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