真彩色噴頭協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)與噴墨控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著平面噴繪技術(shù)的成熟，噴墨技術(shù)開始從平面延伸到三維。南開大學(xué)進(jìn)行了三維噴繪機(jī)器人原理機(jī)的研究，該原理機(jī)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(jī)控制系統(tǒng)性能不足，為此，本文重點(diǎn)研究三維噴繪機(jī)器人下位機(jī)的控制，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了真彩色噴頭協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)與噴墨控制系統(tǒng)。
　　 本文根據(jù)三維噴繪機(jī)器人系統(tǒng)架構(gòu)，將噴頭協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)與噴墨控制作為獨(dú)立的子系統(tǒng)，由上位機(jī)通過以太網(wǎng)統(tǒng)一控制，并具有兩級(jí)同步機(jī)制。三維噴繪作業(yè)過

2、程中噴頭必須緊貼模型表面運(yùn)動(dòng)，這就要求噴頭具有上下運(yùn)動(dòng)的自由度，比平面噴繪運(yùn)動(dòng)復(fù)雜得多。本文設(shè)計(jì)了滿足三維噴繪作業(yè)需求的機(jī)械結(jié)構(gòu)，搭建了基于PMAC的七軸運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合運(yùn)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)四色噴頭協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。本文設(shè)計(jì)了獨(dú)特的噴頭橫向定位方法，利用位置觸發(fā)信號(hào)作為噴頭運(yùn)動(dòng)與噴墨控制之間的同步脈沖。研究了噴頭的工作原理，設(shè)計(jì)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(tái)，并設(shè)計(jì)了噴墨控制驅(qū)動(dòng)板直接驅(qū)動(dòng)噴頭。設(shè)計(jì)

3、了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的噴頭控制IP核opb_oj64和相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，完成處理器與噴頭之間的時(shí)序交互。移植Xilkernel操作系統(tǒng)和LwIP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并設(shè)計(jì)了噴墨控制程序，在FPGA中搭建TCP服務(wù)器，接收上位機(jī)的噴墨數(shù)據(jù)和任務(wù)級(jí)噴墨命令，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)噴墨過程的控制。將噴頭協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)與噴墨控制系統(tǒng)集成到三維噴繪機(jī)器人工程樣機(jī)中，作為下位機(jī)控制系統(tǒng)的核心。最后，設(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)性能，結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠滿足三維噴繪速度、精度和