论文摘要
目前,新材料的应用以及为满足高焊接质量的新工艺的应用,对焊接设备的性能提出了更高的要求。数字化脉冲MIG焊以其可以在很大电流范围内获得射滴过渡、轴向性好、飞溅小、适合全位置焊等众多优点,在焊接领域中占有重要一席。本文首先介绍了焊接设备的历史、现状以及未来的发展前景。接着阐述了脉冲MIG焊接设备的特点,以及数字技术与逆变技术相结合在焊接领域中的深远影响,并针对当前国内外的发展形式,分析了进行本课题研究的必要性与紧迫性。文章介绍了MIG焊接工艺的控制方法,在此基础上结合实际需要提出了以“ARM+DSP+FPGA”为核心的嵌入式数字化脉冲MIG焊机的控制系统软硬件设计和主电路设计。主电路以IGBT构成的逆变器为核心,控制系统以植入了实时操作系统的ARM作为控制核心,负责焊接程序控制和人机接口,以DSP为运算核心,负责焊接参数反馈运算。充分利用ARM支持实时性、多任务处理等丰富的控制功能以及DSP高速运算的特点,并结合FPGA在线可编程的逻辑功能对焊机从硬件和软件进行了全方位的升级。本文还分析了可能影响焊机正常工作的各种干扰及其产生原因,在焊机的主电路和控制电路部分都进行了可靠性与抗干扰设计。通过焊接实验对焊接电压和电流波形的分析,检验了焊机引弧、收弧、正常工作以及弧长的调节性能,证明了焊机达到了实际中的性能指标,满足了焊机的焊接要求。最后,针对本焊机的后续研究工作提出了进一步完善的建议,为本焊机今后的深入研究打下了良好的基础。
论文目录
摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 课题背景1.2 焊接设备发展趋势1.2.1 逆变式焊接电源所占比重将越来越大1.2.2 自动、半自动焊接设备，将得到快速的发展1.2.3 成套、专用焊接设备的发展趋势1.3 数字化焊机研发现状和趋势1.3.1 国外的数字化焊机的研究现状1.3.2 国内的数字化焊机的研究现状1.4 课题研究的理论意义和应用价值1.5 课题的主要研究内容第2章 焊接工艺及控制方法2.1 MIG焊接原理介绍2.2 脉冲 MIG焊接实现方式2.2.1 MIG焊的熔滴过渡形式2.2.2 弧长调节方法2.2.3 控制方法的实现2.2.4 熔滴过渡状态的检测2.3 新的MIG焊控制系统2.3.1 双丝脉冲 MIG焊2.3.2 交流脉冲 MIG焊2.3.3 CMT熔滴过渡焊2.3.4 双频率脉冲 MIG焊2.4 本章小结第3章 MIG焊机主电路设计3.1 主电路结构3.2 主要功率器件的设计3.2.1 IGBT逆变器设计3.2.2 快速整流管设计3.2.3 功率变压器的设计3.3 信号的取样3.3.1 焊接电流取样3.3.2 焊接电压取样3.4 热设计3.4.1 IGBT的结温计算3.4.2 降温设计3.4.3 过温保护3.5 抗干扰设计3.5.1 干扰要素分析3.5.2 抗干扰措施3.6 本章小结第4章 控制系统的结构设计4.1 控制系统要求4.2 控制系统设计4.3 系统数字性分析4.3.1 人机交互系统的数字性分析4.3.2 控制电路的数字化分析4.3.3 FPGA产生 PWM信号4.4 PI算法4.5 控制系统程序流程图设计4.5.1 主程序流程设计4.5.2 工作子程序流程设计4.5.3 引弧和收弧程序流程设计4.6 本章小结第5章 嵌入式系统硬件介绍及设计5.1 嵌入式芯片的简介与选型5.1.1 嵌入式芯片ARM系列5.1.2 ARM选型介绍5.1.3 本设计的选型5.2 硬件电路设计5.2.1 供电电源设计5.2.2 时钟电路设计5.2.3 LCD控制器设计5.2.4 4*4键盘设计5.2.5 USB通讯接口设计5.3 本章小结第6章 嵌入式系统软件设计6.1 嵌入式实时操作系统6.1.1 嵌入式实时操作系统简介6.1.2 嵌入式实时操作系统结构6.2 嵌入式实时操作系统内核6.2.1 任务管理6.2.2 任务间通信与同步6.2.3 内存管理6.2.4 中断管理6.2.5 时间管理6.3 μC/OS-Ⅱ概述6.4 μC/OS-Ⅱ的移植CPU.H文件'>6.4.1 OSCPU.H文件CPUC.C文件'>6.4.2 OSCPUC.C文件CPUA.ASM文件'>6.4.3 OSCPUA.ASM文件6.5 本章小结第7章 焊接试验7.1 变压器原边波形7.2 单位脉冲能量控制的脉冲波形7.3 弧长控制试验7.4 引弧试验7.5 收弧试验7.6 焊缝分析7.7 PCB板实物7.8 本章小结第8章 结论与展望参考文献致谢学位论文评阅及答辩情况表
相关论文文献
标签：脉冲焊论文; 嵌入式实时操作系统论文; 主电路论文;
