三轴伺服注塑机机械手上位机控制器的设计与实现

论文摘要

随着我国注塑行业更加蓬勃的发展,旋臂式、全气动和单轴伺服注塑机机械手已经不能满足现在注塑行业的市场需求。可以预见的是,诸如三轴或五轴伺服注塑机机械手一类的高精度、高技术含量注塑机械将成为未来注塑行业的主流。注塑机专用机械手是为注塑生产自动化专门配备的机械,是指能模仿人体上肢的部分功能,按照预定要求输送制品或操持工具进行生产操作的自动化生产设备。本文以三轴伺服注塑机机械手为研究对象,根据注塑机机械手实际运动的特点和特性,设计实现了一款以ARM9为硬件核心,以嵌入式Linux为操作系统的上位机控制器。本文首先介绍了注塑机机械手的应用和发展背景,针对上位机控制器的功能要求,提出了控制器设计的硬件、软件实施方案。然后详细阐述了基于AT91RM9200的上位机控制器硬件平台的各个模块,如核心模块、人机交互模块、通信模块和电源管理模块。在此基础上,进一步描述了基于嵌入式Linux操作系统的上位机控制器软件平台的搭建过程。在应用软件开发方面,针对三轴伺服注塑机机械手的动作流程,实现了LCD显示和触摸屏响应模块、键盘输入模块、串口通信模块以及以太网通信模块的功能。整套系统硬件、软件设计方案实用可靠,配合基于DSP的注塑机机械手下位机控制器进行联调,实际运行效果稳定良好。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 注塑机及注塑工业现状
• 1.1.2 注塑机专用机械手在注塑工业中的应用
• 1.1.3 课题的研究意义
• 1.2 嵌入式系统概述
• 1.2.1 嵌入式系统的特点
• 1.2.2 嵌入式系统的构成
• 1.3 国内外的研究现状
• 1.3.1 注塑机机械手分类
• 1.3.2 机械手上位机控制器发展
• 1.4 课题研究目标和内容
• 1.4.1 课题研究目标
• 1.4.2 课题研究内容
• 第二章 注塑机机械手上位机控制器的硬件平台设计
• 2.1 核心模块设计
• 2.1.1 中央处理器的选型
• 2.1.2 外扩存储器的应用
• 2.2 人机交互模块设计
• 2.2.1 LCD显示输出电路设计
• 2.2.2 触摸屏输入电路设计
• 2.2.3 键盘输入电路设计
• 2.3 通信模块设计
• 2.3.1 串口模块设计
• 2.3.2 以太网模块设计
• 2.3.3 USB模块设计
• 2.4 复位、电源管理模块设计
• 2.4.1 复位模块设计
• 2.4.2 电源管理模块设计
• 2.5 整体PCB电路规划
• 第三章 基于嵌入式Linux操作系统的软件平台构建
• 3.1 建立交叉编译环境
• 3.2 配置与编译Linux内核
• 3.2.1 Linux内核的结构
• 3.2.2 Linux内核的配置
• 3.2.3 建立嵌入式Linux内核
• 3.3 制作根文件系统
• 3.4 设计Bootloader（引导装载程序）
• 3.4.1 Bootloader工作流程
• 3.4.2 AT91RM9200处理器启动特点
• 3.5 系统软件平台搭建过程
• 3.5.1 下载运行Bootloader
• 3.5.2 设置Bootloader参数
• 3.6 嵌入式Linux的启动过程分析
• 第四章 三轴伺服注塑机机械手上位机控制应用软件设计
• 4.1 三轴伺服注塑机机械手主要动作流程
• 4.2 设备驱动程序的开发
• 4.2.1 Linux设备驱动分类
• 4.2.2 LCD显示设备驱动
• 4.2.3 触摸屏设备驱动
• 4.3 人机交互界面和触摸屏响应模块
• 4.3.1 人机交互界面
• 4.3.2 触摸屏响应模块
• 4.4 键盘输入响应模块
• 4.5 串口通信模块
• 4.6 以太网通信模块
• 第五章 系统调试
• 5.1 硬件调试
• 5.2 软件调试
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 附录