基于EtherCAT的VPPA焊机人机接口设计

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在焊接机器人逐步取代手工焊的今天,弧焊加工成为了工业机器人重要的应用领域之一。与传统手工焊相比,机器人焊接具有生产效率高、焊接质量好、柔性强等突出优点。随着航空航天、汽车制造、工程机械等产业的发展,焊接装备的自动化水平不断提高以适应更多场合的应用,焊接机器人应用前景十分广泛。但我国在自动化焊接方面尚处于发展阶段,因此加大对该方面的技术研发力度,缩短与国外差距,对我国制造业的发展有着十分重要的意义。  针对目前焊接机器人操作系统复杂,不同焊接方法对应控制系统间差异较大,工人要求水平高且学习周期较长。大部分厂商存在独立开发焊接电源、机器人控制、焊接工艺而非整体操控等问题,文中开发了一套基于EtherCAT的面向工艺控制的等离子弧焊焊接机器人控制器。  首先,从系统通用性的角度考虑控制器配件的选择等方面因素,设计能够满足不同等离子弧焊焊接机器人焊接方式的操作系统。从焊接工艺出发结合机器人运动过程进行系统研究,使焊接系统能够更好的满足焊接工艺设置,确定操作系统能够操控气体流量、变位机、焊枪行走轨迹、焊接电源、送丝机构等。其次,控制器应该小巧便携,方便工人现场操作。硬件以STM32F107为核心,结合支持EtherCAT总线的控制卡和触摸显示屏以及USB接口等,采用智能化控制方法。软件选择WinCE系统作为操作系统核心,添加人机交互界面,通过STM32F107转换通信协议及进一步优化控制系统,完成整体操作功能,实现与主站PC通信。最后,控制器还能通过USB接口进行数据读取。工人能够离线编辑焊接过程后再进行在线示教。  目前,焊接机器人操作还不够简便,不同焊机都需要匹配独立的控制器进行操作。本研究在保证系统控制实时性的基础上,实现了多种等离子弧焊机器人焊接过程控制。将为后续机器人控制技术朝着成本低、通用性强的方向提供新思路。
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