引言

从诞生和发展到现在，焊接机器人的研究经历 了三个阶段，即示教再现阶段、离线编程阶段和自 主编程阶段。
目前，国内外大量应用弧焊机器人系统从整体 上看基本都属于第一代或准二代的焊接。由于焊接 路径和焊接参数是根据实际作业条件预先设置的， 在焊接时缺少外部信息传感和实时调整控制功能， 这类弧焊机器人对焊接作业条件的稳定性要求严格， 焊接时缺乏“柔性”，表现出明显的缺点。在实际弧 焊过程中，焊接条件是经常变化的，如加工和装配 上的误差会造成焊缝位置和尺寸的变化，焊接过程 中工件受热及散热条件改变会造成焊道变形和熔透 不均。为了克服机器人焊接过程中各种不确定性因 素对焊接质量的影响，提高机器人作业的智能化水 平和工作的可靠性，要求弧焊机器人系统不仅能实 现空间焊缝的自动实时跟踪，而且还能实现焊接参 数的在线调整和焊缝质量的实时控制。由于检测 电弧传感器技术复杂，加上焊接现场环境的影响， 导致能实现这些功能的机器人系统价格昂贵，不 易推广。
基于$3C2440与MCX314As的嵌入式焊接机 器人控制器，结合$3C2440速度快、接口丰富和 MCX314As数字化、易于控制的优点，采用触摸 屏、摄像头采集控制信息，能有限的实现平面焊缝 的实时跟踪，满足中小型企业对焊接质量的要求，
易于推广。

1硬件设计

1．1器件简介

$3C2440是三星公司推出的基于ARM920T的 嵌入式处理器，主频高达400MHz，最高可达533MHz， 低功耗、高性能，片上集成指令，数据分开的
16KCache、SDRAM控制器、LCD控制器、4通道
DMA、3通道UART、IIC总线、IIS总线、SD主机 接口、PWM定时器、看门狗、片上PLL时钟发生 器、8通道10位A／D控制器和触摸屏接口以及带日 历函数的实时时钟，极大地方便于系统开发，广泛地 应用于PDA、便携媒体播放器、卫星导航仪以及嵌 入式控制器等设备。
MCX系列运动控制器是日本NOVA公司设计 的专用电路，其中的MCX314As以单个电路同时控 制4个伺服系统或步进电机系统，可进行各轴独立 的定位控制、速度控制，亦可在任意2轴或3轴中 进行圆弧、直线、位模式插补。MCX314As能与8／
16位数据总线接口，通过命令、数据和状态等寄存
器实现4轴3联动的位置、速度、加速度等的运动 控制和实时监控，实现圆弧、直线、位模式3种模 式的轨迹插补，输出脉冲频率达到4    MHz。每轴都 有伺服反馈输入端、4个输入点和8个输出点，能独 立地设置为恒速、线性、非对称S曲线加／减控制、 非对称梯形加／减速控制方式，并有2个32位的逻

 

收稿日期：2009．03。31
基金项目：2006年广西教育厅科研处面上项目(200608MS       105) 作者简介：黄守宁(1974一)，男，工程师，主要从事机电一体化技术应用以及电子产品的设计开发。

第31卷第9期2000-00  11691

万方数据
 

辑、实际位置计数器和状态比较寄存器，实现位置 的闭环控制。另外，较MCX314增加了自动搜寻原 位、输入信号滤波器、同步动作、输出脉冲32位、 圆弧／直线插补脉冲范围32位、完全S曲线加／减速 的非对称、手动设定模式、位置计算器的可变环形、 Z相输入的实位计数器的清除、实位计算器的增减
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反转等功能。可见，MCX314是一片非常适合做数 控系统设计的运动控制芯片，具有高精度的直线和 圆弧的硬件插补功能，在一定程度上能实现对插补
速度和加速度的控制，有很多功能如软件限位，硬
件限位，急停等功能都专为数控系统设计，而且具 有强大的位插补功能，也可以通过主控CPU通过软 件插补计算出运动路径，使系统设计更加灵活。

MCX314As可以广泛应用于运动控制系统。
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1．2硬件原理设计

1．2．1  CPU部分
结合运动控制芯片MCX314As的功能特点和
$3C2440出色的控制和运算能力，充分利用MCU 和运动控制芯片的片上资源和功能，按照系统设计 的模块化和层次化思想，来构建基于S3C2440+ MCX314As的焊接机器人控制系统硬件平台。
1．2．2人机交互部分
为了满足中小型企业对焊接机器人的功能需 求，符合焊接现场的技术要求，控制器采用带触摸
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屏的液晶显示器作为人．机交换设备，接受用户的原
始数据输入和跟踪显示系统的当前状态和必要的焊 接数据，并以各种形式展现给操作者，作为实施监 控和操作的依据。
1．2．3输入输出部分 摄像头作为捕捉焊缝起始点信息的传感器。
MCX314As的输入点监控焊接机器人各运动轴的极 限位置；输出点控制焊枪的起弧和收弧。由于 MCX314As的信号是rrL电平，而要控制的焊机和 电路不一定是TTL电平，而且负载也比较大，因此 要进行必要的转换操作，并采用适当的光电隔离器 件，防止系统接口电路与内部电路的相互干扰。(责任编辑：南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(南粤论文中心__代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网）