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塑料行业注塑机在生产塑料工件时,其注塑、成型所花费的时间相对固定。若取出塑料工件所对应的花费时间越短,则表明注塑机的生产效率就越高。因而,注塑机专用取模机械手取出塑料工件所用的时间决定了注塑机的生产效率。 注塑机专用取模机械手若要稳定、快速的运行,就要求其控制系统要有抵御外界干扰的能力;同时考虑到控制定位精度的要求,还需采用先进的驱动方式与控制算法。针对目前国内注塑行业高端市场对于多轴伺服横走式取模机械手控制系统的巨大需求,本课题以ARM11+WinCE6.0为上层控制器,ARM11+μC/OS-Ⅱ+FPGA为下层控制器,研发多轴伺服横走式注塑机专用取模机械手控制系统。 本文重点对控制系统ARM11与FPGA编程接口、RS-485、MCU及SPI差分信号转换电路、PLC程序功能、编码器反馈功能、上下位机间的通信和运行轨迹插补算法进行研究设计。通过采集编码器零点信号重新设计回机械原点方式,将传统的多次粗定位、多次精定位修改为一次粗定位和一次精定位。精定位结束后的回退距离由传统的固定长度修改为根据实际运行情况调整后的真实回退距离;针对梯形、S形曲线插补算法的不足,提出产生一般加减速过程的LEP算法,该算法不要求加减速轮廓是解析函数,不要求加减速过程对称。能够很好地处理直线、圆弧和样条曲线,其主要的改进是把传统基于时间轴的算法改为基于累计位移。 最后,本课题将设计的多轴伺服横走式机械手控制系统与汉萨机械手物理端连接,进行联机调试。基于测试运行过程中所采集的数据,运用Tecplot可视化软件绘制测试曲线。测试结果表明:多轴机械手控制系统在电磁兼容性、运行效率、系统柔性、上下位机之间通信的快速性与流畅性等方面均达到了预期设计目标。