工业pc机和单片机串口通信在模具焊接机器人中的应用

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1、万方数据工业PC机和单片机串口通信在模具焊接机器人中的应用崔兴强，王虎符，伍臻(湖南大学，湖南长沙410082)摘要：本文阐涟了横鬃熙攘搋器凑露攘麟溱缀旗篱瀵冀攀豢灏纛警渗灞隧鬻攀黟黪渤麟羲辫獭◇鬃熬零虢盼硬盼钴构一loii■。曩。”*强i掣一。搿-旁劈留z罐彤裙籀鬻孝裙雾露滚寤澎嬲镤黪鬻≥黪j◇移露黪露黪雾箨荔g霪誊参黪一『黪鬓g爹嚣黪≯髻誊鬻慧t誊

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16、謦荸}誊1引言焊接是现代制造领域的重要工艺方法之一。在现代社会高速发展的今天，传统的手工焊接方法已不能满足现代高技术产品制造的质量、数量的要求。因此，保证焊接产品质量的稳定性、提高生产效率和改善劳动条件已成为现代焊接制造工艺发展亟待解决的问题。电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展，为焊接过程自动化提供了十分有利的技术基础

17、，在此基础上，以焊接机器人为核心的焊接自动化技术有了长足的发展。2模具焊接机器人结构本文所研究的模具焊接机器人为龙门式机械结构装置，用来焊接汽车覆盖件模具，该装置有六个自由度：x、y、Z、O、d、B。X轴(纵向)和l，轴(横向)的运动是由交流伺服电机、减速器、齿轮齿条传动、直线导轨等组成的驱动装置来实现。Z轴(垂直方向)的运动是由交流伺服电机、减速器、滚珠丝杆、直线导轨等组成的传动装置来实现。x轴、y轴和Z轴构成笛卡尔直角坐标系，保证焊接机械手可准确地运动到三维空间的任意位置。而0、d、B用于确定机械手的姿态。六个自由度的联合实现了对模具毛坯模架的上千

18、条焊缝进行全方位的自动焊接，也为实时焊缝跟踪的实现提供了保证。焊接机器人控制系统采用基于工业控制计算机(工控机)的开放式控制系统体系结构，如图l所示。工业控制计算机作为整个控制系统的中枢，通过PCI总线集成六轴运动控制卡和以太网卡，六轴运动控制卡负责各个轴的运动控制及运动状态反馈，示教系统利用RS一232串行通信接口同工控机通信。收稿日期：2004一09—16Ii控机IPcB：====>I示教系统人轴运动控制}Pcl8136I以太网卡交流伺服电机驱动器l步迸电机驱动器交流伺服电机}步进电机传感Il开芙II远器模ll堵输Il挫拟琏Il入输lI通输入Il出

19、I信图l焊接机器人控制系统体系结构六轴运动控制卡，它是工控机与各轴驱动单元的桥梁，工控机发出运动命令后，由六轴运动控制发出电信号给电机驱动器或接口控制电路。本系统所使用的六轴运动控制卡为台湾ADLINKTbchnologyInc．的PCI一8136M。PCI一8136M支持脉冲型和电压型的电机驱动器：产生脉冲序列或电压量控制伺服电机驱动器和步进电机驱动器。PCI一8136M有六组运动控制模块，每组有独立的脉冲发生器，编码器计数器，模拟量输入输出，隔离数字量输入输出。每组均可独立地用于某个轴的运动控制，或某轴的某项硬件资源单独使用。PCI一8136M可以

20、在任何MicmsoftWindows操作系统下工作。PCI一8136M提供MicrosoftWin—dows环境下的动态链接库和驱动程序，用户可以用VisualC++、VisualBasic或Delphi开发自己的应用程序。PCI一8136M支持单轴点到点运动、任意两轴直线插补运动、任万方数据路l主控图2示教盒硬件电路原理意两轴圆弧插补运动、任意三轴直线插补运动。PCI一8136M硬件资源如下，可以满足焊接的需求。(1)通道16位模拟量输出，输出范围±10V；(2)6通道12位模拟量输入，电压：±10V，电流：0～20mA：(3)19个隔离数字量输入；

21、(4)7个集电极开路隔离数字量输出；(5)6通道脉冲发生器，最大频率1024k；(6)6通道编码器计数器；(7)2个远程I／0模块；(8)1个24位可编程定时器；(9)8种可编程中断源。3工控机和单片机串口通信的硬件设计在焊接机器人中，示教盒采用MCS一5l系列单片机(下位机)完成控制信息的接收与发送以及数码管的显示。上位机(即工业PC机)可向下位机传送检测到的各轴当前位置数据，从下位机接收各轴运动的控制信号和示教信号。作为下位机示教系统的主控制器是AtIIlel公司的A，I’89C52单片机。AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内

22、含8KbyIes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和256bytes的随机存取数据存储