[发明专利]一种嵌入式爬行机器人焊接系统集控器装置

说明书

本发明公开了一种嵌入式爬行机器人焊接系统集控器装置，其特征在于，包括处理器以及分别与处理器连接的转换电路、电源电路、存储电路、接口电路、通信电路、数字量输入电路和数字量输出电路。本发明的一种嵌入式爬行机器人焊接系统集控器装置，采用异构多核芯片，核间通信速率快，抗干扰能力强、体积小、成本低，且拓展接口丰富，满足爬行机器人焊接场合中需要与多台设备协同控制的要求。通过集控器装置可以实时调整焊接参数，控制焊接过程，提升工作效率，并且在电弧电压环路加入线性自抗扰控制器，提高了嵌入式爬行机器人焊接系统的鲁棒性，有助于提高焊缝成形质量。

技术领域

本发明涉及智能焊接控制技术领域，具体涉及一种基于嵌入式的爬行机器人焊接系统集控器装置。

背景技术

在爬行机器人焊接领域，现场往往需要同时控制多台设备，如焊接电源，爬行机器人，送丝机，触摸屏等设备，涉及到多设备的协同控制问题。在集控器平台选择上，采用多控制器组合，如传统的PC机作为上位机控制中，由于其不是为工业环境设计，焊接环境往往产生大量电磁噪声，影响PC机的可靠性，且存在体积大，成本高缺点。另外在复杂曲面的焊接中，曲面存在一定的不平整性，导致焊炬与母材之间的间距发生改变，影响电弧电压的稳定，影响焊缝成形的质量，且焊接过程中有剧烈的光、电、热、力等综合作用，是复杂的物理化学过程，其强干扰、强非线性和大量不确定因素，导致传统PID控制器往往无法保证焊缝成形的质量。

现有技术中采用ARM上位机与DSP下位机组合控制器，用于焊接机器人的控制系统(基于嵌入式焊接机器人控制系统设计[J].组合机床与自动化加工技术,2017(01):89-91+94.)，其ARM上位机与DSP下位机采用RS232电路通讯，由于采用多控制器平台，需要两套最小系统电路，其硬件电路复杂，且不同控制器之间的通讯速率低，难以满足焊接过程的实时性。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供一种嵌入式爬行机器人焊接系统集控器装置；集控器装置抗干扰能力强、体积小、成本低，且拓展接口丰富，满足爬行机器人焊接场合中需要与多台设备协同控制的要求，通过集控器装置可以实时调整焊接参数，控制焊接过程，提升工作效率，并且在电弧电压环路加入线性自抗扰控制器，提高了嵌入式爬行机器人焊接系统的鲁棒性。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

一种嵌入式爬行机器人焊接系统集控器装置，包括处理器以及分别与处理器连接的转换电路、电源电路、存储电路、接口电路、通信电路、数字量输入电路和数字量输出电路。

进一步地，所述处理器采用多核异构芯片，包括双A7内核和M4内核；双A7内核中第一A7内核和第二A7内核通过共享总线相互连接，共同运行嵌入式Linux系统，并通过将多线程分配到不同的A7内核以实现并行运算，提高运算速度；双A7内核通过总线连接M4内核，并接收来自M4内核的处理信息，用于处理TCP/IP通讯以及Modbus高层协议的收发，与触摸屏的通讯并控制整个焊接流程；M4内核运行FreeRTOS实时系统对AD/DA数据进行采集和设置，在M4内核内完成电弧电压的闭环控制以及实现控制算法，并将AD采样数据发送到双A7内核中，用于实时显示电弧电压和焊接电流，而双A7内核发送电弧电压设定参数给M4内核。

进一步地，所述转换电路包括AD转换电路和DA转换电路，用于实时采样电弧电压和焊接电流，并将模拟量信号转换为数字量输入到M4内核中用于电弧电压的闭环控制与实时显示；

所述电源电路包括24V转5V电源电路和24V转3.3V电源电路，为集控器装置提供稳定的电源输入，为片上外设提供电源；

24V转5V电源电路连接处理器、存储电路、接口电路、通信电路并提供电源输入；

24V转3.3V电源电路连接数字量输入电路、数字量输出电路、转换电路并提供电源输入。

进一步地，所述存储电路包括EMMC存储电路和TF-SD卡存储电路；