LabVIEW的压缩机壳体仿形焊接控制系统设计
LabVIEW的压缩机壳体仿形焊接控制系统设计[20191207124702]
摘要
随着技术的发展，对焊接工艺的测试也提出了更高的要求，一般指针仪表加示波器的测试方式已满足不了焊接过程分析的要求，以LabVIEW为代表的虚拟仪器(Virtual Instrument，简称VI)它将传统仪器由硬件实现的数据分析处理与显示功能，改由功能强大的PC计算机及其显示器来完成。并且在焊接领域已得到了应用广泛。
本文以LabVIEW为核心，结合GTS运动控制模块完成焊接控制系统设计，重点研究内容包括：（1）焊接控制系统整体硬件设计；（2）焊接控制系统软件设计；（3）在自动运行状态下显示焊接压缩机壳体的焊接轨迹。利用LabVIEW设计焊接控制程序。使用LabVIEW设计的焊接控制系统的人机交互界面对焊接控制更方便、高效。通过实践证明，基于LabVIEW的压缩机壳体的仿形焊接技术已经应用于企业的生产一线。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:LabVIEW子面板GTS运动控制
目 录
1.绪论 1
1.1 本课题研究的目的和意义 1
1.2 LabVIEW在焊接国内的研究进展 2
1.3 本文的主要工作和内容安排 4
2. GTS运动控制器和子面板 5
2.1 GTS运动控制 5
2.2 子面板 6
2.3 GTS系列运动控制器 8
3.焊接系统的方案设计 13
3.1 元件选型及技术要求 13
3.2 工艺流程 14
3.3 主要元器件配置表： 15
3.4 焊接控制系统的总体设计图 15
4.焊接系统的硬件设计 17
4.1 焊接控制系统的硬件设计思路 17
4.2 焊接系统的总体原理图 17
4.3 故障报警硬件设计 21
5焊接系统的软件设计 23
5.1 系统的总体框架与设计 23
5.2 焊接控制人机交互系统设计 25
5.2.1 伺服使能界面设计 26
5.2.2 自动运行界面设计 26
5.2.3 手动运行界面设计 28
5.2.4 参数设置界面设计 28
5.3 运动控制设计 30
5.4 故障报警 38
5.5 仿真结果与分析 39
6.结语与展望 41
6.1 结语 41
6.2 展望 41
参考文献： 42
致谢 43
1.绪论
1.1 本课题研究的目的和意义
随着计算机技术的日新月异，传统仪器仪表技术逐渐开始向计算机化的方向靠拢。虚拟仪器是20世纪90年代提出的新概念，是现代计算机技术，仪器技术及其他新技术完美结合的产物。虚拟仪器仪表技术的提出与发展，是21世纪自动化检测技术，电子测量技术，仪器仪表等高科学技术含量领域的一个重要发展方向。利用虚拟仪器仪表技术构建的体系，来取代旧式的仪器仪表设备，不仅能够满足一般性的实验教学的任务，削减大量不必要的开支，减少实验室的建设运营成本，而且可以提高教学质量和教学效率以及科学研究的质量和效率。
近年来，随着工业技术的蓬勃向前，现代焊接生产对焊接的质量也提出了愈来愈高的要求，要保证焊接质量能够满足工业生产的要求就必须确保焊接过程的相关参数满足要求，比如电流和电压达到质量要求，以及其他焊接相关参数的相对稳定性。这也自然对焊接技术的研究与开发提出来更高的标准，运用先进且简单易懂的仪器仪表对焊接的进程进行必要的分析和控制也就显得特别的重要。也就是说在工厂的实际生产过程中，需要对焊接过程进行实时监控以获取实时的焊接情况，对焊接过程的关键参数要进行实时的记录，以便技术人员能够对焊接过程中存在的问题进行分析并改进生产技术；并且这也是现代化车间生产的一种先进的管理方式，为生产过程记录了详细且有参考价值的数据档案，方便未来的生产需求。
伴随着科学技术的突飞猛进，现代化的工业生产技术也不断向前发展，企业对焊接过程的关键参数的检测如相关电压电流的检测也提出了更高的要求，一般传统的指针式的仪器仪表加示波器的测试方式已满足不了焊接过程对高精度的测量分析的要求，而且焊接技术又具有它自身的独特性，焊接控制系统的研究人员和焊接设备仪器的使用人员之间的沟通更也更加困难，此外研究人员使用传统的高级语言（如VB，VC等）进行编程往往会感到无法满足企业的实际生产需要，因此，一直在寻求满足焊接设备特殊要求的专用仪器。
以LabVIEW为代表的虚拟仪器(Virtual Instrument，简称VI)是仪器技术与计算机技术深层次结合的产物，它将传统仪器必须由硬件实现的数据分析处理与显示功能，改由功能强大的PC计算机及其显示器来完成。
LabVIEW使用图形化编程方式，设计人员不需要写任何文本格式的代码，并且该软件提供了一个功能强大的数据采集库函数功能，这个数据采集函数库具有丰富的分析和保存功能，并且包含大多数功能的仪器总线标准，支持多种不同类型的数据采集其中包含RS - 232 / 485，VXI，GPIB，PXI，软件具有强大的网络功能，支持常用的网络协议，促进了网络的发展，远程测量和控制仪表的研究。可以实现快速发展，数据收集，分析，控制等诸多功能。
本设计选用国内外较为先进的虚拟仪器软件LabVIEW软件，掌握基于LabVIEW虚拟仪器的基本概念和图形化编程语言的基本知识，掌握LabVIEW在子面板的使用方法比如显示和删除属性的使用方法，掌握运动控制函数库的使用方法，掌握各个运动控制子VI的程序的编写和调用以及各种循环的基础及实际应用。其中，焊接控制所使用的运动控制器是固高公司开发的的GTS运动控制器系列。固高科技有限公司生产的这个系列运动控制器，可实现高速的点对点的运动控制。DSP和FPGA构成了该运动控制器的核心部件，该运动控制器能够实现高性能的控制计算。它适用于广泛的应用领域，包括机器人、数控机床、木工机械、印刷机械、装配线、电子加工设备、激光加工设备和PCB钻铣设备等。GTS-400-PV(G)-PCI系列运动控制器以IBM系列计算机及其兼容机为主机，提供标准的PCI总线的产品。运动控制器提供了包括C语言等函数库和Windows动态链接库，能够实现复杂的控制功能。用户将能够整合这些控制函数，和用户自身的数据系统共同构建出所需要的控制界面，数据处理、界面显示等，根据控制系统的具体应用要求，以适应各种不同应用领域的要求。
1.2 LabVIEW在焊接中的研究进展
LabVIEW在电阻点焊应用的主要是各种参数采集和电阻焊质量有关的。用于电弧焊接主要采用高精度的LabVIEW控制，实现有效的采集和分析的电流的快速变化，高采样率的电压信号的数据采集，2006年哈尔滨工业大学的常迎春利用LabVIEW作为平台，开发出一套适合于工业现场使用的数字化电阻点焊数据采集系统。硬件控制系统选用“传感器+单片机+计算机”的方式建立点焊的数据采集控制系统。首先，利用基于C8051F020单片机的实现能够实现焊接电流的采集，电压采集，电极间的电压采集，原端电流及副边电流的采集，然后使用LabVIEW软件通过TCP/IP协议实现计算机和单片机的网络通讯，完成数据的收集、传输和处理。
2006年南京理工大学的杨燕设计开发了焊接过程实时监测与质量分析系统。她采用的数据采集卡是由台湾研华公司开发的PCI-171l型数据采集卡，软件部分使用LabVlEW来编写，来完成模拟示波器、文件保存及调用、信号分析、数据库连接和网络发布等五大功用模块。拥有实时采集及实时显示焊接过程电参数波形变化的功能；可对种类不同的焊接过程进行稳定性方面的分析。可以以文件的形式，也可以使用数据库的形式存储焊接的过程信息，此外，该系统还能够进行焊接信息的网络发布，并且系统运行稳定，采集的数据准确可靠。实验结果表明：通过收集到的实验数据，技术人员能够对焊接过程进行较为精确的分析，并能够对焊接的过程进行必要的改进。
摘要
随着技术的发展，对焊接工艺的测试也提出了更高的要求，一般指针仪表加示波器的测试方式已满足不了焊接过程分析的要求，以LabVIEW为代表的虚拟仪器(Virtual Instrument，简称VI)它将传统仪器由硬件实现的数据分析处理与显示功能，改由功能强大的PC计算机及其显示器来完成。并且在焊接领域已得到了应用广泛。
本文以LabVIEW为核心，结合GTS运动控制模块完成焊接控制系统设计，重点研究内容包括：（1）焊接控制系统整体硬件设计；（2）焊接控制系统软件设计；（3）在自动运行状态下显示焊接压缩机壳体的焊接轨迹。利用LabVIEW设计焊接控制程序。使用LabVIEW设计的焊接控制系统的人机交互界面对焊接控制更方便、高效。通过实践证明，基于LabVIEW的压缩机壳体的仿形焊接技术已经应用于企业的生产一线。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:LabVIEW子面板GTS运动控制
目 录
1.绪论 1
1.1 本课题研究的目的和意义 1
1.2 LabVIEW在焊接国内的研究进展 2
1.3 本文的主要工作和内容安排 4
2. GTS运动控制器和子面板 5
2.1 GTS运动控制 5
2.2 子面板 6
2.3 GTS系列运动控制器 8
3.焊接系统的方案设计 13
3.1 元件选型及技术要求 13
3.2 工艺流程 14
3.3 主要元器件配置表： 15
3.4 焊接控制系统的总体设计图 15
4.焊接系统的硬件设计 17
4.1 焊接控制系统的硬件设计思路 17
4.2 焊接系统的总体原理图 17
4.3 故障报警硬件设计 21
5焊接系统的软件设计 23
5.1 系统的总体框架与设计 23
5.2 焊接控制人机交互系统设计 25
5.2.1 伺服使能界面设计 26
5.2.2 自动运行界面设计 26
5.2.3 手动运行界面设计 28
5.2.4 参数设置界面设计 28
5.3 运动控制设计 30
5.4 故障报警 38
5.5 仿真结果与分析 39
6.结语与展望 41
6.1 结语 41
6.2 展望 41
参考文献： 42
致谢 43
1.绪论
1.1 本课题研究的目的和意义
随着计算机技术的日新月异，传统仪器仪表技术逐渐开始向计算机化的方向靠拢。虚拟仪器是20世纪90年代提出的新概念，是现代计算机技术，仪器技术及其他新技术完美结合的产物。虚拟仪器仪表技术的提出与发展，是21世纪自动化检测技术，电子测量技术，仪器仪表等高科学技术含量领域的一个重要发展方向。利用虚拟仪器仪表技术构建的体系，来取代旧式的仪器仪表设备，不仅能够满足一般性的实验教学的任务，削减大量不必要的开支，减少实验室的建设运营成本，而且可以提高教学质量和教学效率以及科学研究的质量和效率。
近年来，随着工业技术的蓬勃向前，现代焊接生产对焊接的质量也提出了愈来愈高的要求，要保证焊接质量能够满足工业生产的要求就必须确保焊接过程的相关参数满足要求，比如电流和电压达到质量要求，以及其他焊接相关参数的相对稳定性。这也自然对焊接技术的研究与开发提出来更高的标准，运用先进且简单易懂的仪器仪表对焊接的进程进行必要的分析和控制也就显得特别的重要。也就是说在工厂的实际生产过程中，需要对焊接过程进行实时监控以获取实时的焊接情况，对焊接过程的关键参数要进行实时的记录，以便技术人员能够对焊接过程中存在的问题进行分析并改进生产技术；并且这也是现代化车间生产的一种先进的管理方式，为生产过程记录了详细且有参考价值的数据档案，方便未来的生产需求。
伴随着科学技术的突飞猛进，现代化的工业生产技术也不断向前发展，企业对焊接过程的关键参数的检测如相关电压电流的检测也提出了更高的要求，一般传统的指针式的仪器仪表加示波器的测试方式已满足不了焊接过程对高精度的测量分析的要求，而且焊接技术又具有它自身的独特性，焊接控制系统的研究人员和焊接设备仪器的使用人员之间的沟通更也更加困难，此外研究人员使用传统的高级语言（如VB，VC等）进行编程往往会感到无法满足企业的实际生产需要，因此，一直在寻求满足焊接设备特殊要求的专用仪器。
以LabVIEW为代表的虚拟仪器(Virtual Instrument，简称VI)是仪器技术与计算机技术深层次结合的产物，它将传统仪器必须由硬件实现的数据分析处理与显示功能，改由功能强大的PC计算机及其显示器来完成。
LabVIEW使用图形化编程方式，设计人员不需要写任何文本格式的代码，并且该软件提供了一个功能强大的数据采集库函数功能，这个数据采集函数库具有丰富的分析和保存功能，并且包含大多数功能的仪器总线标准，支持多种不同类型的数据采集其中包含RS - 232 / 485，VXI，GPIB，PXI，软件具有强大的网络功能，支持常用的网络协议，促进了网络的发展，远程测量和控制仪表的研究。可以实现快速发展，数据收集，分析，控制等诸多功能。
本设计选用国内外较为先进的虚拟仪器软件LabVIEW软件，掌握基于LabVIEW虚拟仪器的基本概念和图形化编程语言的基本知识，掌握LabVIEW在子面板的使用方法比如显示和删除属性的使用方法，掌握运动控制函数库的使用方法，掌握各个运动控制子VI的程序的编写和调用以及各种循环的基础及实际应用。其中，焊接控制所使用的运动控制器是固高公司开发的的GTS运动控制器系列。固高科技有限公司生产的这个系列运动控制器，可实现高速的点对点的运动控制。DSP和FPGA构成了该运动控制器的核心部件，该运动控制器能够实现高性能的控制计算。它适用于广泛的应用领域，包括机器人、数控机床、木工机械、印刷机械、装配线、电子加工设备、激光加工设备和PCB钻铣设备等。GTS-400-PV(G)-PCI系列运动控制器以IBM系列计算机及其兼容机为主机，提供标准的PCI总线的产品。运动控制器提供了包括C语言等函数库和Windows动态链接库，能够实现复杂的控制功能。用户将能够整合这些控制函数，和用户自身的数据系统共同构建出所需要的控制界面，数据处理、界面显示等，根据控制系统的具体应用要求，以适应各种不同应用领域的要求。
1.2 LabVIEW在焊接中的研究进展
LabVIEW在电阻点焊应用的主要是各种参数采集和电阻焊质量有关的。用于电弧焊接主要采用高精度的LabVIEW控制，实现有效的采集和分析的电流的快速变化，高采样率的电压信号的数据采集，2006年哈尔滨工业大学的常迎春利用LabVIEW作为平台，开发出一套适合于工业现场使用的数字化电阻点焊数据采集系统。硬件控制系统选用“传感器+单片机+计算机”的方式建立点焊的数据采集控制系统。首先，利用基于C8051F020单片机的实现能够实现焊接电流的采集，电压采集，电极间的电压采集，原端电流及副边电流的采集，然后使用LabVIEW软件通过TCP/IP协议实现计算机和单片机的网络通讯，完成数据的收集、传输和处理。
2006年南京理工大学的杨燕设计开发了焊接过程实时监测与质量分析系统。她采用的数据采集卡是由台湾研华公司开发的PCI-171l型数据采集卡，软件部分使用LabVlEW来编写，来完成模拟示波器、文件保存及调用、信号分析、数据库连接和网络发布等五大功用模块。拥有实时采集及实时显示焊接过程电参数波形变化的功能；可对种类不同的焊接过程进行稳定性方面的分析。可以以文件的形式，也可以使用数据库的形式存储焊接的过程信息，此外，该系统还能够进行焊接信息的网络发布，并且系统运行稳定，采集的数据准确可靠。实验结果表明：通过收集到的实验数据，技术人员能够对焊接过程进行较为精确的分析，并能够对焊接的过程进行必要的改进。
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