基于ARM的焊缝纠偏嵌入式系统的设计

论文摘要

随着计算机技术的发展，嵌入式处理器也取得了巨大的成就，从最初的8位单片机到目前的32位、64位ARM、DSP处理器，其应用十分广泛。ARM处理器作为嵌入式处理器的一个代表，其强大的处理能力、丰富的功能、较强的通用性、较小的尺寸、较低的功耗赢得了众多用户的需求。ARM处理器在工业自动化方面的应用只是一个缩影。本文以弧焊机器人的焊缝纠偏系统为例，分析了焊接纠偏以及焊接信号检测的原理。对比基于工业计算机的焊接纠偏系统提出了基于LPC2220型ARM处理器的改进型系统。设计了改进后系统的硬件电路，将实时操作系统μC／OS-Ⅱ移植到了LPC2220处理器上，并编写了相关纠偏程序。最后通过实验调试了该系统并取得了满意的结果。相较原系统，该系统具有更高的集成度、更小的尺寸、更低的功耗、更高的稳定性、更低廉的价格等优势。运行于操作系统μC／OS-Ⅱ下，该系统能对外部干扰做出快速的响应，实时性较好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 绪言
• 1.2 课题背景及意义
• 1.3 课题研究的目标与内容
• 1.3.1 课题研究目标
• 1.3.2 课题研究内容
• 1.4 课题的创新性
• 1.5 论文结构
• 第2章 嵌入式处理器与嵌入式操作系统
• 2.1 嵌入式处理器
• 2.2 ARM处理器
• 2.2.1 ARM的体系结构
• 2.2.2 ARM的版本
• 2.2.3 芯片的选型
• 2.2.4 飞利浦LPC2220芯片
• 2.3 嵌入式操作系统
• 2.3.1 嵌入式操作系统的概念及其特点
• 2.3.2 嵌入式操作系统的作用
• 2.3.3 操作系统的内核
• 2.4 嵌入式实时内核μC/OS-Ⅱ
• 2.4.1 μC/OS-Ⅱ特点
• 2.4.2 μC/OS-Ⅱ的内核简介
• 第3章 电弧焊机器人焊缝纠偏原理
• 3.1 旋转电弧传感信号的检测
• 3.1.1 电弧传感基本原理
• 3.1.2 旋转电弧传感器的位置与速度控制
• 3.1.3 焊接电流的检测
• 3.2 焊接电流信号的滤波处理
• 3.2.1 平均滤波
• 3.2.2 中值滤波
• 3.3.3 小波滤波
• 3.3.4 算法小结
• 3.3 焊缝偏差信号的识别
• 3.3.1 焊炬横向偏差信息识别
• 3.3.2 焊炬高度偏差信息识别
• 第4章 电弧焊机器人纠偏系统的硬件设计
• 4.1 一种机器人焊接纠偏系统
• 4.2 改进的焊缝纠偏系统
• 4.3 LPC2220及其外围电路的设计
• 4.3.1 电源电路
• 4.3.2 系统复位电路
• 4.3.3 系统时钟电路
• 4.3.4 系统存储的设计
• 4.3.5 LCD显示电路
• 4.3.6 键盘电路设计
• 4.3.7 A/D转换接口电路的设计
• 4.4 焊接机器人及其驱动电路的设计
• 4.4.1 焊接机器人的选择
• 4.4.2 焊接电源的设计
• 4.4.3 位置及速度信号检测电路
• 4.4.4 机器人的驱动控制电路的设计
• 第5章 电弧焊机器人纠偏系统的软件设计
• 5.1 焊缝纠偏系统软件的规划
• 5.2 μC/OS-Ⅱ操作系统的移植
• 5.2.1 μC/OS-Ⅱ可移植到LPC2220的条件
• 5.2.2 μC/OS-Ⅱ在LPC2220上的移植
• 5.3 纠偏应用软件的设计
• 第6章 调试与试验
• 6.1 程序的调试
• 6.2 实验与结果
• 第7章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 进一步工作方向
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果