上下料机器人与数控机床群无线通信系统设计.pdf

务l 匐 矽 地 上下料机器人与数控机床群无线通信系统设计 Des i gn of w i r el es s c om m uni ca t i on s ys t em be t w ee n l o adi n g and unl oa di n g i ndus t r i al r obot a nd NC m a chi nes 杨尹 ，顾寄南 Y ANG Yi n ， GU J i - n a n 江苏大学 制造业信息化研究中心 ，镇江 2 1 2 0 1 3 摘要本文研究了Z 8 B e e 技术在工业控制领域的应用，搭建数控机床群和上下料机器人之间的无线通 信系统。采用德州仪器公司0 02 5 3 0 片上系统和Z S t a c k 协议栈，实现上下料机器人与数控机 床群之间的上下料信息传输。从软硬件设计和实验测试两方面对系统进行阐述。实验结果表明 系统可以满足上下料信息传输的需要。 关键词Z l s B e e；数控机床；上下料机器人；无线通信 中囝分类号T P 2 7 3 文献标识码 A 文章编号1 0 0 9 0 1 3 4 2 0 1 2 0 9 下 一0 0 0 9 0 2 D o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． i s s n ． 1 0 0 9 -0 1 3 4 ． 2 0 1 2 ． 9 下 ． 0 4 0 引言 时媒体访问 控制层支持确认的数据传输模式， 要 随着工厂 自动化水平 的提高 ，工业机器人 在 求每个发送的数 据包都必须等待接 收方 的确认信 数控机床领域 的应用越来越多。服务数控机床 的 息 ，如 果传输 中出现 问题可以进行重发，从而建 工业机器人大体上分为上下料和换 刀机器人两 大 立可靠的数据通信模式。 类。 这些机器人首先要获取数控机床上下料和换 2 系统硬件设计 刀等信息，信息经控制系统处理后输出控制信号 2 _ 1数控机床端硬件设计 萼 制 执 ，行 机 构 执 ，行 相 应 的 动 作 。 聱 控 机 床 和 工 业 数 控 机 床 端 的 硬 件 系 统 包 括 传 感 器 模 块 和 机 器 人 的 可 靠 信 息 传 输 对 机 器 人 的 整 体 功 能 尤 为 Z i g B e e 模块两部分，传感器模块的作用是获取数控 重 要。近年 来无 线通信 技术得 到 了迅 速 的发展 ， 机床的上下料信息 ，Z i g B e e 模块的作用是将传感器 无 线 通 信 在 工 业 竽 制 领 域 应 用 也E t 趋 广 泛 ， 本 文 获 取 到 的 信 息 通 过 无 线 方 式 发 送 至 Z ig B e e 协 调 器 。 以 服 务 于 数 控 机 床 群 的 上 下 料 机 器 人 为 例 ，介 绍 传感器模块采用霍尔测转速传 器 ，它是由 了一种基于 Z i g B e e技术的上下料机器人与数控机 电压调 整器 、霍尔 电压 发生器 、差分放大器、史 床 群的无线通信 系统 ，并通过实验验证 系统信 息 密特触发器 、温度补偿 电路和集电极开路的输出 传输的可行性。 级 组成 的磁敏传 感 电路 ，其输 人为磁 感应强度 ， 1 系统概述 输出是一个 数字电 压信号。 霍尔测转速传感器用 系统为 Z i g B e e星型网络 ，在网络中 Z i g B e e 终 以测量机床主轴的转 速，而主轴的转速又代表了 端设 备为数 控机床群 ，Z i g B e e协调器为上下料机 机床 的上下料信 息，转速为零表示机床需要上 下 器 人。终端设备通 过传感器获取机床上下料信息 料 ，转速不为零表示机床不需要上下料 ，因此霍 并将信 息发送至空 中，协调器 从空 中接收到上下 尔测转速传感器可以获取机床上下料信息。 料 信息 ，将 信息显 示在液 晶屏上 ，并通过 RS 2 3 2 Z i g B e e模块采用深t l l q 比电子科技有限公司 串口发送至机器人控制 系统。系统运行过程分为 生产的 Z i g B e e开发板 ，该板 由 C C2 5 3 0芯片和一 五个 阶段 ，分别 是协 调器建立网络阶段 ，终端设 些外 围器件组成，板上有 L E D、按键和 R S 2 3 2接 备加入 网络阶段 ，终端设备数据发送阶段 ，协调 口等资源。数控机床端 的 Z i g B e e模块是星型网络 器数据 接收阶段 ，协调器 串1 3数据发送阶段。为 的终端 ，它与传感器模块直接连接 。霍尔测转速 了避免终端 发送数 据时的竞争和冲突 ，Z i g B e e协 传感器输 出的脉冲经过电平转换 后输入 C C2 5 3 0 ， 议 的媒体访 问控制 层采用 CS M／ C A接入算法 ，同 通过编程 记录输入 的脉冲数 目，如果在一定的间 收稿日期2 0 1 2 - 0 2 -2 4 ． 基金项目苏州市应用基础研究计划资助项 目 S YG 2 0 1 1 2 9 ；机器人学国家重点实验室开放课题资助项 目 R L O 2 0 1 0 0 6 作者简介杨尹 1 9 9 1 一，男，安徽准南人，硕士，研究方向为智能机械与机器人。 第3 4 卷第9 期2 0 1 2 9 下 [ 9 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m