简化定位机器人中间转动环节,科学规划工件定位点,在合理化编程基础上,达到精准定位的目的.
3 Trio控制器基础上的焊接定位机器人控制系统软件设计
3.1 软件组成
在设计过程中,设计人员要客观分析控制系统硬件特征,优化利用前后台型模式,其由多种元素组合而成,上位机管理软件、通讯程序,各具特点,具有多样化功能.具体来说,其中的上位机管理软件属于前台程序,会在IPC中不断运行,后台程序是其中的底层控制程序,主要在下位机Trio控制器中高效运行.就通讯程序来说,在控制系统运行过程中,也发挥着不可忽视的重要作用,在Trio控制器、IPC二者间起到关键性通信功能,利于Trio控制器以及IPC处于稳定运行,提高Trio控制器下控制系统整体运行性能.
3.2 软件设计
一是上位机管理软件.在设计控制系统软件中,设计人员要多层次科学设计上位机管理软件,即借助Visual Studio.NET 2008环境,以C#语言为基点,进行合理化开发.设计人员要根据各方面具体情况,科学设置Trio ActiveX控件,以Trio控制器为媒介,客观分析焊接定位机器人控制系统,结合个性化功能要求,优化利用控件中函数,即逻辑以及运动控制函数,优化利用管理软件,动态控制运动控制器,实现通讯.在此基础上,设计人员要根据上位机管理软件各方面的情况,准确把握其控制界面,科学设置三轴轴参数,实现三轴JOG手动运行,及时返回轴运动具体坐标,有效提高焊接定位机器人控制系统安全性、稳
定性.
二是底层控制程序.在控制系统软件运行过程中,底层控制程序发挥着关键性作用,是Trio控制器下焊接定位机器人控制系统高效运行的有效途径之一.在设计过程中,设计人员要优化利用Trio控制器下的开发环境Motion Perfect2软件,优化利用Trio Basic语言,进行合理化编写,顺利开展插补运算,动态控制电动机运行速度,科学检测具体位置,实时输入或者输入I/O逻辑控制.
Trio控制器有多个程序,可以在同一时间运行,同时运行的底层程序并不是毫无限制的,不能超过8个.在此过程中,用户可以根据自身多样化客观需求,围绕控制系统硬软件功能,重新合理化设置底层控制程序,科学设置子程序模块,明确子程序功能顺利执行的判断条件,即特定全局变量VR数值,I/O某状态.此外,设计人员要根据各方面具体情况,进一步优化设计底层控制程序,提高控制系统软件性能.
4 结语
总而言之,在经济发展的浪潮中,汽车已和社会大众的日常生产生活紧密相连,发挥着不可替代的重要作用,急需进一步提高车身整体性能.在设计过程中,设计人员必须坚持相关设计原则,准确把握Trio控制器,根据焊接定位机器人控制系统整体方案,多层次科学设计硬件系统,操作监控模块、运动控制模块、终端执行模块,合理设计软件系统,上位机管理软件、底层控制程序等.以此,促使设计的控制系统硬软件更加科学、合理,Trio控制器下的焊接定位机器人控制系统处于安全、稳定运行中,有效提高汽车生产质量,最大化提高汽车生产效益,促使我国汽车行业健康稳定发展,促进社会经济全面协调
发展.
(作者系上海通用汽车有限公司武汉分公司助理工程师)
控制论文参考资料：
总结，此文是一篇关于控制方面的大学硕士和本科毕业论文以及机器人和Trio控制器基础和控制系统相关控制论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料。
