嵌入式電鐓智能控制
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2．2 電鐓系統(tǒng)控制流程
電鐓工藝是根據(jù)朔性力學(xué)和傳熱學(xué)原理，利用工件本身的電阻，通過控制加載在工件上的電流和壓力，使工件通電發(fā)熱，當(dāng)工件被加熱到塑性變形溫度時逐漸被鐓粗成型。在嵌入式智能電鐓機(jī)上，還設(shè)計有自動上下料機(jī)械手，實現(xiàn)電鐓過程的連續(xù)自動生產(chǎn)。設(shè)計中，將電鐓控制過程分為：上料，預(yù)熱，上料復(fù)位，熱鐓，上料準(zhǔn)備，熱鐓結(jié)束，熱鐓復(fù)位，下料等過程。
在這些過程中，動作之間的協(xié)調(diào)配合不但可以提高生產(chǎn)效率，而且還可以提高加工質(zhì)量。采用嵌入式實時操作系統(tǒng)，可以大大優(yōu)化工作過程中各動作的協(xié)調(diào)配合。μC／OS-II是一種可剝奪內(nèi)核的實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，具有良好的實時性能和多任務(wù)功能，結(jié)構(gòu)小巧、執(zhí)行效率高、占用空間小。在μC／OS-Ⅱ操作系統(tǒng)上，將控制流程中的一些加工步驟并行觸發(fā)，使加工流程更加緊湊高效，有助于提高電鐓生產(chǎn)效率。
2．3 核心控制電路
核心控制電路是嵌入式硬件的最小系統(tǒng)，存儲操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件及提供硬件運行平臺。在核心控制系統(tǒng)中主要是采用ARM微處理器作為主控制器，電鐓機(jī)的控制軟件和工藝參數(shù)文件保存在2MB的NorFlash中，控制程序在8MB的SDRAM中執(zhí)行。RS232通信接口用于PC機(jī)下載程序和反饋硬件平臺的調(diào)試信息。JTAG是微處理器配置的調(diào)試接口，可以使用仿真器通過JTAG接口對硬件平臺進(jìn)行仿真調(diào)試；同時，JTAG接口還可以實現(xiàn)Nor Flash程序固化功能。微處理器芯片已經(jīng)提供了LCD控制器，因此不需要外接控制器，使用方便。數(shù)據(jù)總線輸出壓力、速度、電壓等數(shù)據(jù)信號量，要經(jīng)過總線驅(qū)動器保證數(shù)據(jù)的傳輸無誤。AD輸入經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后直接輸入到處理器上。
2．4 基于μC／OS―II的控制系統(tǒng)設(shè)計
嵌入式智能電鐓控制系統(tǒng)在ARM7內(nèi)核的S3C4480微處理器上移植了μC／OS-II，并開發(fā)了電鐓控制系統(tǒng)應(yīng)用程序。整個控制系統(tǒng)分為6個任務(wù)：上料，下料，鐓粗缸，砧子缸，變壓器，人機(jī)界面。各任務(wù)優(yōu)先級從高到低如下分配：砧子缸8，鐓粗缸12，變壓器14，上料16，下料20，人機(jī)界面24。任務(wù)間通過預(yù)先創(chuàng)建的信號量進(jìn)行任務(wù)切換。為了保證控制位移的實時采集，位移傳感器信號以中斷方式輸入。
人機(jī)界面在移植到S3C4480的μC／GUI基礎(chǔ)上設(shè)計。由于S3C4480有LCD控制器，所以在移植μC／GUI時，只需要移植μC／GUI驅(qū)動層9個函數(shù)。
LCD_L0_Init()； 初始化顯示屏并清屏；
LCD_L0_Rinit()； 重新初始化顯示屏，不清屏；
LCD_L0_Off()； 關(guān)閉LCD；
LCD_L0_On()； 開啟LCD；
LCD_L0_DrawBitmap()；畫位圖；
LCD_L0_DrawHLine()；繪水平線；
LCD_L0_DrawVLine()；繪垂直線；
LCD_L0_FillRect()； 矩形填充框：
LCD_L0_XorPixel； 反轉(zhuǎn)一個像素點：
移植完成以后，就可以直接在μC／GUI應(yīng)用層上設(shè)計人機(jī)界面。通過其提供的窗口管理控件，為電鐓控制系統(tǒng)設(shè)計了主界面、參數(shù)設(shè)置界面、調(diào)試界面等窗口。在各窗口下，根據(jù)功能設(shè)置的不同，分別創(chuàng)建了l～4個子窗口。重繪函數(shù)通過LCD觸摸屏或者時鐘信號激活，發(fā)送信號量后，由系統(tǒng)調(diào)度刷新LCD顯示屏。人機(jī)界面簡單方便，操作設(shè)計人性化。
本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/163865.htm
3 電鐓機(jī)控制特性分析
3．1 電鐓常見缺陷
氣門毛坯成型過程中，由于各方面的參數(shù)影響，會出現(xiàn)不同類型的廢品，主要缺陷有：頭部有裂紋、頂部出現(xiàn)折疊、成型歪斜不均勻。
當(dāng)毛坯成形時棒料過熱、變形量大，在附加拉應(yīng)力的作用下產(chǎn)生軸向裂紋。折疊產(chǎn)生原因是始鐓溫度與終鐓溫度相差較大，金屬聚集結(jié)合不好，有明顯的分界線，形成臺階狀的折疊。而成型歪斜是由于砧子塊棒料接觸電阻相差懸殊，造成兩邊電流不均勻，棒料過多地流向溫度高的一側(cè)，引起歪斜。
從上面分析可見，常見缺陷成因主要可以歸結(jié)為：壓力不穩(wěn)定，電流不均勻，驅(qū)動系統(tǒng)有時滯性。
3．2 氣液結(jié)合驅(qū)動
電鐓機(jī)振動本身是復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，無法獲得精確的數(shù)值解，為建立電鐓機(jī)的振動力學(xué)模型，在此做如下假設(shè)：
(1)將電鐓機(jī)機(jī)身、工件、砧子缸看作剛性質(zhì)量塊；忽略電鐓機(jī)連接及驅(qū)動部件之間的間隙對電鐓機(jī)振動的影響。
(2)將電鐓機(jī)機(jī)身及鐓粗缸等效為線性彈簧。
(3)只考慮電鐓機(jī)縱向方向的振動。
由工程振動理論知：振動系統(tǒng)受到激勵發(fā)生的振動，是由有阻尼自由振動與穩(wěn)態(tài)振動組成的。如圖3所示為電鐓機(jī)等效彈簧一質(zhì)量系統(tǒng)簡圖，k為彈簧剛度，c為粘性阻尼系數(shù)，F(xiàn)為一階躍激勵，所謂階躍激勵就是受到常力F的突然作用，即F(t)=F。
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