【摘 要】
:
随着“中国制造2025”战略的提出,工业制造业网络化、开放化、智能化的趋势越来越明显。基于实时工业以太网现场总线技术的运动控制器正在逐步替代传统的总线运动控制器。EtherCAT总线凭借其传输速率快、实时性和同步性强,拓扑结构灵活多样等诸多优点,成为运动控制领域控制器的研究热点。本文面向多轴运动控制,对基于EtherCAT总线的主站控制器展开研究和开发,主要内容如下:1.梳理EtherCAT技术的
论文部分内容阅读
随着“中国制造2025”战略的提出,工业制造业网络化、开放化、智能化的趋势越来越明显。基于实时工业以太网现场总线技术的运动控制器正在逐步替代传统的总线运动控制器。EtherCAT总线凭借其传输速率快、实时性和同步性强,拓扑结构灵活多样等诸多优点,成为运动控制领域控制器的研究热点。本文面向多轴运动控制,对基于EtherCAT总线的主站控制器展开研究和开发,主要内容如下:1.梳理EtherCAT技术的发展史及其在运动控制领域的发展状况,对典型的EtherCAT主站实现方案进行对比分析,并对EtherCAT技术进行深入分析。2.确定EtherCAT主站的各项设计指标,对其系统架构进行设计。采用PC+PCI卡的方式,基于ZYNQ平台、Ig H EtherCAT开源协议栈和Xenomai/Linux实时系统实现EtherCAT主站系统的各项功能。然后依据主站功能将主站系统划分为三个子系统,PC端完成配置功能及运动控制逻辑运算,ARM0端实现数据解析及EtherCAT协议栈功能,FPGA实现数据帧的周期收发。3.在深入解析Ig H开源协议栈的基础上对主站应用程序进行开发,利用Ig H协议栈提供的API完成了主站初始化配置和执行周期实时任务的程序开发。并对主站初始化阶段的配置工作进行优化,通过设计配置软件的方式实现主站柔性化配置。4.将主站与成熟的运动控制软件进行适配,对其通信的数据格式和通信逻辑进行了设计。然后利用运动控制软件对主站的极限性能和稳定性进行了系列实验测试,结果表明在可支持轴数和抖动方面,本文开发的主站要优于商业主站。5.将主站应用到贴标行业,用本文开发的EtherCAT主站代替传统的脉冲轴卡实现对贴标机多个轴的运动控制。表明本文开发的EtherCAT主站控制器能良好地实现多轴高速高精度的运动控制。
其他文献
随着用户对数控系统的需求将朝着个性化、定制化发展,目前市面上成熟的封闭式数控系统存在开放性和灵活性不足的问题。除此之外,大部分优质的数控系统还掌握在近期与我国时有摩擦的部分西方发达国家手中。市场对国外封闭式数控系统的依赖不仅限制了数控系统的个性化,更不利于我国制造业长期稳定的发展。为了满足机床对数控系统的开放性、灵活性需求,同时为了降低对其他国家拥有产权的产品的依赖,本文基于LinuxCNC开发了
工业机器人作为先进制造业的关键支撑装备,其是实现智能制造的基础,也是未来实现工业自动化、数字化、智能化的重要保障。当前国产工业机器人高精度力-位控制系统的发展被运动和力等核心控制技术的缺失所掣肘,对相关问题的研究、方法创新、控制算法实现等迫在眉睫。为此,本文以应用广泛的6R工业机器人(以ABB IRB 4600型机器人为例)为研究对象,对其在运动学与动力学领域存在的关键重难点问题进行了探讨,并结合
外骨骼机器人是一种可穿戴的机械设备,穿戴在使用者身体外部,跟人体同步运动,可以为穿戴者提供身体保护、支撑以及额外的动力,通常用于辅助穿戴者完成运动或增强穿戴者的身体机能,在工业、医疗、军事等多领域均有应用前景。绑缚系统是将外骨骼穿戴在人体表面并保持人机同步运动的连接结构,起着将外骨骼的助力由机械结构传递到人体的重要作用,影响着外骨骼和人的运动匹配性,进而影响外骨骼的穿着舒适度以及助力效率。本文聚焦
核设施在退役后会产生大量表面受到放射性污染的金属废弃物,需对其表面进行激光烧蚀去污以去除废弃物表面沉积的放射性核素。由于存在放射性污染,整个清洁过程必须避免人工操作。因此,使用机器人作为执行装置搭载激光烧蚀器对废弃工件进行清洁。在这一过程中,机器人的运动规划算法将发挥重要的作用。运动规划直接决定着机器人的作业效率和运动性能,是机器人自动控制领域重要的研究课题。本文针对激光去污系统,开发了由废弃工件
植原体(phytoplasma)原称类菌原体(mycoplasma-like organism,MLO),是引起众多植物病害的一类重要原核致病菌,隶属于柔膜菌纲,植原体暂定属。植原体在植物和昆虫中广泛分布,能引起许多重要粮食作物、蔬菜、果树、观赏植物和林木严重病害,造成巨大损失。中国是发现植原体较多的国家,至今已报道了100多种植原体病害,遍布全国各地。严重为害的有枣疯病、泡桐丛枝病、小麦蓝矮病、
作为轮式机器人的重要一员,两轮自平衡机器人具有结构简单、控制方式多、运动灵活等特点,两轮结构使其可以实现原地回转,在空间狭小的环境下完成任务时可以发挥出极大的优势。通过在机身上增加各种传感器和机械结构,还能应用于更广泛的领域,如危险排查、消防报警、工业搬运、智能物流、短途代步等,发展前景十分可观。同时,两轮机器人是一个欠驱动、不稳定的非线性系统,可作为验证各种运动控制算法的平台,所以对算法的研究具
近年来,航空航天领域中的卫星定位和导航系统研究也越来越深入,对卫星的定位和姿态模拟需要很高的精度,转台运动控制系统可以在室内完成模拟实验。新型材料的出现和制作工艺的提高,使得各类元器件的精度和可靠性得到了大幅提升,数字控制器的控制能力变强,相应的设备也有了更高的性能要求,尤其是当转台系统受到外界复杂环境的干扰时,对转台的精度和稳定性又有了更高的要求。在对国内外转台构成和控制方法研究的基础上,依据系
压电陶瓷微动位移平台具有零摩擦无噪声、无需润滑、结构紧凑、负载能力强、分辨率高以及响应速度快等优点,在生物医学工程、精密机械制造等领域被广泛使用。然而,压电陶瓷材料本身存在迟滞特性,会降低位移平台的定位精度。为了解决迟滞非线性对定位精度的影响,通过采用逆模型补偿与PID的复合控制方法,对压电陶瓷位移平台的迟滞非线性进行了校正。具体的工作内容如下:分析了压电陶瓷引起位移变化的微观机理,针对压电陶瓷升
经皮椎弓根螺钉内固定术是治疗脊柱压缩性骨折、脊柱损伤及退行性变的常用微创手术方法,椎弓根穿刺定位及脊柱钻孔是其中的重要步骤。就脊柱钻孔而言,国内大多数医院,都是由医生手持骨钻进行脊柱开孔;长时间手持骨钻出现的疲劳以及生理颤抖增加了脊柱钻孔时的潜在风险。医生徒手拖动控制脊柱手术钻孔辅助机器人介入治疗成为一种新的解决方案。本文对脊柱手术钻孔辅助机器人的运动学、工作空间和变形作了系统的研究,并提出了一种