论文部分内容阅读
在近几年，随着先进制造行业中“工业4.0”和“中国制造2025”的提出，工业机器人、数控机床、机器视觉等多元化集成应用的发展速度越来越迅速，企业对工业集成化控制系统的需求也越来越大。然而目前针对工业集成控制系统的架构大多基于 PC机作为数据交互的载体。该集成方式存在处理能力缺乏实时性和资源专用性、功耗大、硬件成本高以及多处理器通信存在的数据丢失、易出错、难维护等缺陷。 本文针对上述现状和问题，提出了一种利用嵌入式控制器作为工业集成控制系统数据交互载体的解决方案，能够通过嵌入式控制器平台实现数控机床、工业机器人、机器视觉以及夹具系统的集成化控制。 本文围绕 OMAPL138嵌入式控制器 Davinci异构多核通信基础组件 Sy s L i n k的体积小、低功耗浮点、高性能的特点，设计了一整套嵌入式集成控制系统总体架构。该系统架构包括 FANUC数控机床、TX60六轴 Staubli工业机器人、工业机器视觉以及 OMAPL138控制器、夹具系统等。主要研究了基于 OMAPL138处理器的软硬件搭建方法，设计了具有高性能、模块化、低功耗以及脱离计算机独立运行等特点的嵌入式控制器；研究了 FANUC数控机床扩展 I/O Link单元的应用原理以及 PMC系统梯形图程序的编程形式，同时硬件方面分析了电路原理，并对系统输入输出 I/O接口资源进行了分配、设计；分析了 TX60六轴Staubli工业机器人的编程控制方法以及数据通讯的接口协议，通过对 Staubli工业机器人的通讯接口协议解析，获取机器视觉识别的工件位置信息，实现了工业机器人定点抓取的功能；设计了系统的夹具装置和气动系统。 通过对上述内容的研究分析，融合工业机器视觉、数控机床和工业机器人的控制方法，设计集成控制系统的软硬件平台。通过对机器视觉引导工业机器人抓取工件、工业机器人协调数控机床和夹具系统对工件进行加工的实验验证分析，结果表明，本文提出的基于嵌入式控制器的集成控制系统能精确识别工件位置并进行定点抓取，同时实现各设备的集成控制，满足了实际工业生产中集成控制系统运行的要求，具有较好的市场前景。