单片机在热板焊接机中的应用_开题报告

（一）国内研究现状

焊接技术是指采用物理学方法使两个分离的固体产生原子间的结合力，从而实现连接的一种工艺方法。通俗的讲，焊接主要是通过加热或加压的方法使工件达到原子间结合的一种加工方法。热板焊接机主要通过一个由温度控制的加热板来焊接工件，热板焊接机已经在世界范围内普遍使用，包括乐器音箱、汽车水箱、油箱、水壶、保险杠、塑料门窗、储电池、汽车尾灯等工件焊接普遍采用热板焊接机（汪洋，2013）。从机械制造的角度来说，热板焊接机又分为半自动或全自动焊接机，从21世纪以来，自动化焊接机已经成为一个成熟的领域，而焊接机的自动化必然离不开单片机的使用，单片机就是自动焊接机上的一个微型计算机系统，只有单片机才能使焊接机完全自动化化运作。

1.焊接机设计综述

归纳总结国内相关学者的研究，对于焊接机设计研究主要包括以下几点：

第一，不同类型焊接机的研制设计。哈尔滨工业大学设计研发的QH-165点焊机器人成为我国第二代国产电焊机器人的代表（许燕玲等，2010）。自此，我国关于自动化焊接机或其他类型的焊接机研发和设计越来越多元化。周晶等（2014）结合薄膜太阳能电池板生产工艺，设计了一种基于西门子S7-300 PLC的新型超声波焊接机，并且通过实验重点分析了该机的结构、功能和控制系统。刘帅（2016）基于STM32平台，计了一个智能超声波焊接机系统。蔡知旺等（2017）设计了一种直线电机驱动的高速、高精度多功能激光切割焊接机，并且利用有限元分析软件ANSYS研究了多功能激光切割焊接机横梁的静态和动态特性。

第二，焊接机的软硬件优化设计研究。牛增强等（2008）针对焊接机的激光输出功率不稳定的问题，重新优化设计了YAG激光焊接机控制系统，通过该系统可以提出激光焊接机的输出功率稳定性，大力提出了激光焊接机的应用领域。刘乐平（2010）研究了209T型直板式制动梁的切割、焊接检修工艺，并且针对传统检修工艺的不足，优化设计了一种制动梁端轴自动切割焊接机。王斌（2011）将单片机运用与自动焊接机设计中，利用两片单片机作为执行单片机的处理器，分别用来控制左右两个伺服电机，完成自动焊接机的优化设计。胡滨（2017）利用有限元分析软件ANSYS分析了塑钢材料焊接的工艺参数及焊接装备参数，并且提出了优化措施。

第三，焊接机的智能化方向研究。赵阳等（2016）基于台达PLC(可编程逻辑控制器)及其所需扩展模块，为双工位自动焊接机设计了一套先进的自动控制系统。这个自动控制系统采用台达DOPSoft人机界面编程软件，能够完成人机智能操控，可实现快捷的选择工作模式和设置工艺参数。曾博文（2016）在对焊接工艺进行深入细致分析的基础上提出了焊接机自动焊接的工艺，通过计算机控制自动焊接系统，该系统面向对象编程环境采用效率高、灵活性强的Delphi8实现铝母线焊接机在复杂空间曲线接缝的智能化焊接。曹永雄（2017）针对现有焊接机的人机交互性差、程序不开放等问题，设计了两轴数控系统控制的数控环缝自动焊接机。由数控系统可控制摆动器和焊机的启停工作，使用步进电机来做驱动电机，通过一轴控制焊接工件的旋转位置和速度，另一轴焊枪上下移动的位置和速度。

2.单片机在焊接机中运用综述

当前单片机在焊接机自动化中运用普遍，但是专门作为学术研究较少。宗群（1999）设计了一种单片机控制的超声波塑料焊接机自动控制系统，并且详细分析了该系统的构成、硬件设计、软件设计等内容。刘皓春等（2006）设计了一种单片机控制的超声波焊接机，并且通过诸多模拟实验，证明了该焊接机的先机工艺和水平。焦健、李承栋（2007）利用单片机在软、硬件上实现点焊机生产线高速实时控制。谈建平等（2008）为了提高T型管的焊接质量和效率，设计了一台用C8051F020单片机自动控制的焊接设备。该自动焊接系统在钢制散热器管道焊接生产应用中取得了良好的效果，是一种低成本、自动化的T型焊缝专用焊接设备。赵明浩、张超（2010）介绍了一种基于PIC单片机的焊接跟踪器的控制系统，分析了该系统的硬件组成原理和软件流程。

（二）国外研究现状

焊接机在国外从上世纪70年代开始就进入自动化焊接机的设计阶段，日本安川电机公司作为焊接机机器人生产企业代表，其生产的主要工业机器人包括：点焊和弧焊机器人、油漆和处理机器人、LCD玻璃板传输机器人和半导体晶片传输机器人等（Asai，2005），这些自动化焊接机器人已经成为行业的代表。美国在2002年研发出了一种全自动管道焊接机，该焊接设备的计算机系统采用了IBM的PC机，它主要实现了对焊接机的电源、机械部分和图像采集部分的精确控制，其机械部分的传动和执行更加精准，焊接工艺水平更加突出（G.Bolmsjo，2002）。在焊接机的设计方面，瑞典的Soprem公司研研制了一种新型全自动焊接机，该焊接机的触头控制部分应用了Unidrive P技术，整个工作过程采用了较为平稳的液压控制，包括焊枪的行走速度和送丝量的大小的控制。另外焊接机本身可以在焊接的过程中自动的进行换卷，保证了焊接过程的连续性。这样既节约了成本和空间又提高了焊接的精度（S. Satoru，2006）。随着互联网信息时代的来临，人工智能被越来广泛提及，未来焊接机的研发设计方向就是向人工智能方向发展，当前有很多公司正在进行相关的研制和设计（Beattie BJ，2016）。

综上所述，焊接机的设计发展已经越来越多元化，在实际工业领域已经得到广泛利用。焊接机的自动化、智能化也成为未来的大发展方向，而单片机在焊接机自动化和智能化的领域具有不可所缺的作用，本文结合个人工作经验，设计一种单片机在热板焊接机中的运用系统，为提升热板焊接机的实际工作使用效率提供参考。

二、^范文提纲

1绪论

1.1研究背景

1.2研究意义

1.3研究综述

2 热板焊接机设计概述

2.1 热板焊接机基本构成

2.2热板焊接机工作原理

2.3热板焊接机的控制系统

3热板焊接机主电路设计

3.1主电路工作原理

3.2主电路系统设计

4 单片机控制系统设计

4.1控制系统硬件方案 

4.2控制系统软件操作平台

4.3控制系统难点和解决方案

4.4 控制系统各模块设计

5 结论

三、参考文献

[1]王书敏.单板机在激光焊接中的应用[J].电子技术,1989(05):13

[2]宗群,岳有军,曲照伟.采用单片机控制的超声波塑料焊接机自动控制系统[J].电气传动,1999(10):121-123

[3]刘皓春,黄伟,杨敏,顾鑫.单片机控制的超声波焊接机的研究[J].武汉理工大学学报(信息与管理工程版),2006(10):87-89

[4]王英男,邢忠宝,苏宛新.模糊PID技术在热板焊接机中的应用[J].武汉理工大学学报,2008(07):159

[5]曾敏.数控环缝自动焊接机设计[J].农家参谋.2017(22):252

[6]胡滨.塑钢材料焊接的工艺参数优化及其焊接装备的优化设计[D].长江大学,2017

[7]刘帅.基于STM32的超声波焊接机系统设计[D].武汉工程大学,2016

[8]凌超.模块化数控焊接机的研究与设计[D].燕山大学,2014

[9]周晶,江新,徐东建.新型太阳能电池板超声波焊接机设计[J].机械制造,2014 (04):54-56

[10]汪洋.约翰逊网数控焊接机的设计及研究[D].华中科技大学,2013

[11]赵阳,孟祥印等. 基于PLC的自动焊接设备控制系统设计[J]. 煤矿机械,2016 (08):167-169

[12]赵明浩,张超.基于PIC单片机焊接跟踪器控制系统设计[J].黑龙江科技信息,2010(06):118

[13]谈建平,周建平,梁楚华等.基于C8051F020单片机的T型管自动焊接机控制系统[J].管道技术与设备,2008(07):34-36

[14]焦健,李承栋.单片机焊接控制器在多点点焊机实时控制中的应用[J].内江科技,2007(10):65-67