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猛料:STM32开发设计的超声波焊接系统

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楼主: goodluck09876
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goodluck09876|  楼主 | 2020-4-16 11:27 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览

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goodluck09876|  楼主 | 2020-4-16 11:28 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2020-4-16 11:33 | 只看该作者
    通过电流反馈控制理论可知,在设置的频率搜索区间内,换能器在
谐振频率附近一定存在电流最大点,该点的振幅最大,直接反应为加工
的效果最好。如何找到该点对应的频率即为谐振工作频率是算法的重要
工作,而传统焊接机的遍历搜索算法采用单一的步长搜索,工作效率较
低。

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goodluck09876|  楼主 | 2020-4-16 11:34 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2020-4-16 11:35 | 只看该作者

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nstel| | 2020-4-16 14:14 | 只看该作者
这个算法,没有什么创新。

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goodluck09876|  楼主 | 2020-4-17 17:34 | 只看该作者
nstel 发表于 2020-4-16 14:14
这个算法,没有什么创新。

是吧?向您学习学习。。。

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goodluck09876|  楼主 | 2020-4-19 10:51 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2020-4-19 10:58 | 只看该作者
    问题是搜索方向难以确定。振幅连续原理是进行方向控制的理论基
础,频率跟踪算法方向控制也是基于这个理论,但是在试验中,这个理
论并不能让跟踪模块提前确定下一步搜索的方向,系统可能会向错误的
方向先搜索,然后再以小步长折返,浪费了执行时间。
    因此,采用电流测控之外,系统很有必要采用基于相位差的频率跟
踪算法,这是一种方向判断基于电压超前还是电流超前来确定的算法,
对搜索跟踪算法是一种非常好的补充,弥补了不足,并且和搜索算法一
样,提供多步长搜索,具有高效的搜索的速度,当系统处于谐振时,为
了增加系统稳定性,会暂停该模块运行,有效的提高搜索精度。算法步
骤如图3-7
    但是因为运行中的一些实际因素影响,单纯使用这种算法搜索,系
统并不能完美跟踪谐振点。如果系统有大量的噪声干扰,比如来自回路
参杂的电抗的噪声干扰,那么超声系统本身在谐振点附近会激励起很多
高次谐振波,电流信号的测量的准确性受到这些因素的干扰,难以得到
准确结果。虽然系统本身波峰很高,可以基本忽视这些因素,但噪声干
扰很容易对相位差测量产生影响,导致误差过大,影响系统判断的准确
性。
        考虑到以上各种因素,需要增加一个可以通过采样电流有效
值,相位差和极性这3个数据来进行综合判断的程序,该程序再选择调
用跟踪模块或者搜索模块。如果要判定相位检测频率模块判断正确,那
么需要满足以下条件才能认定结果有效。
      (1)向高侧移动,电流减小,电压超前。
      (2)电流最大值附近,相位差为0或者很小。
      (3)向低侧移动,电流减小,电流超前。
    这种逻辑基于电流反馈控制理论,经过前面的验证,是一种有效方
法。

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goodluck09876|  楼主 | 2020-4-19 11:02 | 只看该作者


    附带工作流程参数说明:
      (1) Fout代表电源输出频率Fout经过D/A转换,通过模拟量输出
通道驱动逆变器工作,无符号整型变量。
      (2) L代表搜索频率次数,无符号整型变量。
    (3) n搜索到的极值点。
      (      4 ) fres代表谐振频率,该点的阻抗最小,电流最大。无符号整型
变量。
      (      5 ) cure代表程序搜索到的电流的数据,无符号字符型变量。。
    (    6 ) step 1为大步长,step2为小步长,step为搜索步长。

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goodluck09876|  楼主 | 2020-4-19 11:17 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2020-4-19 11:17 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2020-4-19 12:59 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2020-4-19 12:59 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2020-4-19 13:00 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2020-4-19 13:15 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2020-4-19 13:18 | 只看该作者
    焊接机的人机交互设备由一块LCD屏幕与键盘组成,硬件设计如
图4-3所示。
    现在的TFT彩屏一般不带有控制器,所以现在驱动彩屏的主流方案
有2种:
      (1)采用ARM9或者更高级别的平台,芯片上带有TFT控制器,可
以直接挂接TFT数字屏。
      (2)采用低端CPU处理器平台,外加TFT控制器模块,再挂接TFT
数字屏。
    对于方案1来说,系统的复杂度增加,再加上该类的平台中主MCU多
为BGA封装,对于需求多样化产品的客户来说,较难接受这样的方案;
而方案2添加了一个LCD控制器。这两种方案都增加了硬件成本,如果
由STM32的F SMC总线直接挂载RGB接口屏的方案,直接由一片
CPU(STM32F 103)来完成TFT屏的显示,节约了产品的成本,有利于大
规模工业生产。
    本课题选用的LCD驱动芯片为ILI9320。主要功能模块有:具有4
种与MCU的接口模式;i80的Ml'U接口、VSYNC接口、SPI接口
和RGB接口;支持MVA广视角显示;包括720通道和320通道的
驱动器;具有172 800 byte的内部图形RAM和高速突发写RAM功
能;图像调整大小功能(X 1/2, X 1/4);窗口访问GRAM地址设置功能;
省电功能和低电压工作模块等。但是ILI9320芯片没有字库,需要自行
编辑字库,但是也因此字体和字号不受限制。设计生成的头文件均可以
使用结构体方式来定义了索引内码和点阵码数据两个属性。需要注意的
是汉字内码为2byte而英文数字内码为1 byte X24' o

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goodluck09876|  楼主 | 2020-4-19 13:47 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2020-4-19 13:54 | 只看该作者

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goodluck09876|  楼主 | 2020-4-19 14:14 | 只看该作者

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