Delta机器人毕业论文

武汉科技大学本科毕业设计武汉科技大学本科毕业设计绪论引言自从1961年美国Unimation公司推出第一台工业机器人以来，机器人得到了十分迅速的发展。如今机器人已经广泛应用于工业生产中，如喷气、焊接、搬运、装配等工作，在汽车工业、电子工业、核工业、服务业和医疗卫生等许多方面都有应用。现在所说的机器人多指串联机器人。1965年，英国高级工程师Stewart首先提出了一种6自由度的并联机构作为飞行模拟器用于训练飞行员[4]，如图1.1示。到1978年，澳大利亚的Hunt教授指出这种机构更接近于人体的结构，可以将此平台作为机器人机构。80年代中期，国际上研究并联机器人的学者还寥寥无几，出的成果也不多，到80年代末期特别是90年代以来，并联机器人才被广为关注，并成为新的热点，许多大型会议都设有专题进行讨论。1985年，Clavel提出了一种成为Delta的三维移动机构，如图1.2示。Delta机器人是最经典的空间三自由度移动的并联机构，大多数空间三自由度并联机构都是从Delta机构衍生的。Delta机器人是一种具有3个平动自由度的高速并联机器人，也是目前商业应用最成功的并联机器人之一。图1.1Stewart平台图1.2Delta机器人并联机器人研究发展的现状目前，国内外对于并联机器人的研究主要集中于机构学、运动学、动力学和控制策略等几个领域。其中机构学和运动分析主要研究并联机器人的运动学、奇异形位、工作空间和灵巧度分析等方面，这些研究是实现并联机器人控制和应用的基础。动力学和控制策略的研究主要是对并联机器人进行动力学分析和建模，研究各种可能的控制算法，对并联机器人实时控制，以达到预期的控制效果[11]。下面分别对并联机器人的运动学、动力学、机构性能等方面的主要研究成果和趋势进行阐述：1.运动学研究内容包括位置正反解、速度和加速度分析两部分。位置正解是给定并联机器人各输入关节的位置参数，求解末端执行器的位姿参数；反解就是给定并联机器人末端执行器的位姿参数，求解各输入关节的位置参数。其中，解决位置正解问题主要方法有数值法和解析法两种。2.并联机器人的动力学研究包括惯性力计算、受力分析、驱动力矩分析、主负约束反力分析、动力学模型建立、计算机动态仿真、动态参数辨识等，其中建立动力学模型是实现并联机器人控制的基础。研究动力学特性的方法通常有以下：拉格朗日(L眼range)法、牛顿一欧拉(Newton一Euler)法、凯恩(Kane)法、高斯(Gauss)法等。Lagrange方法建立动力学方程是以系统动能和势能建立的，它推导复杂、计算量大，但用矩阵形式表示的动力学模型既能用于动力学控制，又能用于系统动力学模拟，而且能清楚的表示出各构件间的祸合特性，有利于对系统的祸合特性做深入研究，因此Lagrange方程得到广泛的应用。本文研究的目的与意义由于并联机器人采用闭环机构,和串联机器人的开链式机构相比,具有如下特点：1．并联机器人其末端件上平台同时由6(或3)根驱动杆支撑，与串联的悬臂梁相比，其承载能力高、刚度大，而且结构稳定；由于刚度大，在相同的自重或体积下，并联式较串联式有较高的承载能力。2．串联式末端件上的误差是各个关节误差的积累和放大，因此误差大而精度低，并联式没有那样的积累和放大关系，各杆件误差形成平均值，误差小而精度高。3．串联机器人的驱动电机及传动系统大都放在运动的大小臂上，增加了系统的运动惯性，恶化了系统的动力性能；而并联机器人很容易将电机置于基座上，减少了运动负荷，极大地提高了系统的动力性能。4．在位置求解上，串联机构正解容易，反解十分困难，而与之相反的是，并联机构正解困难而反解却容易得到。由于机器人的在线实时计算是要计算反解，这就对串联式造成了困难，而并联式很容易实现。5．相对于串联机器人，同样的机构尺寸，并联机器人的工作空间较小，主要是受输入空间、平台和基座的形状和大小、平台和基座及其杆件在空间的相互干涉、奇异位置等约束造成。6．由于并联机构动力学特性具有高度非线性、强祸合的特点，使得其控制较为复杂。通过以上分析可知，并联机器人与串联机器人在应用上形成了一种互补的关系，各自都有其特殊的应用领域，可以说并联机器人的出现扩大了机器人的应用范围。随着微电子和计算机技术的发展，并联机器人得到了越来越广泛的应用。工业上，并取机器人可以用在汽车总装线上安装轮胎，汽车发动机，还可以用作飞船对接器，潜艇救援中的对接器，飞行模拟器、空间飞行器对接机构及其地面试验设备，天文望远镜跟踪元位系统等，其中Delta机器人被广泛应用于食品与药品的包装与机械自动生产线上。对于困难的地下工程，如上方挖掘，也可以利用并联机构。并联机器人的一个重要应用就是被称为“21世纪的机床”的虚拟轴机床。并联机床的中心结构简单，传动链极短，刚度大，质量轻，切削效率高，成本低，很容易实现6轴联动，因而可以加工非常复杂的三维曲面。1994年美国芝加哥IMTS博览会上GIDDINGS&LEWIS公司推出了新开发的并联式VARJAX“虚拟轴机床”，引起广泛关注。并联机器人的另一个重要的应用方面是作为微动机构或微型机构。这种机构充分发挥了并联机构工作空间不犬、精度和分辨率高的特点，在三维空间内微小移动在2~20μm之间。如在眼科手术、微细外科手术中的细胞操作、心脏冠状动脉移植等中都得到了很好的应用。系统初步介绍本次设计主要包含五大部分：1.Delta机器人机械部分，Delta机器人以42步进电机作为动力，使用1:27行星减速器，可以获得更大的力矩以及更高的精度。机器人主体由摇臂、连杆、基座平台、移动平台及支架组成。2.步进电机驱动部分，由于Delta机器人的特性，需要步进电机低速运行，需要对步进电机进行细分控制。因此，对步进电机驱动器有较高要求。本次设计采用细分型高性能步进电机驱动芯片HST3525芯片作为步进电机驱动。获得更好的性能。3.电源部分，本次设计为充分发挥步进电机的性能，主电源采用24V10A高频开关电源。步进电机驱动控制信号电压为5V，固选用5V开源电源为驱动器提供驱动电压。4.电压转换部分，S3C6410的GPIO口输出高电平为3.3V，为了能驱动HST3525芯片。需要用电压转换部分将3.3V转换为5V电压。5.本次设计采用ARM11SANSUNGS3C6410作为控制芯片，实现坐标解算和电机控制。S3C6410是一个16/32位RISC微处理器，旨在提供一个具有成本效益、功耗低，性能高的应用处理器解决方案。S3C6410采用了64/32位内部总线架构。该64/32位内部总线结构由AXI、AHB和APB总线组成。它还包括许多强大的硬件加速器，像视频处理，音频处理，二维图形，显示操作和缩放。用户输入坐标命令传递给解算函数，解算函数(x,y,z）->(α,β,γ)，经解算函数反解后将所需运转步数传递到串口，串口将命令更新保存在机器状态中。每2ms机械运动控制程序运行一次，判断还需运转步数及方向，传递给电机驱动，步进电机旋转相应角度，机械臂移动到对应坐标点。本文的主要工作本文首先对Delta机器人的背景、现状、目的和意义进行了描述，对Delta机器人的控制流程进行了分析讲解，然后对本控制系统的各个组成部分及功能模块进行了详细的分析，有Delta机器人机械部分、步进电机驱动部分、电压转换部分、ARM11SANSUNGS3C6410芯片。在此基础上，论文详尽的描述了本控制系统的S3C6410控制部分。包括S3C6410芯片初始化、时钟初始化、UART中断、按键中断、定时器的使用、空间坐标反解等。

1系统开发相关工具介绍1.1OK6410开发板介绍随着微电子技术的快速发展，ARM处理器经历了包括ARM7、ARM9在内的多个发展历程，而ARM11的成熟应用必将为嵌入式的发展带来新的活力，使更高端的产品应用成为可能。与ARM9的5级流水线相比，ARM11拥有一条具有独立的load-store和算术流水的8级流水线，在同样工艺下，ARM11处理器的性能与ARM9相比大约提高了40%。ARM11执行ARMv6架构的指令，ARMv6指令包含了针对媒体处理的单指令流多数据流（SIMD）扩展，采用特殊的设计，以改善视频处理性能。为了能够进行快速浮点运算，ARM11增加了向量浮点单元。所有这些结构上的提高，都是ARM9处理器不可比拟的[1]。S3C6410是由三星公司推出的一款低功耗、高性价比的RSIC处理器，它基于ARM11内核（ARM1176JZF-S)，可广泛应用于移动电话和通用处理等领域；S3C6410为2.5G和3G通信服务提供了优化的硬件性能，内置强大的硬件加速器：包括运动视频处理、音频处理、2D加速、显示处理和缩放等；集成了一个MFC(Multi-FormatvideoCodec)支持MPEG4/H.263/H.264编解码和VC1的解码，能够提供实时的视频会议以及NRSC和PAL制式的TV输出；除此之外，该处理器内置一个采用最先进技术的3D加速器，支持OpenGLES1.1/2.0和D3DMAPI，能实现4Mtriangles/s的3D加速；同时，S3C6410包含了优化的外部存储器接口，该接口能满足在高端通信服务中的数据带宽要求。由于以上突出的性能表现，著名的苹果公司手机IPHONE就是基于S3C6410处理器。OK6410开发板基于三星公司最新的ARM11处理器S3C6410，拥有强大的内部资源和视频处理能力，可稳定运行在667MHz主频以上，支持MobileDDR多种NANDFlash。OK6410开发板上集成了多种高端接口，如复合视频信号、摄像头、USB、SD卡、液晶屏、以太网，并配备温度传感器和红外接收头等。这些接口可作为应用参考帮助用户实现高端产品级设计。OK6410开发板采用‘核心板+底板’结构，核心板尺寸规格为‘5CM×6CM’，底板尺寸为‘10.5CM×14CM’，核心板与底板之间采用4组高质量进口连接器（镍金工艺，接触好、抗氧化），共计320个引脚（80×4），方便客户进行二次开发，进行各种形式的扩展应用。OK6410的软件系统目前支持WinCE6.0、LINUX2.6.28、Android2.1以及uC/OS-II，提供标准板级支持包（BSP）并开放源码，其中包含了所有接口的驱动程序，客户可以直接加载使用。另外，该板可连接飞凌公司与之相配套使用的串口扩展板、WIFI模块、摄像头模块等。1.2RVDS开发工具介绍RealView®DevelopmentSuite（RVDS）是ARM公司继SDT与ADS1.2之后主推的新一代开发工具。RVDS集成的RVCT是业内公认的能够支持所有ARM处理器，并提供最好的执行性能的编译器；RVD是ARM系统调试方案的核心部分，支持含嵌入式操作系统的单核和多核处理器软件开发，可以同时提供相关联的系统级模型构建功能和应用级软件开发功能，为不同用户提供最为合适的调试功效。目前全球基于ARM处理器的40亿个产品设备中，大部分的软件开发是基于RealView开发工具。安全、可靠和高性能地设计产品的最好选择就是购买ARMRealView开发工具。Rvds2.2集成了Codewarriorforrvds开发环境。Codewarriorforrvds提供基于Windows使用的工程管理工具。它的使用使源码文件的管理和编译工程变得非常方便。但CodeWarriorIDE在UNIX下不能使用RealView编译工具（RVCT）。优化的标准C/C++编译器链接器汇编器映像转换工具ARM目标文件管理C语言库RogueWaveC++标准模版库RealView编辑工具为了给ARM架构提供最优异的支持，ARM公司经过十六年的研究推出了ARMRealView编译工具。他们包含了能够将C或C++编译成32位ARM指令集、16位Thumb指令集和Thumb-2指令集所必需的软件部件。RVDS编译工具为ARM架构提供了最优异的支持，它在代码的速度和大小上有了许多重要改进。使用RVDS中的编译工具能为嵌入式Linux和Symbian系统提供最优化的应用程序。RVDS为那些一直在寻求互用ARM与GNU工具链,并且基于ARM架构的兼容ApplicationBinaryInterface(ABI)的客户提供空前灵活的支持,使开源工具与商业工具的使用贯穿整个软件开发团队。1.3交叉编译环境的搭建1.安装Ubuntu12.04操作系统。Ubuntu是一个以桌面应用为主的Linux操作系统，官网下载Ubuntu12.04进行安装。嵌入式交叉编译，经常需要root用户的权限，ubuntu12.04默认是不允许root登录的，在登录窗口只能看到普通用户和访客登录。以普通身份登陆Ubuntu后我们需要做一些修改，用于支持root用户登陆。2.安装交叉编译器。将arm-linux-gcc-4.3.2.tgz文件拷贝到Ubuntu的/forlinx目录下，该文件可自行上网下载，也可以在OK6410开发板用户基础资料光盘的“实用工具”文件夹中找到。在Ubuntu中新建一个终端，输入下面的命令安装交叉编译器：（进入/forlinx目录）（创建目录，若目录已存，跳过即可）（编译器解压到/usr/local/arm）把交叉编译器路径添加到系统环境变量中，以后可以直接在终端窗口中输入arm-linx-gcc命令来编译程序。在终端中执行:gedit/etc/profile添加以下四行到该文件中：exportPATH=/usr/local/arm/4.3.2/bin:$PATHexportTOOLCHAIN=/usr/local/arm/4.3.2exportTB_CC_PREFIX=arm-linuxexportPKG_CONFIG_PREFIX=$TOOLCHAIN/arm-none-linux-gnueabi保存，退出。重新启动系统，在终端里面执行arm-linux-gcc回车，结果如图2.1所示：图1.1Ubuntu终端说明交叉编译器已经成功安装到了系统里面，可以使用该编译器来编译Uboot代码和内核代码了。1.4OK6410裸机程序的烧写1.烧写裸机程序前，我们需要做好开发板数据线以及电源线的连接。1)开发板电源线。2)USB转串口线：一端连接电脑USB口，一端连接开发板。3)USBdevice线：一端连接电脑USB口，一端连接开发板。（dnw下载程序使用，需先安装dnw驱动。）2.烧写原理：用UBOOT命令nand烧写程序到开发板。1)通过SD_Writer.exe将mmc.bin烧写到SD卡中，将开发板设置到SD卡启动，具体设置如表1.1所示。表1.1SD卡启动拨码表引脚号Pin8Pin7Pin6Pin5Pin4Pin3Pin2Pin1引脚定义SELNANDOM4OM3OM2OM1GPN15GPN14GPN13SD卡启动11111000注：上表中。1表示拨码需要调到On；0表示拨码需要调到Off。在拨动开关时，务必把开关拨到底。如果没有拨到底，会导致烧写失败。SD_Writer.exe的程序界面如图1.2所示。图1.2SD_Writer2)将SD卡安装到开发板中并启动，快速敲空格键让开发板停留在uboot的启动画面，如图1.3所示：图1.3uboot3)输入dnw50008000下载你要烧写的程序，如图1.4所示：图1.4dnw下载然后从dnw的usbport->Transmit->Transmit发送你要生成的led.bin文件。4)输入nanderase0100000擦除nandflash前1Mb空间，如图1.5所示。图1.5擦除nandflash5)输入nandwrite.uboot500080000100000将内存地址50008000中的1Mb数据写到nandflash的0～100000空间中，如图1.6所示。(即前1Mb中，uboot中输入的数据默认16进制)图1.6烧写nandflash6)将开发板设置到nandflash启动,如表1.2。并启动开发板，你就可以看到程序在开发板上运行了。（由于OK6410采用的是每页4KB的nandflash，而CPU默认支持最大2KB每页的nandflash，种方法可以兼容大的bin文件。）表1.2nandflash启动拨码表引脚号Pin8Pin7Pin6Pin5Pin4Pin3Pin2Pin1引脚定义SELNANDOM4OM3OM2OM1GPN15GPN14GPN13SD卡启动10011000注：上表中。1表示拨码需要调到On；0表示拨码需要调到Off。在拨动开关时，务必把开关拨到底。如果没有拨到底，发生接触不良，会导致启动失败。

2Delta机器人详细设计2.1硬件结构分析2.1.1Delta机器人机械结构Delta机器人基平台、摇臂及动平台由250x250x10mm亚克力透明板切割而来。图纸如下：图2.1基平台图纸图2.2动平台图纸图2.3摇臂图纸Delta机器人的关节用关节轴承代替球头铰链。关节轴承图纸如图2.4。图2.4关节轴承2.1.2步进电机介绍步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，当步进电机接收到一个脉冲信号，它就按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”）它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。步进电机内部的线圈组数，区分步进电机的相数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9°/1.8°、三相的为0.75°/1.5°、五相的为0.36°/0.72°。考虑到大小与驱动功率的限制，本次设计选用42BYGH403二相步进电机，其具体参数如表2.1：表2.1步进电机参数电机型号步距角(°)机身长(mm)电压(V)电流(A)电阻(Ω)电感(mH)静力矩(kg.cm)转动惯量(g.cm2)重量(Kg)42BYGH4031.8402.41.6540.25上表数据中，因42BYGH403为二相步进电机，固步距角为1.8°，即每一个脉冲电机转动1.8°。静力矩也叫保持转矩，是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为衡量步进电机最重要的参数之一。选择的步进电机静力矩为3.5kg.cm。在没有驱动脉冲输入时能更好的稳定机械臂。二相四线步进电机的接线如图2.5所示：图2.5接线图2.1.3步进电机驱动器本次设计步进电机需要低速运行，自制带有细分功能的驱动器较为复杂，固选用二相混合式步进电机高细分2A驱动器HST3525。HST3525是采用专利技术研发的细分型高性能步进电机驱动器,适合驱动任何中小型2.0A相电流以下两相或四相混合式步进电机。每秒两万次的斩波频率，可以消除驱动器中的斩波噪声。为满足在脉冲频率不高的情况下实现低速高细分、高速时用低细分的需求，上位机先检测驱动器输出的整步信号FSTEP，如整步信号有效，则上位机输出新的细分数(MS2、MS1、MS0)，待下一个整步出现后，驱动器就以新的细分数工作。动态改细分时，细分选择开关SW4、SW5、SW6必须置于OFF状态。上位机初始化后，应在输出脉冲前，设置细分数(MS2、MS1、MS0)。如MS2、MS1、MS0为全OFF状态，则驱动器不工作，直到MS2、MS1、MS0脱离全OFF状态。HST3525驱动器的参数：供电电压AC12-36V或DC12-24V驱动电流0.3-2.0A细分精度1-128细分可选光隔离信号输入电机噪声优化功能可驱动任何2.0A相电流以下两相、四相混合式步进电机20KHz斩波频率驱动器电气规格：表2.2驱动器电气规格表说明单位最小值典型值最大值输出电流A控制信号输入电流mA71016步进脉冲频率KHz0.1-100输入电源电压VDC122436脉冲低电平时间μs5--驱动器微步细分设定：表2.3驱动器微步细分设定表步数/转MicroSW4SW5SW62001ONONON4002OFFONON8004ONOFFON16008OFFOFFON320016ONONOFF640032OFFONOFF1280064ONOFFOFF驱动器工作电流设定：表2.4驱动器工作电流设定表输出峰值电流SW1SW2SW30.3AONONON0.4AOFFONON0.5AONOFFON0.6AOFFOFFON1.0AONONOFF1.2AOFFONOFF1.5AONOFFOFF2.0AOFFOFFOFF驱动器接口信号描述：表2.5驱动器接口信号表名称功能PUL脉冲信号：上升沿有效，每当脉冲由低变高时电机走一步DIR方向信号：用于改变电机的转向，TTL电平驱动VCC光耦驱动电源EN使能信号：禁止或允许驱动器工作，低电平禁止A+电机A相A-电机A相B+电机B相B-电机B相AC1接入AC12-36或DC12-24V之间的任意值AC2接入AC12-36或DC12-24V之间的任意值2.1.4硬件电路连接驱动器与S3C6410接线S3C6410包含了187个多功能输入/输出端口管脚，这些管脚被分为（ProtA）GPA-（ProtQ）GPQ17个端口。端口的管脚均可以设置成输入或输出本次设计选用端口GPC端口，GPC包括管脚GPC0～GPC7选用GPC0～GPC5作为控制信号。步进电机选型为两相四线型42BYGH403其额定电流为1.65A因此需要驱动器，驱动器HST3525实现其输入接口为脉冲信号和转向信号，使能端悬空。用S3C2440驱动三台42BYGH403步进电机的物理连接图如图2.6所示：图2.6系统接线其中S3C6410的I/O输出高电平为3．3V为了能够驱动HST3525，需用3．3V转5V转换电路，其实现如图2.7所示当GPC0的输出是0的时候输出会被拉成5V左右当GPC0的输出时3．3V时由于三极管导通此时输出被拉低成0，因此在给出GPC的输出时还要注意将电平进行反转。图2.73.3V转5V电路图USERIO接口USERIO口为OK6410开发板的扩展口。（用到的IO口）GND - GNDSPIMOSIO3– GPC2SPICS0 - GPC3SPICLK0 - GPC1SPIMISCO0 - GPC0SPICS1 - GPC7SPIMISO1 - GPC4SPIMOSI1 - GPC6图2.8USERIO SPICLK1 - GPCUART串口电路本次设计使用UART接口实现RS-232通信的硬件电路。S3C6410的UART接口为LVTTL电平，逻辑“1”是高电平2~3.3V，逻辑“0”是低电平0~0.8V。而R-S232接口的电平范围是-15~+15V，采用负逻辑，即逻辑“1”为-3~-15V，逻辑“0”为+3~+15V。要使二者之间进行正常通信，就必须要通过一个电平转换电路将TTL高电平表示的“1”转换成RS-232的负电压信号，把TTL低电平表示的“0”转换成RS-232的正电压信号。在本设计中采用常见的电平转换芯片MAX202来实现电平转换，UART0的电平转换电路如图2.9所示。TXD0、RXD0分别连接S3C6410的GPA1、GPA0。RTSN0与CTSN0为自动流量控制，本次设计没有用到自动流量控制，在UNCON0寄存器中禁止自动流量控制。图2.9UART串口电路按键电路接有10K的上拉电阻，按下按键I/O口为低电平，GPNDAT寄存器数据为0。电路如图2.10所示。图2.10按键电路2.2三自由度Delta机器人位置分析2.2.1Delta机器人机构简介Delta机器人由静平台（上平台）、动平台（下平台）、3根主动杆、3个平行四边形从动支链组成（结构如图2.11）。基座平台的三边通过三条相同的运动链分别连接到运动平台的三条边上。每条运动链中有一个由四个球铰与杆件组成的平行四边形闭环，此闭环再与一个带转动关节的驱动臂相串联，驱动臂的一端固定在静平台上，在电动机的驱动下作一定角度的反复摆动。这三条运动链决定了运动平台的运动特性。运动平台不能绕任何轴线旋转，但可以在直角坐标空间沿x,y,z三个方向平移运动，即具有三个自由度[12]。分析该机构,容易知道该机构具有局部冗余自由度,即球铰之间的连杆可以绕自身轴转动，计算自由度时将四个球铰中的两个按虎克铰考虑，以便消除局部自由度的影响。图2.11Delta机器人机构图计算空间机构自由度Kutzbach-Grubler公式可知：F=6式中：n为机构杆件数；g为运动副个数；i−1gF=6×2.2.2位置反解分析求解位置反解即给定运动平台的中心点在基座坐标系中的坐标，求解基座平台的三个控制电机的旋转角度，也就是三个驱动臂对基座平台的张角。运动学逆问题的求解是机器人控制的关键，因为只有使各关节变量按反解中求得的值运动，才能使末端操作器达到所要求的位姿。为了方便求解三自由度平台的空间位置关系，研究平台的运动规律，需要将机构稍加改造。考虑到运动平台只有平动而无转动，相对静平台姿态固定，机构中所有平行四边形框架始终为平面四边形，不会扭曲为空间四边形。在此条件下，平行四边形左右两边的运动与上下两边中点的连线的运动完全相同。因此，在运动分析时，可以将机构精简为图2.12所示。固定平台是为以O为中心，动平台为以O'为中心。三根主动杆为图中的BiEi，长度均为Lb；从动杆为图中EiPi,长度均为La。首先，为了计算方便，建立运动模型图如图2.12所示。由图可以看出，在固定平台上建立坐标系O-XYZ，动平台上建立坐标系O图2.12结构示意图设，OBi=R，B其中，η=4i也可以得到点Pi在坐标系O'-X'P其中，η=4i根据几何学关系，则Eie假设矢量OO‘在坐标系O-XYZ中C0P因此，根据PiR+Lbsin(−Lbcos为运动学逆解公式。上式整理简化，得Aiti式中Ai，Bt因此，当给定机器人运动平台的位置根据下式直接可求出电机的输入，即驱动臂的张角。θ式(3)中的AiABCABCABC2.2.3位置反解数值算例通过上面的分析得到了Delta三自由度并联机器人的位置反解计算公式，下面就以本次设计的Delta机器人的机构参数进行实例计算。本次设计Delta机器人机构各参数为：R=42mm，r=18mm，La=243mm，Lb=120mm，动平台的位置(x,y,z)=(50,50,100)(mm),经计算得：A1=469.596 B1=177.205 C1=69.596A2=434.954 B2=-169.205 C2=34.954A3=211.137 B3=-148 C3=11.137θθθ

3控制系统实现3.1控制系统控制流程用户用户PC串口服务程序机械运动控制程序（中断内）坐标反解解算函数(x,y,z)=>(α,β,γ)步进电机驱动程序（定时中断内）步进电机驱动步进电机驱动步进电机驱动步进电机1步进电机2步进电机3机械结构反馈S3C6410判断步进电机运动方向与所需运动步数图3.1控制系统流程图工作总流程：用户输入坐标命令传递给解算函数，解算函数(x,y,z）->(α,β,γ)，经解算函数反解后将所需运转步数传递到串口，串口将命令更新保存在机器状态中。每2ms机械运动控制程序运行一次，判断步进电机还需运转步数及方向，传递给电机驱动，步进电机旋转相应角度，机械臂移动到对应坐标点。3.2S3C6410初始化S3C6410的启动代码的作用为硬件的初始化及调用C函数。硬件初始化流程如图3.2所示。StartStart跳转至reset关闭看门狗设置栈8K初始化时钟、DDR、串口代码重定位将程序从NANDFlash复制到DDR内存清除BSS段中断初始化打开中断，进入usermodeblmain()图3.2S3C6410初始化流程看门狗是S3C6410内的一个定时器，其作用是在CPU启动后，3s内若无任何对看门狗寄存器的操作将会强制复位系统。所以在硬件初始化是需要往0x7E004000（WTCON）地址写0，关闭看门狗。S3C6410内有8K的片内内存，上电后从0地址开始运行，但是本次设计的代码大于8K，程序无法完整复制至片内内存，需要将程序从NANDflash中复制到DDR内运行。上电后从NANDflash复制8K程序到片内内存，在这8K程序中，必须完成硬件初始化、DDR初始化和程序从NANDflash中拷贝到DDR中，这样才能保证S3C6410CPU程序可以跳转到DDR，保证程序的顺利进行，具体流程如图3.3所示。DDR内存初始化DDR内存初始化程序的重定位程序复制至DDR内存清除BSS段图3.3程序复制至DDRDDR内存的初始化在8K片内内存进行，还未进行重定位，只能用位置无关命令进行初始化。初始化包括使能时钟、预充电、自刷新，初始化完成后才能进入读写数据状态。程序重定位是把代码段、数据段复制到链接地址去，实现如下：adrr0,_start/*获得_start指令当前所在的地址:0*/ ldrr1,=_start/*_start的链接地址0x51000000*/ ldrr2,=bss_start/*bss段的起始链接地址*/ subr2,r2,r1程序从NANDflash复制到DDR内存用copy2ddr函数实现，在进行复制之前需要调用nand_init()函数对NANDflash进行初始化。在Linux系统中交叉编译得到的.bin文件是没有BSS段的，因此需要清除BSS段，BSS段主要存储未复制或值为’0’的全局变量。具体方法为向BSS段写’0’实现内存清零。clean_bss: clean_loop: ldrr0,=bss_start strr3,[r0],#4 ldrr1,=bss_end cmpr0,r1 movr3,#0 bneclean_loop cmpr0,r1 ldrpc,=on_ddr ldreqpc,=on_ddr中断初始化完成按键中断和UART串口中断的初始化，分别调用key_irq_init()和uart_irq_init()两个函数完成。还要对CPSR寄存器第7位和M[4:0]进行设置，如图3.4所示。第7位置’1’使能IRQ中断，设置M[4:0]进入用户模式。mrsr0,cpsrbic r0,r0,#0x9f/*清cpsr的I位,M4~M0*/orr r0,r0,#0x10msr cpsr,r0/*进入usermode*/图3.4CPSR寄存器格式3.3中断控制的实现开始开始中断初始化：irp_init()设置GPN引脚为外部中断。清除cpsr寄存器I位，打开中断开关，进入usermode。保存现场处理中断异bldo_irq按键调节PWM恢复现场发生中断分辨中断按键中断，调用ent0~3()UART中断，调用do_uart_irq()UART发送数据图3.5中断控制流程图按键中断实现驱动信号频率的调节，即调节步进电机的运转速度。每按一下按键，发生一次中断。对频率进行一定数值的调节（增加或减少）。UART中断实现串口数据的发送，当发送缓冲区数据少于16byte，发生中断，从环形缓冲区读取数据到发送缓冲区。按下按键或UART发送缓冲区少于16byte时发生中断。CPU进入中断模式，把之前保存的CPSR复制到SPSR_irq中，后r13、r14切换到r13_irq、r14_irq寄存器，把下一条指令存到r14(lr)_irq寄存器中。3.3.1保存现场如果不做保存处理，那麽即使以后能按断点地址返回到被中断程序，但由于环境被破坏，原程序也无法正确运行。 ldrsp,=0x54000000 sublr,lr,#4 stmdbsp!,{r0-r12,lr}/*lr就是swi的下一条指令地址*/3.3.2处理中断 S3C6410共有64个中断源。在通过VIC0INTENABLE、VIC0INTSELECT屏蔽后，可以读取IRQ中断状态寄存器VIC0IRQSTATUS的值便知中断是否有效，VIC0IRQSTATUS每一位对应0~31号中断源。VIC0ADDRESS为矢量地址寄存器，该寄存器包含当前有效中断的中断服务程序的地址，读这个寄存器就返回ISR的地址，然后便跳转到中断服务程序。在uart_irq_init()中VIC1VECTADDR5=uart_irq;//将UART中断处理函数地址赋值 在key_irq_init()中 VIC0VECTADDR0=eint0_3_irq; //处理函数地址赋值 VIC0VECTADDR1=eint4_11_irq;使用do_irq()函数分辨发生了哪个中断并跳转到中断处理函数。voiddo_irq(void){ inti=0; void(*the_isr)(void); if(VIC0IRQSTATUS) { the_isr=VIC0ADDRESS; the_isr(); EINT0PEND=0x3f;/*清中断*/ VIC0ADDRESS=0; } elseif(VIC1IRQSTATUS) { the_isr=VIC1ADDRESS; the_isr(); }}3.3.3恢复现场返回发生中断时的下一条指令地址。 ldmiasp!,{r0-r12,pc}^/*^表示把spsr恢复到cpsr*/3.4时钟初始化S3C6410的时钟整体框架如图3.6所示，在系统上电时输入时钟由Fin直通提供，锁相环并没有工作，因此，对时钟的配置一般在系统复位上电的boot阶段进行。图3.6时钟发生器结构框图3.4.1锁相环配置在配置锁相环之前都会通过向时钟源控制寄存器的CLK_SRC[2:0]位写’0’将系统时钟选为Fin直通模式。S3C6410有三分PLL，分别为APLL、MPLL、EPLL，APLL主要用于ARM时钟操作，MPLL用于主时钟操作，EPLL用于特殊用途。本次设计没有用到EPLL，只需完成对APLL于MPLL的配置。锁相环APLL、MPLL的输出频率由APLL_CON于MPLL_CON两个寄存器控制。APLL和MPLL的输出频率计算公式：F本次设计所使用的频率FOUT需要对APLL_CON寄存器进行设置：APLL_CON=((1<<31)|(266<<16)|(3<<8)|(1))MPLL为6410内部总线AXI、AHB、APB等提供时钟，设置方式同APLL。对MPLL_CON寄存器设置：MPLL_CON=((1<<31)|(266<<16)|(3<<8)|(1))3.4.2分频器的配置为获得不同的时钟满足不同功能模块的需求，时钟发生单元提供了若干个时钟分频器对锁相环输出的时钟进行分频处理。分频率通过时钟分频寄存器CLK_DIV0~CLK_DIV2确定。本次设计中并没有用到LCD、TV定标器等，只对CLK_DIV0进行设置。表3.1截取了本次设计中CLK_DIV0寄存器所需设置的位。本次设计中，ARMCLK=532MHz，HCLKX2=266MHz，HCLK=133MHz，PCLK=66.5MHz。具体实现在下一章详细解释。表3.1CLK_DIV0寄存器部分位CLK_DIV0位描述初始状态PCLK_RATIO[15:12]PCLK=HCLKX2/(PCLK_RATIO+1)0x1HCLKX2_RATIO[11:9]HCLKX2=HCLKX2IN/(HCLKX2_RATIO)0x0HCLK_RATIO[8]HCLK=HCLKX2/(HCLK_RATIO+1)0MPLL_RATIO[4]DOUTMPLL=MOUTMPLL/(MPLL_RATIO+1)0ARM_RATIO[2:0]ARMCLK=DOUTAPLL/(ARM_RATIO+1)0x0ARMCLK=DOUTAPLL/(ARM_RATIO+1)ARMCLK=532/(0+1)=532MHzHCLKX2=HCLKX2IN/(HCLKX2_RATIO+1)HCLKX2=532/(1+1)=266MHzHCLK=HCLKX2/(HCLK_RATIO+1)HCLK=266/(1+1)=133MHzPCLK=HCLKX2/(PCLK_RATIO+1)PCLK=133/(3+1)=66.5MHz需要向CLK_DIV0寄存器设置可对以上分频器进行设置：CLK_DIV0=(0)|(0<<4)|(1<<8)|(1<<9)|(3<<12)3.5串口控制本次设计采用通用异步串行收发器简称UART实现与上位机的通讯，S3C6410在与上位机的通讯中，设置字符幀的格式为1位起始位，8位数据位，无校验位，1位停止位。本次设计使用的是RS-232规范与目标机进行通讯，使用的是简单连接，如图3.7，TXD用于发送数据，RXD用于接收数据，GND给双方提供参考电平。本次设计并没有用到流量控制，且自动流量控制也不支持RS-232。图3.7简单方式通讯连线图3.5.1时钟单元选择本次设计UART时钟单元选择APB总线的时钟PCLK，PCLK=66.5MHz。通过配置UART通道控制寄存器UCON0的[11:10]位选择，系统上电后UCON0寄存器的初始状态就是选择PCLK，不用进行设置。UCON0=0x5|(1<<9);3.5.2配置波特率发生器串口通讯的波特率发生器是由波特率分频寄存器UBRDIV0与分频插槽寄存器UDIVSLOT0控制的。我们以DIV_VAL作为中间值对两寄存器的配置进行计算。DIV_VAL=UBRDIV0+(UDIVSLOT0中二进制'DIV_VAL=本次设计中，波特率选择115200bps，DIV_VAL=35.08。所以UBRDIV0=35，UDIVSLOT0=0x1。4.5.3串口中断控制串口中断，通过查询S3C6410芯片手册（如表3.2所示）可知，UART0中断号为37为中断寄存器VIC1，在串口中断初始化函数uart_irq_init()中使能中断，将中断处理函数uart_irq()地址赋给VIC1VECTADDR5。表3.2中断表中断号中断源描述组39INT_UART2UART2中断VIC138INT_UART1UART1中断VIC137INT_UART0UART0中断VIC1UFCON0寄存器设置发送缓冲区的阈值，UFCON0=0x07|(1<<6)设置为缓冲区数据小于16bytes时从DDR内存中填充数据。最后，UINTM0=0xF，关闭串口中断。发生中断时，处理函数判断环形缓冲区是否为空，若为空的禁止UART中断，若不为空则从环形缓冲区取出数据放到发送缓冲区去，发送数据。处理程序流程如图3.8：发生中断发生中断判断发送还是接收从RXFIFO取出数据Buffer{}是否为空Buffer[]取出数据放入TXFIFO禁止发送中断清除UART中断发送接收是否图3.8UART串口中断流程发送数据时，先用isFull()函数判断发送FIFO数据是否满，若不满用putData()函数将数据放到发送FIFO中，开启UART中断UINTM0&=~(1<<2)。3.6定时器设置S3C6410有5个32位定时器，这些定时器可以产生中断到ARM子系统，定时器T0、T1具有PWM功能，可以驱动外部I\O口。但是本次设计使用的是OK6410开发板，其具有PWM功能的GPF端并没有扩展口。因此，本设计采用的是内部定时器T2。每个定时器都有一个由定时器时钟驱动的向下计数的计数器，下计数器的初始值来自定时器缓冲计数器TCNTB2。当向下计数到“0”时，定时器向CPU请求中断，本轮计数完成，相应的TCNTB2又会重新装载，进入到下一轮的向下计数。比较寄存器TCMPB2决定PWM波的输出形状，当下计数器TCNTB2向下计数到和TCMPB2中的值相等时，输出电平发生翻转。当下计数器继续向下计数到“0”时，输出电平再次翻转并产生中断（如果中断使能）。逻辑框图如图3.9所示。图3.9定时器逻辑框图本次设计定时器的时钟源为PCLK，为了实现对步进电机的精确控制，对TCNTB2寄存器赋值val=PCLK/1000000–1。精确延时1微秒，频率为1000KHz，TCMPB2=(val>>1)，占空比为50%。voidusDelay(intduty){ unsignedintval=PCLK/1000000-1; /*设置时钟源*/ TCFG0&=~(0xff<<8); /*Timer2inputclockFrequency=PCLK/({prescalervalue+1})/{dividervalue}*/ TCFG0|=(0<<8); /*=66500000/(0+1)/1=66500000*/ TCFG1&=~(0xf<<8); TCFG1|=(0<<8); TCNTB2=val;/*频率为1000Hz*/ TCMPB2=(val>>1);/*占空比为50%*/ TCON&=~(0xf<<12);/*定时器2相应控制位清零*/ TCON|=(0xb<<12); TCON&=~(2<<12);/*清除手动更新位*/ while(duty--) { while(TCNTO2>=(val>>1)); while(TCNTO2<(val>>1)); }}3.7步进电机控制电机控制采用精确延时后反转I\O口电平产生PWM信号，GPC1、GPC4、GPC6为方向控制，高低电平控制正反转。GPC0、GPC3、GPC5输出PWM信号。电机控制函数如下：voidmoto1(intpul1,intdir1,intduty1) /*电机1控制*/{ unsignedinti; GPCDAT=0x00; GPCDAT|=(dir1<<1); /*GPC1控制电机1方向*/ for(i=0;i<pul1;i++) { GPCDAT|=(1<<3); /*GPC3脉冲输出*/ usDelay(duty1); //500Hz GPCDAT&=~(1<<3); usDelay(duty1); }}上位机经过坐标反解得到运动步数，通过串口发送给机械运动控制函数，函数判断各步进电机的方向与所需运动的步数。最后数据发送给电机驱动函数，完成机械运动。判断的原理：与前一次所走步数进行比较，若所需走的步数大于前一次的步数，则向下运动两者之差，否则向上运动两者之差，具体流程如图3.10。接收数据接收数据与前一次比较方向为0Motor(d1,0,duty)方向为1Motor(d1,1,duty)大小保存本次步数结束运动图3.10步数判断流程图3.8上位机控制程序上位机程序为VS2008写的MFC应用程序，输入反解坐标(x,y,z)T图3.11上位机界面3.8.1上位机串口模块串口通信使用VS2008下的MSComm控件。MSComm控件通过串行端口传输和接收数据，为应用程序提供串行通讯功能。MSComm控件在串口编程时非常方便，程序员不必去花时间去了解较为复杂的API函数，而且在VC、VB、Delphi等语言中均可使用[8]。MicrosoftCommunicationsControl（以下简称MSComm）是Microsoft公司提供的简化Windows下串行通信编程的ActiveX控件，它为应用程序提供了通过串行接口收发数据的简便方法，具体接收流程如图3.12。设置Byte数组加入接收编辑框对应字符串读缓冲区设置Byte数组加入接收编辑框对应字符串读缓冲区VARIANT型变量转换为ColeSafeArray型变量转换为Byte型数组将数组转换为Cstring型变量检查缓冲区更新编辑框显示接收数据有内容无内容开始图3.12上位机串口接收流程3.8.2位置反解计算模块关于Delta机器人空间位置坐标的反解在上一章已经进行了说明，输入X，Y，Z坐标后，点击“坐标反解”按钮，内部程序调用反解计算函数，流程如图3.13。坐标反解坐标反解UpdateData(TRUE)坐标反解是否有解结果赋值发送框UpdateData(FALSE)串口发送数据结束noyes图3.13坐标反解发送流程

4系统测试在系统完成后需要对系统进行测试，检查硬件和软件是否能够协调运行，并对系统出现的情况进行分析，看是否能够达到系统创作之初所设想的效果，如达不到则重新修改系统的硬件结构或者修改软件的程序部分，直到达到设计需要为止。本系统的测试思路为：首先从整体上划分出各功能模块，然后硬件和软件依次完成各个功能模块的测试，最后将各个模块联系起来对整个系统进行测试。1、机械结构的测试出现的问题：用手拖动动平台，看各步进电机能否正常转动，是否卡壳。测试中电机能正常转动无明显阻力，但是步进电机行星减速器齿轮间有间隙，摇臂有3°左右的摆动间隙。解决方法：采用加装拉簧的方法减小误差。2、S3C6410的GPIO口测试对S3C6410输出进行测试，系统运行时，对控制方向的GPC1、GPC4、GPC6三个引脚输出电压进行测试，正传时为3.3V，反转时为0V。再对输出占空比为50%的GPC3、GPC0、GPC5三个引脚输出电压进行检测，输出电压为1.6V左右，一切正常。3、电压转换电路测试出现问题：在S3C6410对GPC0引脚输出低电平，依次检测电压转换电路输出是否为5V，再令GPC0引脚输出高电平，检测输出是否为0V。测试中发现电压转换电路1、5、7三个引脚输出异常，输出电压始终为5V，猜测为三极管损坏。解决方法：经检测三极管发现三极管PN结击穿，更换8050三极管。4、整个系统测试出现问题：各模块间连接完毕。通电后驱动器与电源发出“嗡嗡”声，向系统输入坐标后步进电机抖动并发出啸叫声。立刻断电进行检测，步进电机发出啸叫主要由于驱动器采用高细分驱动，内部斩波频率为20KHz，PWM信号频率过高造成。解决方法：减低频率后啸叫消失，但电机仍然不转，经查阅资料确定为驱动电压不够，换24V10A开关电源后问题解决。根据测试中出现的问题，使用相应的解决方法后，整个系统运转正常，上位机输入目的坐标，点击坐标反解，得出反解结果，结果自动填入数据发送框，电机开始运动按键，Delta机器人运动到指定坐标点。

总结经过老师耐心细致的指导，经过近二个月的努力，本次毕业设计课题基于ARM单片机的联动控制告一段落。控制系统主要分为硬件设计和软件设计两个部分：硬件设计主要是把S3C6410、键盘控制模块、步进电机驱动模块、电压转换模块、电源模块、Delta机器人机械部分各个硬件功能模块及其它元件合理搭配并连接起来使其能够为软件运行提供一个硬件平台。软件设计主要是通过编写程序代码，实现对Delta机器人的控制。在系统上电复位后程序自动运行，上位机程序反解坐标，通过UART串口将数据传递给S3C6410控制Delta机器人，接受外部的键盘操作修改PWM信号频率，控制步进电机运动的转速。本系统具有相当的实用功能,输入坐标，Delta机器人能运动到指定坐标点，能基本符合实际应用需求，本次设计由于设计时间较短，个人能力以及精力等因素的限制，加之设计经验的不足，该系统还有许多不尽如人意的地方。该系统未能完全的实现设计的所有功能。如：不能实现三个步进电机的同时运动，没有完成对速度的解算，机器人的精度有待进一步提高。在把理论设计转换成实物的整个过程，如：电路设计、分析计算、画电路图、焊接电路、检查调试、软件流程控制设计分析、编写调试软件、烧写软件到整个软硬件系统的调试，最后直到系统完成。其中整个系统的前期准备是首先必须做到位的，如控制什么、用什么控制、得到什么结果，进而对各部分应选择具体的芯片作进一步的考虑，以使系统得到最优的表现。通过本课题，一方面我在查阅资料的基础上，对步进电机的控制有一定的了解，掌握其控制系统的分析方法与实现方法,能对单片机外围电路设计进行系统学习与掌握，对S3C6410裸机开发有进一步的了解；另一方面，在设计步进电机控制系统的硬件电路，控制程序和相应的电路图时，应充分运用说学知识，善于思考，琢磨，分析。

参考文献[1]韦东山．嵌入式Linux应用开发完全手册[M]．北京：人民邮电出版社，2008.17~20[2]汪成义．ARM嵌入式原理与应用[M]．北京：航空航天大学出版社，2011.105~130[3]周立功．ARM嵌入式系统基础教程[M]．(第2版)．北京：航空航天大学出版社，2008.115~120[4]丛爽、尚伟伟．并联机器人：建模、控制优化与应用[M]．北京：电子工业出版社，2010.168~180[5]周立功、张华．深入浅出ARM7：LPC213X\214X[M]．北京：航空航天大学出版社，2005.250~280[6]王槐斌、吴建国、周国平．电路与电子简明教程[M]．(第2版)．武汉：华中科技大学出版社，2011.89~96[7]李晶皎、李景宏、曹阳．逻辑与数字系统设计[M]．北京：清华大学出版社，2008.150~154[8]郑莉、董渊、何江舟．C++语言程序设计[M]．(第4版)．北京：清华大学出版社，2010.120~125[9]刘乐善．微型计算机接口技术及应用[M]．武汉：华中科技大学出版社，2011.188~190[10]秦友淑、曹化工．C语言程序设计教程[M]．(第2版)．武汉：华中科技大学出版社，2002.110~115[11]梁香宇、牛志刚．三自由度Delta并联机器人运动学分析与工作空间求解[J]．太原理工大学学报，2008.30~36[12]梁香宇．Delta机器人运动学建模及仿真[J]．太原理工大学学报，2008.10~20[13](美)KennethAReek．PointersonC[M]．NewYork:McGraw-Hill,1997.20~26[14]（美）BruceEckel著．C++编程思想．刘综田等译．北京：机械工业出版社，2000.60~70[15]（美）WilliamFord等著．数据结构C++语言描述（第2版）．陈君译．北京：清华大学出版社，2003.45~63

致谢本次论文的写作过程中，从论文的选题、初稿的审阅修改到论文的最终完成，迄今，亦几近尾声，心情挺激动的。从刚开始对其无论是开发环境还是Delta机器人的理解都知之甚少，到如今有了一定的了解，从各个方面，我都觉得受益匪浅。每次在运行我们的劳动成果时，心中也觉得喜悦，觉得珍惜。毕业论文是对学生大学阶段学习知识的总结，也是对学生分析问题、解决问题能力的综合考察。在本次毕业设计中，我首先要感谢教过我的每一位老师，是你们将我领入了计算机科学的大门，并对我的学习给予了很大的帮助，使我在毕业设计中有了一定的基础和认识。同时，我从指导老师余老师身上学到了很多东西。在我毕设期间，余老师指导和帮助对我完成毕设非常重要。在开发过程中，我遇到了很多困难，经常程序因此而卡住，令我非常头疼，不过最终都通过同学的帮助，老师的指导和我自己查阅资料上网答疑等方式得以成功的解决。因此，我要感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多素材，还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。

由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正。最后，真诚的说声，谢谢各位。附录资料：不需要的可以自行删除实木地板面层施工工艺标准目录1适用范围 22施工准备 22.1技术准备 22.2材料要求 22.3机具设备 32.4作业条件 33施工工艺 43.1工艺流程 43.2施工要点 43.3季节性施工 84质量标准 84.1主控项目 84.2一般项目 95成品保护 106应注意的质量问题 117质量记录 118安全、环保措施 128.1妥全操作要求 128.2环保措施 12

实木地板面层施工工艺标准1适用范围本规范适用于建筑装饰工程中实木地板面层的施工。2施工准备2.1技术准备2.1.1实木地板的质量应符合规范和设计要求，在铺设前，应得到业主对地板质量、数量、品种、花色、型号、含水率、颜色、油漆、尺寸偏差、加工精度、甲醛含量等验收认可。2.1.2认真审核图纸，结合现场尺寸进行深化设计，确定铺设方法、拼花、镶边等，并经监理、建设单位认可。2.1.3根据选用的板材和设计图案进行试拼、试排，达到尺寸准确、均匀美观。2.1.4选定的样品板材应封样保存。提前做好样板间或样板块，经监理、建设单位验收合格。2.1.5对操作人员进行安全技术交底。铺设面积较大时，应编制施工方案。2.2材料要求2.2.1实木地板：实木地板面层所采用的材料，其技术等级和质量应符合设计要求，含水率长条木地板不大于12％，拼花木地板不大于10％。实木地板面层的条材和块材应采用具有商品检验合格证的产品，其产品类别、型号、适用树种、检验规则及技术条件等均应符合现行国家标准《实木地板块》GB／T15036．1－6的规定。2.2.2木材：木龙骨、垫木、剪刀撑和毛地板等应做防腐、防蛀及防火处理。木龙骨要用变形较小的木材，常用红松和白松等；毛地板常选用红松、白松、杉木或整张的细木工板等。木材的材质、品种、等级应符合现行国家标准《木结构工程施工质量验收规范》（GB50206－2012）的有关规定，铺设时的含水率不大于12％。拚花木地板的长度，宽度和厚度均应符合设计要求。双层板下的毛地板、木地板面下木搁栅和垫木均要做防腐处理，其规格、尺寸应符合设计要求。2.2.3硬木踢脚板：宽度、厚度应按设计要求的尺寸加工，其含水率不大于12％，背面满涂防腐剂，背面应满涂防腐剂，花纹和颜色应力求与面层地板相同。2.2.4其他材料：防腐剂、防火涂料、胶粘剂、8#～10#。镀锌铅丝、50～100mm钉子(地板钉)、扒钉、角码、膨胀螺栓、镀锌木螺钉、隔声材料等。防腐剂、防火涂料、胶粘剂应具有环保检测报告。2.2.5地面所用材料应符合国际《民用建筑工程室内环境污染控制规范》（GB50325－2010）2.3机具设备2.3.1机械：多功能木工机床、刨地板机、磨地板机、平刨、压刨、小电锯、电锤等。2.3.2工具：斧子、冲子、凿子、手锯、手刨、锤子、墨斗、錾子、扫帚、钢丝刷、气钉枪、割角尺等。2.3.3计量检测用品：水准仪、水平尺、方尺、钢尺、靠尺等。2.4作业条件2.4.1顶棚、墙面的各种湿作业已完，粉刷干燥程度达到80％以上。2.4.2地板铺设前应清理基层，不平的地方应剔除或用水泥砂浆找平。2.4.3墙面已弹好标高控制线(+500mm)，并预检合格。2.4.4门窗玻璃、油漆、涂料已施工完，并验收合格。2.4.5水暖管道、电气设备及其他室内固定设施安装完，上、下水及暖气试压通过验收并合格。2.4.6房间四周弹好踢脚板上口水平线，并已预埋好固定木踢脚的木砖（必须经过防腐处理）。2.4.7凡是与混凝土或砖墙基体接触的木材，如木搁栅、踢脚板背面、地板地面、剪力撑、木楔子、木砖等，均预先涂满木材防腐材料。2.4.8木地板采用空铺法时，按设计要求的尺寸砌好地垄墙，每道墙预留120mm×120mm通风孔2个，并预埋好铁丝，墙顶抹一层防水砂浆。2.4.9实木地板采用实铺法时，预先在垫层内预埋好铁丝。3施工工艺实木地板按构造方法不同，有“实铺”和“空铺”两种。“实铺”木地板，是木龙骨铺在钢筋混凝土板或垫层上，它是由木龙骨、毛地板及实木地板面层等组成。“空铺”是由木龙骨、剪刀撑、毛地板、实木地板面层等组成，一般设在首层房间。采用“空铺”法当龙骨跨度较大时，应加设地垄墙，地垄墙顶上要铺防水卷材或抹防水砂浆及放置垫木。3.1工艺流程基层清理测量弹线→安装木龙骨→铺钉毛地板→铺实木地板面层→刨平、磨光→安装木踢脚板→油漆、打蜡→清理木地板面3.2施工要点3.2.1基层清理、测量弹线：对基层空鼓、麻点、掉皮、起砂、高低偏差等部位先进行返修，并把沾在基层上的浮浆、落地灰等用錾子或钢丝刷清理掉，再用扫帚将浮土清扫干净。待所有清理工作完成后进行验收，合格后方可弹线。3.2.2安装木龙骨实铺法：楼层木地板的铺设，通常采用实铺法施工，见图。图实铺法(1)先在基层上弹出木龙骨的安装位置线(间距不大于400mm或按设计要求)及标高，将龙骨（断面呈梯形，宽面在下）放平、放稳，并找好标高，再用电锤钻孔，用膨胀螺栓、角码固定木龙骨或采用预埋在楼板内的钢筋(铁丝)绑牢，木龙骨与墙间留出不小于30mm的缝隙，以利于通风防潮。木龙骨的表面应平直。若表面不平可用垫板垫平，也可刨平，或者在底部砍削找平，但砍削深度不宜超过10mm，砍削处要刷防火涂料和防腐剂处理。采用垫板找平时垫板要与龙骨钉牢。(2)木龙骨的断面选择应根据设计要求。实铺法木龙骨常加工成梯形(俗称燕尾龙骨)，这样不仅可以节省木材，同时也有利于稳固。也可采用30mm×40mm木龙骨，木龙骨的接头应采用平接头，每个接头用双面木夹板，每面钉牢，亦可以用扁铁双面夹住钉牢。(3)木龙骨之间还要设置横撑，横撑的含水率不得大于18﹪，横撑间距800mm左右，与龙骨垂直相交，用铁钉固定，其目的是为了加强龙骨的整体性。龙骨与龙骨之间的空隙内，按设计要求填充轻质材料，填充材料不得高出木龙骨上表皮。空铺法：见图(1)空铺法的地垄墙高度应根据架空的高度及使用的条件计算后确定，地垄墙的质量应符合有关验收规范的技术要求，并留出通风孔洞。(2)在地垄墙上垫放通长的压沿木或垫木。压沿木或垫木应进行防腐、防蛀处理，并用预埋在地垄墙里的铁丝将其绑扎拧紧，绑扎固定的间距不超过300mm，接头采用平接，在两根接头处，绑扎的铅丝应分别在接头处的两端150mm以内进行绑扎，以防接头处松动。(3)在压沿木表面划出各龙骨的中线，然后将龙骨对准中线摆好，端头离开墙面的缝隙约30mm，木龙骨一般与地垄墙成垂直，摆放间距一般为400mm，并应根据设计要求，结合房间的具体尺寸均匀布置。当木龙骨顶面不平时，可用垫木或木楔在龙骨底下垫平，并将其钉牢在压沿木上，为防止龙骨活动，应在固定好的木龙骨表面临时钉设木拉条，使之互相牵拉。图空铺法(常用于首层)(4)龙骨摆正后，在龙骨上按剪刀撑的间距弹线，然后按线将剪刀撑钉于龙骨侧面，同一行剪刀撑要对齐顺线，上口齐平。3.2.3铺钉毛地板：实木地板有单层和双层两种。单层实木地板是将条形实木地板直接钉牢在木龙骨上，条形板与木龙骨垂直铺设。双层是在木龙骨上先钉一层毛地板，再钉实木条板。毛地板可采用较窄的松、杉木板条，其宽度不宜大于120mm，或按设计要求选用，毛地板的表面应刨平。毛地板与木龙骨成30°或45°角斜向铺钉。毛地板铺设时，木材髓心应向上，其板间缝隙不大于3mm，与墙之间应留10～20mm的缝隙。毛地板用铁钉与龙骨钉紧，宜选用长度为板厚2～2．5倍的铁钉，每块毛地板应在每根龙骨上各钉两个钉子固定，钉帽应砸扁并冲进毛地板表面2mm，毛地板的接头必须设在龙骨中线上，表面要调平，板