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微量射出标签机数控系统关键技术的研究

刘海利  
【摘要】: 微量射出标签即多色塑胶标签,由于多采用微量射出技术生产故称之为微量射出标签。其应用广泛、需求量巨大,但目前的生产还处于原始手工生产的状态,因而开发一种自动化生产设备具有重要意义。采用数控技术可以将手工操作改为自动加工,根据微量射出标签生产的要求,其数控设备应该是低成本、高性能、体积小、易操作的专用数控设备。 本文主要对微量射出标签机数控系统的关键技术进行研究,给出了数控系统的总体架构,提出了一种基于变长度染色体遗传算法的加工路径优化算法,并研制了基于ARM7 S3C44BOX和μC/OS-Ⅱ的嵌入式控制器,这种数控系统有效地满足了微量射出标签生产的要求。主要研究内容包括以下几个方面: 首先,介绍了微量射出标签及其生产现状,提出采用数控技术实现自动化生产的方案,并对数控技术进行了简要介绍,阐述了应用嵌入式技术开发数控系统的优势; 第二,给出了数控系统的总体架构。数控系统采用上位机和多台嵌入式控制器的串行网络架构,主要包括上位机加工代码生成软件、嵌入式控制器、三坐标机床和微流量控制器。控制器采用开环控制方式,执行机构采用步进电机和滚珠丝杠副,这种结构既能满足系统的精度要求又能保证数控设备的经济性; 第三,定义了加工代码生成软件的各功能模块,对软件开发中的关键技术进行了研究。提出一种基于变长度染色体遗传算法的加工路径优化方法,该方法将每个点编码为一个二元组用以表示各种加工要素,其交叉和变异操作能对一些线进行分割和合并,使加工路径能得到更大程度的优化。仿真结果表明,该方法具有良好的优化效果,可以显著地缩短辅助运动路径的长度; 第四,研制了数控系统的嵌入式控制器。该嵌入式控制器硬件平台采用ARM7微处理器S3C44BOX和AT89C52单片机,驱动芯片采用TA8435;软件平台采用μC/OS-Ⅱ实时操作系统,将控制软件划分成几个功能模块,并给出了各功能模块在系统中对应任务的优先级。该嵌入式控制器的软硬件划分及缓冲区的使用较好地满足了微量射出标签加工的实时性要求; 最后,对本文的研究工作进行了总结,提出了系统需要继续完善的地方。


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