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浅析一种焊接机器人控制系统摘要：为了实现焊接机器人对空间焊缝的自动实时跟踪和焊接参数的实时控制,设计了一种以DSP为主控制器的焊缝实时跟踪和控制的交互式控制系统。DSP作为系统的核心控制器产生控制信号,驱动步进电机动作, 同时利用DSP的数字通讯功能与PC进行通讯,从而实现对焊缝的实时跟踪和控制。结果表明:该焊接机器人控制系统可以实现对空间焊缝的自动实时跟踪和焊接参数的实时控制, 能够满足实际焊接工程的需要。关键词：控制系统；机器人；DSPAnalyses of the Welding Robot Control SystemAbstract：For achieving the real2time automatic tracking of space welding seam and the control of welding parameter s, the interactive control system based on DSP was designed. As the master controller, DSP generates control signal, which controd controls the movement of the stepping motor. At the same time, it makes use of digital communication of DSP to communicate with the PC to achieve the real2time tracking and control of the welding seam. The r esults show that the control system can achieve the r eal2time automatic tracking of space welding seam and can control welding parameter s to meet the practical needs.Key words：Control system; robot; DSP焊接机器人突破了焊接刚性自动化的传统生产方式,开拓了一种柔性自动化生产方式,使小批量产品自动化焊接生产成为可能。目前的焊接机器人大多为可编程的示教再现机器人,这种机器人在完成一项焊接任务时只需要示教一次,随后便可精确地再现示教动作。但是,在实际焊接过程中, 由于各种因素的影响, 实际的焊接条件经常发生变化,如强烈的弧光辐射、高温、烟尘、飞溅、坡口状况、加工误差、夹具装夹精度、表面状态和工件热变形等会使焊枪偏离焊缝,从而造成焊接质量下降甚至失败。因此,焊接条件的变化要求焊接机器人能够实现空间对空间焊缝的自动实时跟踪和控制,以保证焊接质量的可靠性。1DSP的焊接机器人控制系统的结构焊接机器人主体为一自主移动的运动小车,其控制系统在机构上是分布式的, 采用模块化控制。焊接机器人控制系统在功能上主要由以下几部分组成:手控盒、PC机、DSP运动控制系统、CCD、激光传感器和焊枪。从控制理论的角度讲, 这几部分组成一个闭环系统:激光传感器采集焊枪的位置信息,由串行通讯传递给手控盒和PC机,手控盒和PC机的指令再由串行通讯发送到DSP运动控制系统,最后由DSP运动控制系统完成指令分配,协调控制焊枪电机动作。其组成结构如图1所示。图1 焊缝跟踪控制系统结构组成遥控盒和个人PC是焊接机器人的核心部分,它们的主要作用是根据现场焊接环境和激光传感器检测的信息,产生示教标定参数,确定焊接机器人的各项控制参数,并把这些控制参数传递给DSP运动控制系统,从而控制焊接机器人的各项动作。同时,根据反馈信息对各子系统进行监控和故障诊断。激光传感器安装在焊缝的前部检测焊缝位置信息,检测激光传感器与焊缝间的横向距离和纵向距离,该距离就是焊枪对焊缝的偏差。该偏差通过串行接口传递给DSP,DSP采用模糊PID分段控制进行焊缝的纠偏,产生控制信号。DSP运动控制系统根据手控盒或PC机发出的指令,控制焊枪步进电机动作,同时,利用模糊PID分段控制产生的控制信号进行焊缝的纠偏,从而达到实时控制的目的。实验对象为轨道式管道外圆周焊接机器人。焊缝位置检测机构与焊枪之间为刚性连接, 两者之间的连线平行于轨道。焊接跟踪系统如图2所示。图2 焊缝跟踪系统2 焊接机器人焊缝跟踪控制系统的硬件组成在焊接机器人焊接过程中,焊接机器人不仅要实现空间焊缝的自动实时跟踪,而且还要实现焊接参数的在线调整和焊缝质量的实时控制,系统要求处理器具有较强的运算能力、较短的运行周期及高度可靠的性能[3]。TI公司的x24x系列DSP将高速计算能力和面向电机的高效控制能力集为一体,不但能完成现代控