焊机焊缝跟踪装置机构及控制设计

、小车车厢铸造箱体的主要结构尺寸车厢长为413.7mm,宽为150mm，高150mm涡轮蜗杆减速箱箱体壁厚：取=12.28，其中a=232车厢底座的凸缘厚度：联轴器的选择与计算高速轴输入端的联轴器计算转矩=,查表,=1.5，查表选用弹性套柱校型联轴器，材料为35钢，许用转矩，许用转速标记TL8联轴器42114(GB1096-79)选键，装联轴器处的轴径为30mm,,选用键1270GB1096—79对键的强度进行校核，键同样采用45钢。键的工作长度，按公式的挤压应力合格。所以高速级选用的联轴器为TL8联轴器42114GB4323—84，所用的联结键为1270GB1097—79低速轴输出端的联轴器根据低速轴的结构尺寸以及转矩，选用联轴器TL11联轴器63114GB4323—84，所用的联轴键为1890GB1096—79，经过校核计算，选用的键是符合联结的强度要求的，具体的计算过程与上面相同。小车车轮几何尺寸的设计根据焊接小车在实际场合的应用以及结合小车车厢的几何尺寸，确定小车后轮的直径大小为D1=130mm,前轮的直径大小为D2=110mm.蜗轮蜗杆减速器的润滑减速器中涡轮和轴承都需要良好的润滑，起主要目的是减少摩擦磨损和提高传动效率，并起冷却和散热的作用，另外，润滑油还可以钢制零件锈蚀和降低减速器的噪声和振动等。本设计选取润滑油温度t=40°C时的蜗轮蜗杆油，涡轮采用浸没润滑，浸油深度约为1个螺牙高，但油面不应高于蜗杆轴承最低一个滚动体中心。第四章单片机控制系统按照安装位置和控制功能，可以讲设计分为五部分：传感器线路，CRT显示及控制线路，步进电机驱动电路，光线控制线路和电源。传感器线路和光线系统一起构成本系统的传感器，其他部分在控制台内。整个系统采用两个单片机进行控制，及在传感器线路和CRT显示及控制线路中各装备一套8031系统。他们各自独立工作，通过串行口进行数据通讯和协调动作，由于在协调动作时，以传感器线路中的8031为主，所以称之为主机，所以另一片8031为从机。省去从机并不影响主机的动作，只是当主机查询到从机不存在时，自己输出步进电机控制信号。1.硬件系统配置装置传感器线路传感器线路光源光源传感器CRT显示及控制线路（可选项）CRT显示及控制线路（可选项）光源控制线路步进电机1步进电机步进电机驱动电路步进电机2步进电机2电源电源控制台硬件系统配置装置示意图2.传感器线路传感器线路是硬件中的关键部分，它的好坏，直接影响着跟踪的总体质量。它的主要作用是用来完成信息的采集、处理、显示(LED显示)、系统监控和操作输入等工作。当未选用CRT显示及控制部分时，它还会自动输出步进电机控制信号。图5.2是这部分线路的示意框图，它主要由下述的四部分电路组成:主机8031小系统、CCD及其驱动电路、信号预处理电路和外设接口及外设电路。P1-78031系统P1-78031系统P3-0P3-1P3-2P3-4信号预处理电路CDD及驱动电路信号预处理电路CDD及驱动电路控制线I/O接口及处理电路DBI/O接口及处理电路通讯线控制线（当不采用从机时，此为步进电机信号输出口）传感器线路框图2.1主机8031小系统这部分是整个跟踪系统的指挥中心，而且还承担着信息的采集处理等工作。我们选用了80C31单片机芯片，配以16KEPROM、2K外部RAM，组成了一个8031小系统。3.CDD及其驱动电路电荷祸合器件(eharge一eoupleddeviees)简称CCD，是1970年在MOS工艺基础上发展起来的新型半导体器件，它与以前在热平衡状态下工作的双极和单极的半导体器件相反，是一种在非平衡状态下依靠势井转移电荷信息的，具有独特工作机构的器件，主要有三个方面的用途:摄像、信息处理、信息存储。下面就简要介绍一下它作为摄像器件时的工作原理。简单说来，CCD是一种金属一氧化物一半导体(MOS)结构，是由为数众多的MOS电容器按序排列成规则阵列。当透镜将来自景物的光聚焦到CCD的光敏面上时，在CCD内部就产生了一幅由电荷包组成的图案，电荷包的大小与景物的光照强度成正比。此时，若在CCD电极上施加适当的时钟电压，那么就会在半导体和绝缘层的界面上造成“深井”一“势井”。此时，光生信号电荷包就滚入“势井”中存储起来。若在相邻电极上施加适当的时钟电压，在该电极下又会出现不同深度的“势井”，于是光生电荷包就会从原来的势井中转移到这个势井中。依次类推，电荷包就从CCD阵列的一端依次转移到另一端。如在CCD输出端加上显示装置，这种经CCD转移的电荷包就被放大显示在显示器上，从而得到一副与原来景物相同的画面，于是完成了摄像过程。因此，CCD图像传感器实质上是一种能进行光电转换，并将转换后的信号电荷作短暂存储后再转移的新型模拟移位寄存器。CCD从光敏单元的排列上可分为线阵CCD和面阵CCD。我们采用的是硅衬底的线阵CCD，它的光谱响应范围为0.4一1.1pm，对近红外光有较好的响应性，可以很好地利用有效光。CCD驱动电路我们选用的是国产256xl线阵CCD，由于生产单位提供的驱动电路较为复杂，器件多，体积大，而且与其它线路及计算机的协调动作也有一定的困难，不适移植到本系统中，所以我们专门设计了CCD驱动电路。驱动CCD需要一组直流源和六个时钟脉冲。这六个时时钟脉冲是:转移时钟。x、复位时钟中R、三相传输驱动时钟(中1、中2、中3)以及胖零时钟。i。我们设计的CCD驱动电路如图5.3所示。六个时钟脉冲由8031的软件发生、Pl口输出。经过芯片74HC245整形，驱动能力放大后，送去驱动CCD。考虑到不同芯片的差异性和为了使CCD。＋5v＋5v＋5v＋5v12345678910DIRVdcA1B1A2B2A3B3A474HC245B4A5B5A6B6A7B712345678910DIRVdcA1B1A2B2A3B3A474HC245B4A5B5A6B6A7B7A8B8GNDGOSOS­D3VpG3OSOSΦXG2ΦIG1ΦRCCDODΦ3OGΦ2RGZ1OD­OSOS­D3VpG3OSOSΦXG2ΦIG1ΦRCCDODΦ3OGΦ2RGZ1OD­VmOG­P1-7P1-6P1-5P1-4P1-3P1-2P1-1P1-0＋5v＋5vCDD驱动电路4.步进电机驱动电路步进电机驱动电路，是主要用来放大来自控制系统的步进电机控制信号，使之达到驱动步进电机要求的电路。在功率放大中，采用了MOS管。另外，为了提高系统的可靠性，用光电祸合器进行了线路隔离。我们采用的是两个三相六拍式步进电机。这部分电路的电路图如图5.7所示。40v40vv＋15v＋15v至步进电机的A1至步进电机的A1A1光电耦合器A1光电耦合器B1步进B1C1电机C1A2控制A2B2信号B2C2C2步进电机驱动电路电源电源，主要是由几组稳压器组成，采用的基本上都是典型电路，在此不多作介绍了，只是为了克服供电系统的杂波干扰和电涌冲击，在某些部分加上了低通滤波器。本章小结我们设计的电路系统具有下述特点:1.抗干扰性能强，工作可靠;2.系统整体同步性好，易于控制;3.系统较为简单，功能强;4.系统设计为模块结构，便于改进与维修

第五章总结与展望一、总结在将近半年的时间里，我针对我的课题“单片机控制的焊接小车系统设计”展开了一系列调研，完成了毕业设计，基本达到了当初的设计目的以及设计任务书中的要求。在设计过程中，通过大量的文献查询和老师的启发，使我对本课题及相关的知识有一定的了解，尤其对单片机应用于焊接设备的知识有了较深入的了解，为今后的工作和学习打下了一个良好的基础，使自己能将所学真正应用到实际工作中；通过查阅文献资料，使我巩固了所学的书本知识，扩大了知识视野，增长了见识；通过本次设计，使自己真正学会了独自解决问题的方法，这将使我受益终身。在设计中得到李卫老师的悉心指导。他对学生要求严格，同时真诚地关心、帮助每一位同学，他和同学亦师亦友的关系使我们在轻松的氛围中完成了工作，学到了知识。他注重对学生各方面能力的培养，能耐心细致的对我们进行指导，在此对李老师表示深深的谢意。对于设计内容总结如下：

首先我重新复习了一遍单片机的知识，在此基础上，我也进行了有针对性的深入学习；在设计减速