一種雙核五軸焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種雙核五軸焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)，由示教器單元、傳感器單元、運(yùn)動控制單元組成；該示教器單元包括第一數(shù)字信號處理器，以及與該第一數(shù)字信號處理器相連的顯示輸入設(shè)備、存儲器、第一通信接口；該運(yùn)動控制單元包括第二數(shù)字信號處理器，以及與該第二數(shù)字信號處理器相連的正交解碼計(jì)數(shù)器、第二通訊接口以及用于將控制信號和驅(qū)動信號隔離開的隔離電路，且該第二通訊接口與該第一通訊接口相連；該傳感器單元包括與該第二數(shù)字處理器相連的溫度傳感器以及濕度傳感器。該雙核五軸焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)控制精度高，焊接質(zhì)量可靠，操作簡易，成本低，可廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、冶金、建筑等多種行業(yè)的自動化焊接。
【專利說明】一種雙核五軸焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動化領(lǐng)域，特別涉及一種雙核五軸焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前很多焊接行業(yè)中小型企業(yè)在生產(chǎn)過程依然采用人工焊接的作業(yè)方式，較高的人工成本和低效率會直接影響這些企業(yè)的生存。目前機(jī)器人自動化焊接采用的高端設(shè)備成本過高，且使用和操作需要專門的技術(shù)人員經(jīng)過培訓(xùn)方可完成，再加上人員的流動性和人力成本的提高，這些將令企業(yè)無法承受。
[0003]專門針對中小型企業(yè)的自動化焊接設(shè)備，需要解決成本過高和示教操作復(fù)雜的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)在下文的描述中部分地陳述，或者可從該描述顯而易見，或者可通過實(shí)踐本發(fā)明而學(xué)習(xí)。
[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供一種雙核五軸焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)，由示教器單元、傳感器單元、運(yùn)動控制單元組成；該示教器單元包括第一數(shù)字信號處理器，以及與該第一數(shù)字信號處理器相連的顯示輸入設(shè)備、存儲器、第一通信接口 ；該運(yùn)動控制單元包括第二數(shù)字信號處理器，以及與該第二數(shù)字信號處理器相連的正交解碼計(jì)數(shù)器、第二通訊接口以及用于將控制信號和驅(qū)動信號隔離開的隔離電路，且該第二通訊接口與該第一通訊接口相連；該傳感器單元包括與該第二數(shù)字處理器相連的溫度傳感器以及濕度傳感器。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還包括電源單元，該電源單元由交流-直流電源和直流-直流電源組成。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，還包括外控開關(guān)，用于控制焊槍的開關(guān)以及外部焊接輔助開關(guān)信號量。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該第一通信接口與該第二通信接口包含CAN總線接口，該第一通信接口與該第二通信接口通過CAN總線相連。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該第一通信接口還包含RS485總線接口 ；該第二通信接口還包含RS232總線接口、RS485總線接口。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該顯示輸入設(shè)備包括液晶屏以及鍵盤。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該存儲器采用SRAM存儲芯片和FLASH存儲芯片。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該第一數(shù)字信號處理器用于進(jìn)行機(jī)器人軌跡規(guī)劃算法計(jì)算；該第二數(shù)字信號處理器通過該隔離電路控制五個(gè)軸的電機(jī)和離合器，在多軸運(yùn)動控制過程中經(jīng)過插補(bǔ)計(jì)算輸出相應(yīng)頻率的PWM和步進(jìn)方向，通過該正交解碼計(jì)數(shù)器獲取機(jī)械臂各軸的角度信息，實(shí)現(xiàn)焊槍速度和位置的控制。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該正交解碼計(jì)數(shù)器采用三片電機(jī)碼盤解碼芯片。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該隔離電路還用于控制電機(jī)和輸出齒輪之間的離合器。
[0015]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)突出的優(yōu)點(diǎn)是:
[0016]1、控制精度高，焊接質(zhì)量可靠:記錄了采集的焊接軌跡，經(jīng)過不同的插補(bǔ)算法可進(jìn)行自動化的焊接控制。
[0017]2、操作簡易，低成本:步進(jìn)電機(jī)可以完全滿足低速焊接的要求，本發(fā)明的控制對象正是價(jià)格低廉的步進(jìn)電機(jī)或者由步進(jìn)電機(jī)組成的簡易伺服，可較大降低機(jī)器人設(shè)計(jì)時(shí)的本體成本，且無需配備和設(shè)計(jì)昂貴、體積較大的控制柜。
[0018]3、針對五軸焊接機(jī)器人，可廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、冶金、建筑等多種行業(yè)的自動化焊接，具有較廣闊的應(yīng)用前景。
[0019]通過閱讀說明書，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將更好地了解這些技術(shù)方案的特征和內(nèi)容。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面通過參考附圖并結(jié)合實(shí)例具體地描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)方式將會更加明顯，其中附圖所示內(nèi)容僅用于對本發(fā)明的解釋說明，而不構(gòu)成對本發(fā)明的任何意義上的限制，在附圖中:
[0021]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的雙核五軸焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的雙核五軸焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)的外觀示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1、圖2所示，本發(fā)明提供一種雙核五軸焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)，由示教器單元
10、傳感器單元30、運(yùn)動控制單元20組成；該示教器單元10包括第一數(shù)字信號處理器11，以及與第一數(shù)字信號處理器11相連的顯示輸入設(shè)備、存儲器14、第一通信接口 15 ;該運(yùn)動控制單元20包括第二數(shù)字信號處理器21，以及與該第二數(shù)字信號處理器21相連的正交解碼計(jì)數(shù)器24、第二通訊接口 25以及用于將控制信號和驅(qū)動信號隔離開的隔離電路22，且該第二通訊接口 25與該第一通訊接口 15相連；該傳感器單元30包括與第二數(shù)字處理器21相連的溫度傳感器32以及濕度傳感器33。其中該顯示輸入設(shè)備包括液晶屏12以及鍵盤13。
[0024]在本實(shí)施例中，該第一數(shù)字信號處理器15用于進(jìn)行機(jī)器人軌跡規(guī)劃算法計(jì)算；更具體的包括負(fù)責(zé)人機(jī)交互，驅(qū)動液晶屏，控制鍵盤，控制存儲器存儲機(jī)器人參數(shù)和生成軌跡，通過CAN總線控制運(yùn)動控制單元。
[0025]該第二數(shù)字信號處理器25通過該隔離電路22控制五個(gè)軸的電機(jī)和離合器，在多軸運(yùn)動控制過程中經(jīng)過插補(bǔ)計(jì)算輸出相應(yīng)頻率的PWM和步進(jìn)方向，通過該正交解碼計(jì)數(shù)器獲取機(jī)械臂各軸的角度信息，實(shí)現(xiàn)焊槍速度和位置的控制。
[0026]該第一通信接口包含CAN總線接口 16、RS485總線接口 ；該第二通信接口包含CAN總線接口 26、RS232總線接口 27、RS485總線接口 28，而該第一通信接口 15與該第二通信接口 25通過CAN總線相連。
[0027]該存儲器14采用SRAM存儲芯片和FLASH存儲芯片，SRAM存儲芯片用于存儲當(dāng)前機(jī)器人系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)和正在使用的焊接軌跡，F(xiàn)LASH存儲芯片用于存儲機(jī)器人固有參數(shù)和已經(jīng)存儲的多條焊接軌跡。
[0028]該正交解碼計(jì)數(shù)器24采用三片電機(jī)碼盤解碼芯片，每片控制兩個(gè)軸的增量碼盤計(jì)數(shù)，由DSP提取脈沖數(shù)轉(zhuǎn)化成機(jī)械臂關(guān)節(jié)的角度值。該隔離電路22采用光耦芯片HCPL-0531作為隔離器件和電平轉(zhuǎn)換器將控制信號和驅(qū)動信號隔離開，還用于控制電機(jī)和輸出齒輪之間的離合器。
[0029]此外，還包括電源單元40，該電源單元40由交流-直流電源42和直流-直流電源41組成。還包括外控開關(guān)23，用于控制焊槍的開關(guān)以及外部焊接輔助開關(guān)信號量，外控開關(guān)電路是由DSP控制CMOS管的開、斷控制多路繼電器。雖然圖中未顯示，還可以包括上位機(jī)，上位機(jī)可以通過RS232進(jìn)行一對一或者通過RS485進(jìn)行一對多的控制。
[0030]在具體實(shí)施時(shí)，示教器單元10的第一數(shù)字信號處理器11通過液晶屏12和鍵盤13輸入完成人機(jī)交互功能，與運(yùn)動控制單元20通過CAN總線通訊獲知機(jī)器人各個(gè)電機(jī)的位姿情況，方便示教操作和運(yùn)動信息反饋。示教方式可由用戶設(shè)定斷開離合器，手動推動機(jī)械臂并調(diào)整焊槍位姿，運(yùn)動控制單元20中的第二數(shù)字信號處理器通過控制正交解碼計(jì)數(shù)器獲取焊接過程中的點(diǎn)位信息，經(jīng)過CAN總線將機(jī)械臂各個(gè)關(guān)節(jié)的角度信息反饋給示教器單元，用戶選擇插補(bǔ)方式和焊接參數(shù)設(shè)定實(shí)現(xiàn)焊接速度和軌跡等的存儲。示教器單元10中的第一通信接口 15預(yù)留數(shù)字化焊機(jī)485通訊接口，在獲知通訊協(xié)議的情況下可以與焊機(jī)通訊提聞焊接工藝和質(zhì)量。
[0031]本發(fā)明提供的雙核五軸焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)，其示教器單元在人機(jī)交互示教時(shí)提供便捷的示教方式，即與控制運(yùn)動控制單元的通訊獲取用戶指定點(diǎn)位的信息采集并進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算和存儲。運(yùn)動控制單元接收示教器單元的示教指令或運(yùn)動控制指令并進(jìn)行電機(jī)控制和信息反饋。且示教器單元和運(yùn)動控制單元通訊方式采用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)總線。這種焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)可以在滿足焊接要求的情況下降低系統(tǒng)成本并滿足不同用戶的示教操作需求，填補(bǔ)了市場空白，具有較廣闊的應(yīng)用前景。
[0032]以上參照【專利附圖】

【附圖說明】了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員不脫離本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)，可以有多種變型方案實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。舉例而言，作為一個(gè)實(shí)施例的部分示出或描述的特征可用于另一實(shí)施例以得到又一實(shí)施例。以上僅為本發(fā)明較佳可行的實(shí)施例而已，并非因此局限本發(fā)明的權(quán)利范圍，凡運(yùn)用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效變化，均包含于本發(fā)明的權(quán)利范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙核五軸焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，由示教器單元、傳感器單元、運(yùn)動控制單元組成；所述示教器單元包括第一數(shù)字信號處理器，以及與所述第一數(shù)字信號處理器相連的顯示輸入設(shè)備、存儲器、第一通信接口 ；所述運(yùn)動控制單元包括第二數(shù)字信號處理器，以及與所述第二數(shù)字信號處理器相連的正交解碼計(jì)數(shù)器、第二通訊接口以及用于將控制信號和驅(qū)動信號隔離開的隔離電路，且所述第二通訊接口與所述第一通訊接口相連；所述傳感器單元包括與所述第二數(shù)字處理器相連的溫度傳感器以及濕度傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙核五軸焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括電源單元，所述電源單元由交流-直流電源和直流-直流電源組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙核五軸焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括外控開關(guān)，用于控制焊槍的開關(guān)以及外部焊接輔助開關(guān)信號量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙核五軸焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一通信接口與所述第二通信接口包含CAN總線接口，所述第一通信接口與所述第二通信接口通過CAN總線相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙核五軸焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一通信接口還包含RS485總線接口 ；所述第二通信接口還包含RS232總線接口、RS485總線接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙核五軸焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示輸入設(shè)備包括液晶屏以及鍵盤。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙核五軸焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲器采用SRAM存儲芯片和FLASH存儲芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙核五軸焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一數(shù)字信號處理器用于進(jìn)行機(jī)器人軌跡規(guī)劃算法計(jì)算；所述第二數(shù)字信號處理器通過所述隔離電路控制五個(gè)軸的電機(jī)和離合器，在多軸運(yùn)動控制過程中經(jīng)過插補(bǔ)計(jì)算輸出相應(yīng)頻率的PWM和步進(jìn)方向，通過所述正交解碼計(jì)數(shù)器獲取機(jī)械臂各軸的角度信息，實(shí)現(xiàn)焊槍速度和位置的控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙核五軸焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述正交解碼計(jì)數(shù)器采用三片電機(jī)碼盤解碼芯片。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙核五軸焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述隔離電路還用于控制電機(jī)和輸出齒輪之間的離合器。
【文檔編號】B23K37/00GK103978324SQ201410163556
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】駱敏舟, 郭發(fā)勇, 凌松, 周平, 李濤 申請人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院, 常州先進(jìn)制造技術(shù)研究所