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      封裝外殼的要求跟功能需求

      2023-12-25 11:38:50

      [一]、封裝外殼的要求

      封裝外殼是在工業類電源等設備中大量使用的鋁合金封裝外殼,目前國內市場需求大,適合大批量生產,國內很多封裝外殼加工企業自動化程度比較低,還是人工操作為主,部分工廠過渡到了半自動生產線,依然沒有實現生產線的全自動化,函待進行改造。受校企合作企業委托,對該企業現有的封裝外殼自動生產線進行優化設計。由于封裝外殼產品需求的改變,決定了生產線改進與優化,同樣其生產工藝也需改進與優化,從而導致控制系統進行優化設計?;诖苏n題,原有控制系統不能滿足新的全自動生產線功能需求,論文從原有的嵌入式控制系統優化設計背景入手,分析與優化了嵌入式系統硬件和軟件,滿足企業新形勢的要求。主要從以下幾個方面進行研究:

      1.根據原有的封裝外殼生產工序流程,優化設計了新的生產工序流程,其中介紹了機械手結構設計和運動分析,提出了封裝外殼全自動生產線控制系統的功能需求和性能指標,設計了兩種電控優化方案,通過對比確定采用嵌入式系統控制方案。

      2.通過對封裝外殼生產線嵌入式控制器硬件性能指標分析,對嵌入式控制系統硬件設計總體方案進行了優化設計,從而確定了主從控制器為相同的硬件框架。對現有的工業控制器的處理器進行調研,選擇了STM32F407VET6微控制器作為本系統的核心控制芯片,能夠很好地滿足系統功能需求。采用模塊化設計方法,完成嵌入式系統硬件優化設計,同時對通訊電路和控制電路輸入輸出通道的信號隔離以及電源隔離。

      較后搭建了實驗平臺,進行了相關功能模塊的測試。

      3.對封裝外殼自動生產線嵌入式系統總體軟件架構進行了優化設計,針對主控制器軟件系統的實時性和多任務管理需求,通過對比現有嵌入式實時操作系統,選擇使用了,uC/OS-III實時操作系統,同時完成了主控制器軟件系統的編寫,設計了良好的人機交互界面。通過對從控制器控制機械手運動算法的優化設計,進行了S型曲線速度規劃并通過測試試驗進行了驗證,以及設計了前饋+PID反饋復合控制算法,較后通過MATLAB仿真,證明其運動算法控制性能。

      4.對現有的部分生產線進行了現場調試。先對機械手、攻絲工位和放置螺釘工位進行單獨調試,然后對現有裝配好的生產線進行聯機試驗,總結出現的故障,記錄試驗測試數據,根據實際生產效率和產品合格率,滿足合作企業的生產要求。

      [二]、蝶形微波器殼體自動生產線控制系統優化的功能需求

      目前原有蝶形微波器殼體生產線的生產效率為4.2個/分鐘,并且至少需要5名熟練操作的工人負責整條生產線的運轉。由于原有生產線控制系統核心芯片采用C8051F020,與32位處理器相比,其處理性能較低,數據運算處理能力較弱,隨著蝶形微波器殼體產品要求越來越高,這樣使得新蝶形微波器殼體自動生產線控制系統的功能需求也要發生變化。

      蝶形微波器殼體自動生產線根據生產工藝流程分為落料沖壓沖孔、沖壓成型、攻絲、放置螺釘、沖壓螺釘五個工序以及每個工序之間機械手自動搬運工作過程。為了滿足優化后的系統能夠通過機械手自動搬運實現蝶形微波器殼體的全自動化生產的需要,并保護其系統的優良性,同時也為了系統能夠為后期自動生產線升級預留相關功能,將蝶形微波器殼體自動生產線控制系統的功能需求分為以下五個主要部分:

      (1)生產自動化??刂葡到y需要形成一套全自動化生產工藝流程,實現蝶形微波器殼體自動化生產,同時控制系統需有手動調試功能,方便該生產線上單個設備專機或者個別工序上下料機械手搬運過程的調試。

      (2)生產化。由于該自動生產線自動化程度好,生產的性尤為重要。

      為了保護蝶形微波器外殼自動生產線的運行,考慮的是該生產線各個設備機械結構安裝和控制系統的優良性,在生產運行時,一保護現場操作人員人身,防止各個設備的誤動作,如壓力機上下位檢測,模具位置到位檢測,機械手限位檢測,吸盤壓力檢測,氣缸上下位檢測;二保護穩定性好,由于工廠現場生產環境惡劣,需要控制系統有較強的抗干擾能力;第三控制系統較終實現能夠自動診斷該生產線故障并具有警報功能。

      (3)機械手搬運精度適宜化。目前受到機械模具的限制,要求具有較高的搬運精度,才能保護物料地放在指定的位置。

      (4)生產效率化。在生產企業注重效益優先,生產速度是產品競爭力的關鍵因素,優化后預計每分鐘生產8-12個。在保護生產性的前提下,同時對機械手的運動速度提出了確定的要求。

      (5)開放性和可擴展性好。根據蝶形微波器殼體的產品要求不斷提高,生產工藝流程日益復雜,為了使企業在未來發展中保持競爭力,保護控制系統具有良好的開放性和可擴展性。


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