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第1章 绪论1

1.1 焊接自动化的概念1

1.2 焊接自动化系统1

1.3 焊接自动化的关键技术3

1.4 焊接自动化的发展趋势5

1.5 学习本课程的目的和要求7

复习思考题7

第2章 焊接自动化中的控制技术基础8

2.1 焊接自动控制的概念8

2.1.1 基本概念8

2.1.2 反馈控制原理11

2.1.3 焊接自动控制系统的分类12

2.1.4 自动控制系统的基本特性13

2.2 开环控制与闭环控制13

2.2.1 开环控制与开环控制系统14

2.2.2 闭环控制与闭环控制系统15

2.2.3 开环控制系统与闭环控制系统的比较16

2.3 焊接自动化中常用的控制策略16

2.3.1 PID控制16

2.3.2 串级控制21

2.3.3 自适应控制21

2.3.4 变结构控制22

2.3.5 模糊控制22

2.3.6 神经网络控制23

2.3.7 复合控制24

复习思考题24

第3章 焊接自动化中的传感技术25

3.1 概述25

3.1.1 传感器的概念25

3.1.2 传感器的特性25

3.1.3 传感器的分类26

3.2 传感器信息处理的基本电路27

3.2.1 信号放大电路27

3.2.2 信号运算电路28

3.2.3 信号分离电路29

3.2.4 信号转换电路33

3.3 位置传感器及其在焊接自动化中的应用43

3.3.1 接触式位置传感器43

3.3.2 接近式位置传感器44

3.3.3 位置传感器在焊接自动化中的应用48

3.4 位移与速度传感器及其在焊接自动化中的应用49

3.4.1 差动变压器49

3.4.2 光栅尺50

3.4.3 测速发电机51

3.4.4 光电式转速传感器51

3.4.5 位置传感器检测位移和转速52

3.5 光电编码器及其在焊接自动化中的应用52

3.5.1 绝对编码器53

3.5.2 增量编码器54

3.5.3 编码器在焊接自动化中的应用55

复习思考题57

第4章 焊接自动化中的电动机控制技术59

4.1 概述59

4.2 继电接触器控制系统60

4.2.1 三相交流电动机的直接起停控制60

4.2.2 三相交流电动机的正反转控制62

4.2.3 三相交流电动机的降压起动控制64

4.2.4 三相交流电动机的制动控制64

4.3 焊接自动化中的直流电动机及其控制原理66

4.3.1 直流电动机及其静态特性66

4.3.2 直流伺服电动机的技术指标68

4.3.3 直流电动机的速度控制原理68

4.4 直流调速系统基本电路71

4.4.1 常用的调节器71

4.4.2 调节器辅助电路71

4.5 闭环控制晶闸管变流器式调速系统73

4.5.1 晶闸管变流器调速系统73

4.5.2 转速负反馈闭环调速系统73

4.5.3 电压负反馈电流正反馈调速系统74

4.5.4 带电流截止负反馈的闭环调速系统76

4.5.5 晶闸管整流器调速系统应用电路77

4.6 直流电动机脉宽调速系统82

4.6.1 直流电动机PWM调速系统工作原理83

4.6.2 PWM直流调速系统控制电路86

4.6.3 PWM直流调速系统应用电路92

4.7 交流电动机变频调速原理95

4.7.1 三相交流电动机的基本特性95

4.7.2 交流电动机的调速96

4.7.3 变频器工作原理98

4.7.4 变频器的应用103

4.7.5 变频器的选择与使用111

4.8 步进电动机及其控制原理113

4.8.1 步进电动机的结构与工作原理113

4.8.2 步进电动机的驱动方法117

4.8.3 步进电动机的环形分配器120

4.8.4 步进电动机的传动与控制123

4.8.5 步进电动机的应用124

复习思考题125

第5章 焊接自动化中的单片机控制技术126

5.1 单片机控制系统126

5.1.1 单片机控制的基本概念126

5.1.2 单片机的应用领域127

5.1.3 单片机控制系统分类及其构成方法129

5.1.4 单片机控制系统的智能化130

5.2 常用单片机131

5.2.1 MCS—51系列单片机131

5.2.2 AT89系列单片机134

5.2.3 MCS—96系列单片机137

5.2.4 飞利浦80C51系列单片机140

5.2.5 MC6805系列单片机141

5.2.6 μPD7811单片机142

5.2.7 Z8系列单片机144

5.2.8 单片机技术的新发展145

5.3 单片机控制系统设计146

5.3.1 系统设计的基本要求146

5.3.2 总体（系统）设计146

5.3.3 系统硬件设计147

5.3.4 系统软件设计149

5.3.5 电磁兼容性（EMC）设计150

5.4 单片机控制系统举例154

5.4.1 单片机全位置自动焊控制系统154

5.4.2 单片机自动埋弧焊控制系统156

5.4.3 单片机控制多特性自动埋弧焊机157

5.4.4 单片机焊接转胎转速控制系统160

5.4.5 单片机埋弧焊机马鞍形焊缝主运动控制系统164

5.4.6 单片机控制的高精度全闭环送丝系统166

5.4.7 单片机控制的中小型储罐自动焊焊接小车168

复习思考题172

第6章 焊接自动化中的PLC控制技术173

6.1 可编程控制器173

6.1.1 可编程控制器概论173

6.1.2 可编程控制器的工作过程175

6.1.3 可编程控制器的硬件构成176

6.1.4 可编程控制器的输入／输出模块178

6.1.5 可编程控制器的编程语言179

6.2 日本三菱FXON系列可编程控制器182

6.2.1 型号说明182

6.2.2 系统配置182

6.2.3 FXON系列PLC内软继电器的功能及编号184

6.2.4 PLC的外部接线186

6.3 可编程控制器的指令及其应用187

6.3.1 基本指令187

6.3.2 定时器及计数器的使用197

6.3.3 功能指令199

6.4 梯形图的编程规则与方法200

6.4.1 梯形图的编程规则200

6.4.2 常用基本电路的编程201

6.5 可编程控制器控制系统设计205

6.5.1 PLC控制系统设计的基本原则205

6.5.2 电弧焊的程序自动控制206

6.5.3 PLC在焊接自动化中的应用208

复习思考题216

第7章 焊接机器人技术217

7.1 焊接机器人概论217

7.1.1 工业机器人定义217

7.1.2 焊接工艺对弧焊机器人的基本要求218

7.1.3 焊接机器人的分类和特点218

7.1.4 焊接机器人系统220

7.2 机器人运动学和动力学基础224

7.2.1 数学基础224

7.2.2 机器人运动学基础225

7.2.3 机器人动力学基础228

7.3 焊接机器人传感技术229

7.3.1 概述229

7.3.2 视觉传感器230

7.3.3 电弧传感器231

7.3.4 机器人焊接过程多传感信息融合技术234

7.4 弧焊机器人离线编程技术235

7.4.1 弧焊机器人离线编程系统意义及定义235

7.4.2 离线编程的优点235

7.4.3 弧焊机器人离线编程系统的特点236

7.4.4 弧焊机器人离线编程系统的组成236

7.4.5 典型机器人离线编程仿真系统239

7.5 焊接机器人的应用241

7.5.1 奥迪轿车铝合金车门的焊接241

7.5.2 大众宝来轿车前纵梁的焊接242

7.5.3 机器人电阻点焊243

7.5.4 铝合金贮箱箱底拼焊的机器人焊接243

复习思考题245

附录 MCS—51单片机指令系统速查表246

参考文献248