手机定位系统范文1
系统：IOS14.2
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手机定位系统范文2
关键词 EV-DO 手机对讲定位调度系统 GPSOne 物流
1 概述
随着社会经济的发展，人们对日常工作沟通中的实时性、高效性、准确性要求越来越高。因其能够提供“点到点”和“点到多点”等多种实时高效的沟通手段，PTT技术在诸多重要行业中得到了非常广泛的应用。典型行业包括：公安、机场、林业、军队、交通、水利、电力、铁路、港口等。
作为移动通信技术的一种，PTT技术于20世纪90年代中期在全球范围内兴起，已得到了较为广泛的应用并取得了良好的社会效益和经济效益。然而近年来，集群专网(如iDEN、TETRA)存在着规模小、技术更新慢、投资风险大、缺乏统一指挥调度平台、信息资源难互联、建设周期长、人才缺乏等问题。而随着3G网络的商用，利用公众网络承载集群业务更加现实。
对此，本文提出一个利用EV-DO分组网络承载的手机对讲与定位技术相结合的调度系统方案。
2 方案实现
2.1系统架构
系统的架构及涉及的主要网元如图1所示。
各网元功能如下：
(1)CPS(运营商数据配置系统)
1)用于处理来自CRM的开户及数据变更，并且负责将相应的数据分发给用户数据库。CRM与CPS之间采用WebService接口，CPS与用户数据库之间采用ODBC协议。
2)还负责处理来自管理调度台的用户预定义群组数据，管理员通过管理调度终端建立、修改、删除群组时，CPS将相应的数据分发给群组数据库。管理调度终端与管理调度台之间采用WebService接口，管理调度台与群组数据库之间采用ODBC协议。
(2)群组数据库
用来存储用户的群组信息，并且当用户的群组信息发生变更时负责将相应信息同步给终端。
(3)用户数据库
用于存储用户信息。
(4)QAS
负责处理呼叫媒体和信令的网元。QAS与终端、QAS与管理调度台之间采用SIP信令。
(5)MPC
定位操作处理流程的控制管理中心和位置信息的控制管理中心，负责位置信息的获取、传递、存储及控制。接收来自管理调度台的定位请求，进行必要的处理后将请求发送给PDE；接收PDE提供的定位结果，再将定位结果发送给管理调度台。
(6)PDE
当收到MPC的位置请求时，PDE与MSC、BSC以及终端等相关设备交换信息，利用各种测量信息和各种数据通过特定的算法完成具体的定位计算，并将最后的计算结果报告给MPC。
(7)管理调度台
1)群组管理功能：将管理员的群组管理信息转发给CPS，再由CPS分发给群组服务器进行存储。
2)呼叫调度功能：处理来自调度员的呼叫，与QAS进行交互，完成具体的呼叫操作。管理调度台与QAS之间采用SIP协议。
3)定位功能：处理来自调度员的定位请求，将其转发至MPC，由MPC与PDE共同完成定位功能，并将定位结果返回至管理调度台。
(8)管理调度终端、用户终端
管理调度终端可使用Web门户或专用客户端接入系统，另外还需集成GIS功能，对管理调度台发送的用户位置信息进行处理后在地图上呈现。用户终端可为手持机或者车载机，由终端厂家进行定制，需支持EV-DO网络及GPSOne功能。
2.2系统功能
系统主要功能如下：
(1)基本呼叫功能
1)组呼
是指一个用户与多个用户之间的半双工通信。组呼过程中，一个群组在同一时间内只有其中一个成员能够讲话，其他成员只能接听。在本系统中，组呼分为临时群组组呼和预定义群组组呼。临时群组的成员由用户在移动终端上自定义，群组信息保存在终端中；预定义群组可由管理员登录调度管理台进行新建、删除、变更等操作。
2)单呼
是指一个主叫方与一个被叫方(即一对一)之间的半双工呼叫。单呼过程中，同一时间只能有一方讲话，另外一方接听。
3)聊天室
聊天室和预定义组呼类似，不同之处是预定义组呼用户可以自动加入会话，而聊天室用户必须通过加入模式请求加入聊天室，聊天室的成员也可邀请聊天室其他成员加入聊天室。
除以上功能以外，系统还具备迟后加入、提示性呼叫(类似于预置短信)、呼叫限制、成员优先级、业务优先级等功能。
(2)群组、用户管理功能
管理员可以登录到管理调度台对预定义群组、聊天室进行管理，具体包括：新增、修改、删除等操作；也可以对用户信息进行管理，具体包括：用户信息查询、修改用户名、用户权限管理等。
(3)定位调度功能
调度员登录管理调度台，对外勤人员、车辆、船只进行位置监控、跟踪，或发起对讲呼叫分配任务。具体功能如下：
1)定位跟踪
系统对移动终端的定位结果进行识别并转发给管理调度终端，在管理调度终端界面以电子地图显示终端用户的位置信息；管理／调度员在获取移动终端位置后，对外勤人员、车辆、船只进行位置查询或者跟踪。
2)对讲调度
获取人员、车辆、船只位置信息后，调度员可以根据需要，在调度终端界面上选择相应外勤人员以单呼、预定义组呼、临时组呼、提示性呼叫等形式派发任务。
除以上功能以外，系统还具备以下调度功能：单呼呼叫调度台，录音／播音，遥毙腹活，紧急呼叫等。
2.3系统关键技术及优势
(1)利用公众网承载，不受距离限制
本方案采用EV-DO网络承载，覆盖范围广，可以满足物流、出租车等行业跨域调度的需求。
(2)呼叫建立快，保障用户体验
为了在EV-DO网络上尽量缩短呼叫初始建立时延以及语音质量保障，本系统主要采取的关键技术如下：
1)增强的接入信道
支持DOS(Data Over Signaling)，可以在分配业务信道之前，通过空口的接入信道传送应用级的呼叫建立消息。
2)增强的Idle状态
采用终端与网络侧进行协商SCI(Slotted Cycle Index)的方式支持短寻呼周期――对于PTT业务，寻呼周期可缩短为213ms或者426ms，大大缩短被叫处于休眠状态时的呼叫接通时延。
3)SIP信令的优化
针对标准SIP信令进行优化，缩短呼叫建立消息，使得呼叫建立消息适合于DOS传输。
4)通过开启QoS功能保障用户体验
在1X EV-DO Rev A前向链路中，不同的应用被映射到不同的流(Flow)上，系统根据这些流进行调度，在保证低时延要求的实时业务得到优先调度的同时，最大限度地提高系统的效率和容量。在反向链路，不同的应用也 被映射到不同QoS优先级的流上。同时1X EV-DO Rev A在反向链路还引入了高容量模式和低时延模式，并采用了HARQ技术。采用低时延模式可以以较大的发射功率使数据包在较短的时间内被基站解调出来。此外，不同QoS的流对系统忙闲的反应是不同的。
通过以上优化，呼叫建立时延(终端从休眠起呼)可以达到
(3)组网成本低，避免频率回收的风险
用户只需购买相应的定制终端，调度管理终端具备接入Internet的条件即可使用对讲调度系统。所需支付的费用仅包括功能使用费及终端购买费用，与传统用户自建的集群对讲系统动辄几百万的投资相比，组网成本大大降低；在服务方面，由于平台与网络由运营商进行维护，减少了用户相关的维护费用。
目前无委对频率资源的管控力度正在加大，传统自建系统很可能会面临频率回收的风险；本系统采用公众网进行承载，有效规避了相关风险。
3 物流行业应用场景
物流管理的最终目标是降低成本、提高服务水平，以实现合理调度。本系统为现代物流管理提供了强大而有效的手段，图2描述了物流企业使用本系统对外勤人员、船只、车辆进行调度的应用场景。
外勤人员车辆可以使用手持终端、车载机接入系统；借助基站和GPS卫星以及支持GPSQne芯片的终端。调度中心(可使用Web门户或者专用客户端)可跟踪指定区域内的人员、车辆、船只的位置，并且实时地显示在屏幕上；调度中心可根据具体任务的需要，选定派发任务的对象，以单呼、临时组呼、预定义组呼、提示性呼叫等形式向调度对象派发任务。图3显示了调度员对选定的某个区域内的外勤人员派发任务的情形：
除此之外，外勤人员、车辆、船只之间也可以借助单呼、组呼、聊天室等功能进行沟通，在遇到情况时，还可以呼叫调度中心请求协助。
通过使用本系统，物流企业能够及时、准确、全面地掌握运输车辆的信息和进行实时通话沟通，大大提高了工作效率。而用户的投资仅限于终端成本和功能使用费用，不再需要巨额的网络投资和维护费用。
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一、引言
气动机械手臂是气动技术在机械加工领域运用最多的一种技术，其具有质量好，重量轻，操作简单，性能稳定以及环保节能灯特点。气动机械手臂主要采用模块化的设计模式，尤其是使用当前传输技术的气动机械手臂，使用可多次编程的阀岛技术进行控制，同时，其气动伺服系统，也全部采用模块化的设计进行组装，便于进行精确定位 [1]。
本文的核心内容是研发构建一种定位精确、适用性广的气动机械手臂，对研发过程中具体涉及的机械原理和系统配置进行了研究，设计了基于三菱的FX2N可编程控制器的控制系统的硬件和软件。
二、气动机械手臂总体结构设计方案
气动机械手臂有多种类型，根据具体运动模式，可以区分为圆柱坐标、球式坐标、直角坐标和关节式四种机械类型[2]。机械手臂的运行组件由主体和辅助部件组成。用来改变抓取对象的空间位置的组件称为主运动部件，主要包括手臂部位和立柱部位，而单纯改变抓取对象方位和状态、不涉及空间位置改变的组件就是辅助运动部件，主要有手腕和手指部位。
气动机械手臂的工作为两个位置点之间的材料移动工作，因此机械手臂要具有基本的升降、回转和伸缩能力，因此，这里采取圆柱坐标式构造模式，此处机械手臂保留三个自由度，即升降自由度（用x表示、包含上升下降两参数）、回转自由度（用θ表示，有正转反转两个参数）和伸缩自由度（用r表示，分为伸展和收回两个动作）。该机械手臂的运动模式如图1所示。
图1 机 械 手 臂 运 动 简 图
三、控制系统的功能及结构分析
控制系统的设计首要问题是如何选择一台理想的PLC（主要是规格和型号），其次是PLC的I/O（输入/输出）点和设备的配置。然后是程序流程设计与程序编制[3]。
1、直线控制单元的控制
如图2所示为气缸的位置控制器及其构成图。图中气管线路用虚线代表，电线或电缆用实线表示。控制器的信号来自PLC，PLC是这部分的核心，通过磁传感器识别气缸到达的位置，达到实时精准地控制气缸。
2、 PLC控制硬件
要实现系统的主要功能，就必须对此气动机械手的每一个动作都要求要有一个手控的按键。为保证机械手执行工作的准确性，就要求在程序设计时要考虑到相互牵连的功能。在现实情况中，控制机械手的启动按键和停止按键必须要在一起的，这主要在于设置控制机械手的启停时考虑到节省PLC的输入输出点数这个因素。系统在运转时，要保证机械手的工作在一个正常的循环周期内。在设计时考虑到在机械手在进行每一个周期的工作时，机械手的设定值按系统主体需要设定，比如正转、反转、上升、下降、伸出、缩回、加紧、放松。每次开始前，需重新设定，使机械手回到原来的位置，进行工作，也就是所谓的“回原点”。对于回原点，包括自动式和手动式。根据系统需要选择PLC的型号，并对PLC端的输入输出点进行I/O分配，相关的分配表如表1所示。
图2 直线控制单元构成图
3、PLC控制软件
在连续模式下，机械手的运行是按照操控主体的初始设定进行的，要保证整个连续模式下的系统的高效运行[4]，就要求在操作之前检验整个系统的操作是否处在真正的设定值上。整个操作可利用各个具体的操作按键操控气缸的运行，在到达相对应的初始位置时再对气缸的运动进行减压、停止，这就保证了整个系统合理有效的会到初始值的原点。对于正处于连续模式的机械手来说，当系统被手动操控回到原始位置时，整个系统会自觉的进入到下一个正常的循环中。图3所示为循环动作梯形图。
图3 循环动作程序段
四、结论
对气动机械手的构造进行模块化整理，对气动机械手的整体进行相关的分析和设计，对其气动位置控制系统进行了深入研究，对气动机械手的控制系统的硬件、软件进行了设计。经过调试运行，达到了预定效果。实践证明，所开发的以PLC为核心的气动机械手控制系统，运行可靠性高，操作简单方便，环境适应性强。
参考文献
[1]李超.气动通用上下料机械手的研究与开发[D]. 西安：陕西科技大学. 2003.
[2]陆鑫盛.气动新技术讲座――模块式气动机械手[J].液压气动与密封.2001（6）： 31～43.
[3]劳俊，伍世虔，杨叔子.模块化与现代制造技术[J]..制造技术与机床.2004（9）： 40～42 .
手机定位系统范文4
关键词：无线连接 手机锁定 教学辅助
中图分类号：TP311.56 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）05-0000-00
1 引言
随着信息技术的快速发展和手机持有率的提高，智能手机在学生中开始广泛使用。手机在给学生带来学习和生活便捷的同时，也导致了比如课堂上滥用手机导致课上效率低下乃至荒废学业的问题。大多数国内高校上课的出勤率难以保证，迟到早退等陋习更是逐渐显示出常态化的趋势，尚没有一个有效的措施从根本上解决这一问题。
设计并实现的手机控制功能，使用了智能手机与主机所具有的Wi-Fi通信功能，手机与主机进行连接后，教师通过上位机软件对学生手机进行锁定，使学生不能使用与学习无关的应用。锁定功能方便快速，稳定性高，具有极高的可用性。
2 总体架构
本系统硬件架构如图1所示，教室中的Wi-Fi热点为电脑端和手机端提供网络服务，允许不同类型的终端接入系统进行管理。在数据量巨大或对系统实时性有严格要求的情况下，系统瓶颈会出现在路由器和服务端程序上，可采用多台路由器分流或负载均衡技术来提高整体系统性能，以满足高并发条件下的性能要求。
本系统软件架构如图2所示，系统采用三层架构，分别为服务层、链路层以及应用层。应用层运行于下位机上，实现系统原始数据的采集和指令协议的解析，包括手机的运行数据和来自教师机的控制指令，为上层提供应用层面的服务。链路层运行于网络设备上，实现应用层与服务层之间的通信，通过OSI标准模型中的TCP/IP协议和系统自行定义的内部指令集为上层提供传输层面的服务。服务层运行于上位机上，实现用户与系统的人机交互，接收来自用户的命令，转换为相应的指令集后转发给下层设备，同时接收来自下层的状态信息，实现数据的可视化。
3 教师端设计
教师端是一套可以运行在教室中教学电脑上的上位机软件，采用Visual Studio进行开发，运行在微软的Windows操作系统上，使用C#语言进行编程。将用户的指令通过控制器发送到手机上，同时将智能手机反馈的数据显示到屏幕上。
上位机服务端软件包含数据通信子系统、名单维护子系统、成绩管理子系统、出勤记录子系统、文件传输子系统、教务导入子系统和运行保障子系统七个功能独立的子系统。实现的功能有查看已连接控制器的终端设备、通过连接记录统计每个学生的出勤率、判断是否有迟到早退行为、导出各种常见格式的出勤统计报告等，配合教务导入组件直接从教务上导入课程班的学生名单。
4 手机端设计
手机端是一套运行在智能手机上的下位机软件，采用Android Studio进行开发，运行在Android操作系统上，使用Java语言进行编程。接收来自控制器的控制指令，同时将自己的运行状态反馈给控制器，作为控制任务的实际执行者。
下位机客户端软件共设计五个功能相对独立的子系统，分别是数据通信子系统、设备锁定子系统、文件接收子系统、模式控制子系统、运行保障子系统。根据收到的控制指令不同，执行的任务有控制智能手机对各类网络的访问，锁定终端设备使其无法使用等，使用前需要通过Wi-Fi与控制器建立连接，搭建数据传输通道的同时为出勤管理提供依据。
5 结语
本系统可以广泛在国内高校、企、事业单位等各领域推广，在市场上形成影响力，有望解决学校中课堂纪律差，效率低，会议无人听的问题。并且在国内外并未出现可以实现课堂的有效管理的软件，填补了该领域的空白。并且率先实现大规模电脑对于手机的控制，为教室智能化提供了一种可行的思路，在技术上是一种突破。
课堂手机管理系统可以大规模应用到每一个大学，每一个课堂当中。不仅限于学生，本系统也可推广到公司及社会，社会上对手机的依赖也是非常严重的。集中表现在工作人员上班工作期间、开会期间玩手机。使用该系统可有效提高办公效率，改善社会风气。
参考文献
[1]王晨辉.基于Android平台校园信息系统[J].数字技术与应用，2010（8）：123-123.
手机定位系统范文5
关键词：搬运机械手；电气一体化；定位控制
中图分类号：TP241 文献标识码：A
0.引言
随着制造业的快速发展，机械手成为当今时代的标志，有效改善劳动条件，保障人身安全。当前，机械手可以精确执行预先编写的程序命令，实现预计动作，被广泛应用于机床、模具锻造或者点焊、喷漆工艺方面。本文基于完成生产线之间物品运输设计的机械手系统，能够完成手臂上下伸缩、手臂左右摆动以及手指抓握3个动作；采用集成传输模式，即手臂机构采用伺服电机驱动，手爪机构则采用气压传动。
1.硬件结构设计
1.1 伺服电机选择
电机选择方面，本课题选用交流伺服电机，因为随着电机调速方法的不断研究，目前能够将电机调速范围与成本降低到宽调速直流电机。同时，交流伺服电机拥有较高的可靠性和控制性，因此目前能够得到广泛应用。而直流伺服电机内部存在电刷和换向器因素，导致电机工作可靠性降低，提高后期运行成本；交流异步电动机虽然没有电刷磨损，结构简单，成本较低，但应用时对其调速十分烦琐，成本相对较高，不经济适用。考虑到电机后期维护方便，本课题的升降电机与旋转电机都选用交流伺服电机PanasonicMDMA152P1U型号，便于后期保养维修，采用的驱动器为MDDDT5540型号。
1.2 气缸和阀门的选择
本机械手驱动系统运动速度由气流调节阀控制，运动方向由电磁阀控制。目前，气体驱动系统凭借其价格低廉等优点在工业中得到广泛应用。同时气动夹持器由于气体的可压缩性，在捕获过程中具有一定的灵活性，不会由于力度过大导致被抓取物破坏。根据指尖距离及手爪夹紧力，夹紧装置选择一个具有可调缓冲装置的双作用气缸，并设有夹紧装置和压力传感器。气缸本身配有两个一位单通阀门，本设计为了能够保证气缸在断气状态下保持气缸内部的压力，所以根据经验选用SMC公司的VZ110气开阀。
1.3 传感器的选择
传感器的功能是将被测物的物理量转变成由控制系统可以识别的电信号。实时检测系统本身以及工作对象、工作环境的状况，为控制系统提供有效精准的电信号。本课题研究的机械手，位置检测装置主要用来判断机械手执行左旋/右旋，上升/下降等动作时是否到位，通常选择行程开关，并将其安装在预先设定的位置。本机械手选用直线接触式行程开关，当行程开关检测到机械手运动到预定位置时，立即终止当前动作，准备运行下一动作。
2.机械手动作的实现过程
机械手的工作均由伺服电机驱动螺纹丝杆旋转和电机自转来完成。本机械手的一个工作周期要完成手臂下降―工件加紧―手臂上升―右旋―手臂再下降―松开工件―手臂在上升―左旋8个动作，全部由对应的限位开关来控制，系统原始位置设置在原点，当按下开始命令时，机械手会立即有序的执行预订相应动作。为确保人身安全，机械手安装了一个光电开关，当机械手右旋到预定位置时，必须检测到右工作台上没有工件时才能执行下降动作。另外，机械手能够实现自锁功能，在系统断电断气情况下保持机械手姿势。本文研究的机械手系统工作方式一共有手动操作，半自动操作，自动操作3种模式，当系统上电后机械手首先初始化，然后进行选择相应的工作方式。
3.控制系统的设计
控制系统是机械手设计的重要组成部分，是保证机械手在工作过程中安全可靠的关键。实时控制着机械手的每一个作业动作，控制系统的稳定性以及可靠性的好坏直接决定了机械手工作过程的效率，起着不可低估作用。
3.1 PLC的选用
本文机械手的控制系统根据经验选用“CPU226AC/24输入/16输出”型PLC，另外，由于系统I/O端的分组情况及隔离与接地的需求，需要增加10%～20%的裕量，配置了两个EM253位控模块和一个EM22324VDC数字组合8输入/8输出的扩展模块。本文设计的控制系统，控制面板上操作按钮的输入端应该接入PLC输入口的I0.0-I1.5，系统的行程开关接入I1.6-I2.3，料架上的两个光电传感器应该接入I2.4、I2.5输入口，伺服驱动器的报警端接入I2.6、I2.7接口，伺服电机定位完成后发出的信号接入I3.0、I3.1。其次，PLCQ0.0-Q0.6输出端连接系统信号指示灯，Q0.7-Q1.4端连接外部信号，实时检测机械手状态，Q1.5-Q1.7端连接驱动器，为电机提供电源，Q2.0-Q2.3端连接定位模块，主要控制电机的运转，Q2.4-Q2.5端连接气缸控制阀，调节气缸的伸缩。
3.2 控制模块设计
本文中，控制系统主要由PLC主控单元、I/O模块和EM253位核心控制器构成，机械手的抓放动作由选用的气缸驱动，其余动作由选用的伺服电机驱动，同时电机配有驱动器，由位控模块接收脉冲输入。结构上，系统配有极限行程开关，每个部件的极限运动由脉冲来限位。主控单元采用单独封装，设计为模块式结构，安装在相应的支架上，主要包括PLC模块、触摸终端、I/O模块和两个位控模块，通过PLC专用电缆进行相互通信。位控模块采用的是PLC特殊模块EM253，因为可以运用其产生的脉冲串对电机速度何位置进行开环控制，产生的脉冲串存储在S7-200相应的存储区中，通过扩展的I/O总线与S7-200进行通信。
3.3 控制面板的设计
本文所设计的机械手根据实际应用所需设置以下控制按钮。（1）工作模式选择开关：当正常生产时将机械手调到自动模式，机械手会自动运行。当机械手出现故障或者出现报警时可以将机械手调到手动模式，机械手可通过点动调整。（2）电源开关：当机械手系统准备工作时，必须将电源拨至ON位置，给系统设施供电，其中触摸终端由PLC进行供电。当机械手系统停止工作时，必须将电源拨至OFF位置，切断一切设施供电，保证系统及人身安全。（3）急停按钮：当机械手系统在运行过程中，出现突况例如搬运不够稳定、下放物品不到位、超过了极限位置以及没有抓取成功目标物等等发生时，迫使机械臂系统停止工作，此时仅需按下急停按钮，则可立即使机械手停止工作，有效避免事故的发生和经济损失。（4）机械手上升、下降、左旋、右旋、夹紧、松开按钮：这些按钮通常在调试或者排除系统故障时对机械手进行单步操作时使用，属于手动操作。（5）复位按钮：当需要将机械手系统自动恢复到初始位置的情况时，需要按此按钮实现相应复位功能。（6）启动按钮：当机械手系统完成上电，工作模式等一系列前期准备工作之后，按下此按钮系统就会自动完成预设搬运动作。（7）测试灯/报警按钮：机械手系统安装结束后，要对机械手的作业稳定性进行试验。此时，试灯/报警清除按钮对电路上所有的工作指示灯做检测，保证正式运行时的安全。另外，当机械手系y出现报警时，我们对系统进行故障维修后，必须按此按钮消除报警，使系统进行正常作业。
结语
本文对机械手驱动系统、控制系统方面进行认真细致地研究，能够对生产线上有无工件进行精准判断，降低了工作劳动强度，提高了企业生产效率，对自动化生产线的柔性制造方面和工作效率方面起到了不可估量的作用。
参考文献
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[5]李长军.西门子S7-200PLC应用实例解说[M].北京：电子工业出版社，2011.
手机定位系统范文6
薄壁零件在焊接过程中会产生较大的内应力，导致较大的变形，当同一零件上具有多道空间焊缝时，该零件的由焊接所产生的变形就非常复杂，不利于分析和控制[1]。在使用常用的减少内应力的方法没有达到满意的效果后，本项目组通过综合分析空间对接焊缝零件焊缝之间热输入量及变形的相互影响，并通过工艺试验论证确定了采用双机器人对该零件进行双缝同步焊接，协同变位机带动焊接零件变位，使焊接位置始终处于最优的状态，以达到保证焊缝成型质量及有效控制焊接变形的目的[2]。
1焊接工艺及流程分析
本方案需将焊缝分为四段焊接。
首先，工件装夹固定完毕后，机械手从长直焊缝一端起弧，根据工艺需要，设定合适的焊接电流、
焊接速度、送丝速度等焊接参数，焊至接近拐角附近位置，如图1（a）所示。
图 1焊接工艺流程图
然后，从拐角附近位置变位机开始旋转，机器人焊枪轨迹点跟随变位机位置变化协调运动，使焊枪始终保持最佳焊接姿态，并选取适当的焊接参数，直到焊过拐角，如图2（b）所示。
接下来，焊过拐角，此时短直焊缝水平向上，变位机停止旋转，机械手夹持焊枪做直线运动，并保持最佳焊枪姿态，完成直线段焊接如图2（c）所示
最后到另一尖角位置，变位机开始旋转，机器人焊枪轨迹点跟随变位机位置协调运动，使焊枪始终保持最佳焊接姿态，并且保持合适的焊接参数。直到焊接完成，如图2（d）所示。
本系统采用人工上料的方式完成工件的装夹与点定，当工人完成装夹后，按启动焊接按钮，系统控制器判断每个气缸是否夹持到位，如果夹持不到位，将给予提示。启动焊接后，机器人按人工示教编程后保存的程序进行焊接，机器人先对直焊缝进行满焊，到直角过度段的时候，机器人控制柜控制协同变位机调整角度，对拐角处的焊缝进行焊接，过完拐角继续焊接另一个平面的直焊缝，最后完成焊接，时效处理后人工下件。流程图如图2所示。
图 2焊接工艺流程图
2系统组成与布局
自动焊接工作站包括机器人分系统、焊接分系统、工装夹具分系统、安全防护分系统和监控分系统。自动焊接工作站采用双缝双弧焊方式，需要两台弧焊机器人；自动化工装夹具通过气缸将工件定位夹紧，在变位机的位姿变换下完成可靠焊接；安全防护分系统用来做工作站的周界防护，避免工人在系统运行时进入工作区域。拟采用的设备有安全光幕、安全门、围栏等；监控分系统控制整个系统的逻辑动作，拟采用PLC来实现各种传感器的控制，并将系统状态信息采集并传输到触摸屏上，操作人员可在工作区域外部清楚地看到整个系统的运行情况，并可通过触摸屏与控制台对系统进行控制。
布局图如图3所示：
1变位机 2滑轨 3机器人 4滑台 5焊接电源 6水冷箱 7拖链 8走线槽
图 3工作站布局图
该工作站设置一个维修门和一个上下料们，技术员可通过维修门进入工作站进行检修和调试，工人通过电动卷帘门进入工作站将工件通过夹具安装到变位机上，适当选取机器人型号以覆盖所有焊缝，该布局方案的优点是上下件安全、方便，各机构在工作中不易产生干涉[3]。
3系统控制
3.1系统控制原理双机器人自动焊接工作站在控制上分为两个层次：系统主控层和机器人焊接控制层。系统控制原理图如图4所示。
图 4系统控制原理图
系统采用PLC 为主控器，收集各传感器信号，进行逻辑运算，然后输出逻辑动作命令控制机器人、夹具气缸、信号灯等执行结构动作。触摸屏根据需要提取PLC内部寄存器的信号，将工作站的运行状态显示出来。操作盒可实现系统的启动、停止等操作功能。
机器人焊接控制层通过机器人控制柜和焊接电源的信号交互实现对机器人动作、外部轴动作和焊接系统的控制。机器人控制柜是该层的控制器，通过工业现场总线与焊接电源和机器人外部轴进行信号传送，本工作站采用的是ABB弧焊机器人和福尼斯焊接电源，机器人与福尼斯焊接电源采用DEVICENET工业总线进行通讯。两台机器人由一台作为主机器人，另外一台机器人和变位机都作为主机器人的外部扩展轴。两台机器人之间采用机器人协同控制软件和标准工业现场总线进行通讯（该线缆有机器人厂商提供，ABB机器人采用以太网），保证双机器人协同控制。
系统分两种工作模式：手动模式下进行示教编程，机器人各自示教完成后，可通过模拟焊接过程，执行示教焊接程序，通过多次调整各段的示教参数，直到符合要求为止；自动模式下进行自动焊接，如果焊前准备工作完成，确认各参数设置无误，将机器人切换到自动模式进行自动焊接，在自动焊接过程中提供自动保护功能，配合按钮操作盒，操作者实现对工作站的启动停止等控制[4]。
机器人与焊接电源用现场总线DEVICENET模块实现数字化通讯，焊接电流、送丝速度等参数可以在机器人示教器上直接设定，实现不同焊接参数的切换，以适应不同焊缝位置的需要。
本方案将变位机放入到机器人分系统中，充当六自由度机器人的第七轴，由机器人控制柜控制其转动，可以实现机器人和变位机的联动控制，可以保证焊缝为最佳焊接位姿。
3.2手动模式的控制为了对自动化焊接工作站进行参数设置、调整、排故等工作，工作站除了正常的自动焊接模式外，还需要设计一套手动模式的操作，本工作站在触摸屏上进行手/自动模式的切换，可以将工作模式切换到手动模式。手动控制模式主要在以下操作时使用：
1、零件逐个在夹具上定位夹紧时
考虑现场夹具的操作方便性，在夹具上安装一个夹具控制盒，用于控制夹具的气缸的夹紧与放松，并帮助操作人员保证每一步都夹紧到位。
(1)夹紧按钮：工人手动将零件放到夹具上，按一次，夹紧下一步所对应的气缸，每放好一个零件按一次夹紧按钮，直到夹紧定位好最后一个零件。
(2)放松按钮：当上一步夹紧的零件出现问题时，按放松按钮，放松上一步所对应的气缸，重新摆放零件。
(3)夹具退按钮：当焊接失效处理完成后，需要下件，按一次，放松所有已夹紧的气缸。
(4)单步夹紧指示灯：当单步的所有气缸夹紧到位时，该指示灯会持续亮一秒，然后灭，指示工人可以夹持下一个零件了。如果夹持好零件后该灯没有正常亮起，表示该组气缸有部分没有夹持到位，应该按“夹具退”按钮，排故，重新夹紧。
(5)全部夹紧指示灯：当气缸全部夹紧时，该指示灯会一直亮着，这时候人员可以退出工作站，开始自动模式的焊接。
按钮盒示意图如图5：
图 5夹具控制盒示意图
2、机器人试教编程
在机器人试教编程时，需要将工作站切换到手动模式下，这时候机器人才会将控制的权利交给示教盒。
3、焊接参数的调整
在焊接参数的调整的时候，需要将系统切换成手动模式，焊接电源才允许修改焊接参数。
4、另外说明
在手动模式下，由于人员有可能需要进入工作站区域，所以设定屏蔽光栅报警，检修门关紧不到位报警等报警互锁功能。
3.3自动模式下的控制本机器人工作站设计了一款T型操作台作为工人进行正常自动化焊接的基本操作平台。该平台具有简洁、方便且安全的特性。该操作台的按钮作用如下：
(1) 启动按钮：双手按下两个按钮，在符合启动条件下，系统将启动，这样有效地防止人员的误操作，提高使用安全性。
(2) 焊接暂停按钮：按下，系统将进入暂停状态，机器人会记录当前焊接位置。
(3) 紧急停止按钮：按下，系统将进入急停，只有当紧急停止按钮撤销后，机器人才能动作。
(4) 程序继续：在急停或暂停取消后，按下程序继续按钮，系统将继续急停或暂停前的工作，为保证焊接质量，机器人控制焊枪往回焊接一小段距离后再往前焊。
T型操作台的按钮分布示意图如图6所示：
图 6 T型操作台
另外，在系统控制上，还有几点需要特别说明：首先，除急停信号外，PLC不对机器人、变位机、焊机系统进行控制，这些都有机器人控制柜进行控制和参数调取；然后，机器人、变位机、焊机系统在手动模式下，可以模拟行走所示教的路径。
4焊接系统故障分析
焊接工艺、机器人的控制以及夹具的合理设计决定了本工作站能否焊接出合格的零件，全面的故障分析及故障处理方法的设计则可提升工作站的可靠性、保障性、安全性和适应性。针对自动化焊接的特点，本工作站对可能出现的故障进行了分析，并设计了工作站遇到这些故障时的逻辑处理方法，并将这些故障显示在人机交互触摸屏上，使技术人员更方便快捷地排故，恢复生产[6]。可能出现的故障如下：
1．夹具气缸夹紧不到位
在自动状态下，当PLC检测到夹具系统中某一个磁感应开关没有导通[5]，表示该位置的气缸夹紧不到位，系统将在自动状态下无法启动或系统暂停，并且触摸屏显示未夹紧的气缸的位置。
2．检修门或者上下料门关闭不到位
在自动状态下，当PLC检测到检修门上的接近开关压紧不到位将触发该报警，系统无法启动；如果在正常焊接中出现该问题，PLC控制系统暂停。
3．光栅报警
在自动状态下，PLC检测光栅没有信号输入，将会触发该报警。此时系统无法启动或焊接暂停。
4. 缺气报警
检测气压开关安装在保护气瓶出口处，可以有效监测气瓶的气量，避免缺气、少气。PLC检测气压开关没有信号输入，将会触发该报警。自动状态下系统无法启动或系统急停，手动状态只报警不限制系统使用
5. 断丝保护
PLC检测到焊丝检测开关没有信号输入，将会触发该报警。自动状态下系统无法启动或系统急停，手动状态只报警不限制系统使用。
6.断弧保护
PLC检测从焊机引出的断弧信号反馈没有信号输入，将会触发该报警。自动状态下系统急停，手动状态只报警不限制系统使用。
7. 机器人碰撞报警
PLC检测到从撞枪传感应器输入的信号，将会触发该报警，此时系统急停。
8. 水流开关报警
水流检测开关安装到冷水箱回流口处，可确保水流经过了焊枪，起到了冷却的效果。PLC检测水流开关没有信号输入，将会触发该报警
系统处理：自动状态下系统急停，手动状态只报警不限制系统使用
9. 机器人报警
PLC检测到机器人报警输入口没有信号输入，将会触发该报警。自动状态下系统急停，手动状态由机器人系统自身判断如何处理
在手动模式下，为了不影响操作，本工作站运行遇到相关报警仍会在触摸屏上显示，但不影响手动操作。
