真彩色噴頭協(xié)調運動與噴墨控制系統(tǒng)的設計與實現.pdf

1、隨著平面噴繪技術的成熟，噴墨技術開始從平面延伸到三維。南開大學進行了三維噴繪機器人原理機的研究，該原理機存在精度不夠高、作業(yè)空間較小、每次只能噴一種顏色等問題。原因主要在于下位機控制系統(tǒng)性能不足，為此，本文重點研究三維噴繪機器人下位機的控制，設計并實現了真彩色噴頭協(xié)調運動與噴墨控制系統(tǒng)。
　　 本文根據三維噴繪機器人系統(tǒng)架構，將噴頭協(xié)調運動與噴墨控制作為獨立的子系統(tǒng)，由上位機通過以太網統(tǒng)一控制，并具有兩級同步機制。三維噴繪作業(yè)過

2、程中噴頭必須緊貼模型表面運動，這就要求噴頭具有上下運動的自由度，比平面噴繪運動復雜得多。本文設計了滿足三維噴繪作業(yè)需求的機械結構，搭建了基于PMAC的七軸運動控制平臺，并在此基礎上結合運動程序，實現四色噴頭協(xié)調運動。本文設計了獨特的噴頭橫向定位方法，利用位置觸發(fā)信號作為噴頭運動與噴墨控制之間的同步脈沖。研究了噴頭的工作原理，設計了基于FPGA的真彩色噴墨控制系統(tǒng)。在FPGA中搭建SOPC硬件平臺，并設計了噴墨控制驅動板直接驅動噴頭。設計

3、了具有自主知識產權的噴頭控制IP核opb_oj64和相應的驅動程序，完成處理器與噴頭之間的時序交互。移植Xilkernel操作系統(tǒng)和LwIP網絡協(xié)議，并設計了噴墨控制程序，在FPGA中搭建TCP服務器，接收上位機的噴墨數據和任務級噴墨命令，最終實現對噴墨過程的控制。將噴頭協(xié)調運動與噴墨控制系統(tǒng)集成到三維噴繪機器人工程樣機中，作為下位機控制系統(tǒng)的核心。最后，設計了一系列實驗驗證系統(tǒng)性能，結果表明，本文設計的系統(tǒng)能夠滿足三維噴繪速度、精度和