手機(jī)組裝流水線傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

II第1章前言1.1國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況我國(guó)當(dāng)前的手機(jī)生產(chǎn)水平已經(jīng)逐漸走在世界前列，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有很多成熟廠家可以獨(dú)立完成從手機(jī)零件到手機(jī)組裝的生產(chǎn)和加工，但是就技術(shù)成熟度和系統(tǒng)性而言，與國(guó)外的相關(guān)產(chǎn)業(yè)比還略有欠缺，尤其在手機(jī)組裝的流水線問題上[1]。國(guó)外的相關(guān)流水線已經(jīng)可以使用高度信息化和自動(dòng)化的生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)，有一些大型廠商的手機(jī)組裝任務(wù)，除了必須需要人工檢測(cè)和測(cè)試的環(huán)節(jié)外，其他流程甚至已經(jīng)出現(xiàn)了無人化生產(chǎn)[2]，生產(chǎn)效率相比傳統(tǒng)人工組裝有了大幅度的提高和進(jìn)步。盡管國(guó)內(nèi)手機(jī)組裝的流程已經(jīng)達(dá)到國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)，但流水線的自動(dòng)化程度還有很大的提升空間。主要問題有以下幾點(diǎn)，首先在引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)方面，由于資金成本和技術(shù)條件，很多先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)并未對(duì)其進(jìn)行很好的吸收、消化[3]；再者，我國(guó)在相關(guān)專業(yè)的精英人才和專家學(xué)者較為缺少，少于專門從事手機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)這方面研究的學(xué)者，尤其是未能注重基礎(chǔ)科研問題[4]。因此，探索更加高效的流水線加工系統(tǒng)，盡可能的將自動(dòng)化技術(shù)和機(jī)械工程技術(shù)結(jié)合起來，開發(fā)出一種更合理的、更適用于手機(jī)組裝的流水線傳動(dòng)系統(tǒng)，幫助工廠更高效的完成手機(jī)的生產(chǎn)任務(wù)，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)手機(jī)行業(yè)和機(jī)械自動(dòng)化行業(yè)應(yīng)該關(guān)注的問題。1.2設(shè)計(jì)目的、意義 1.2.1設(shè)計(jì)目的本研究致力于對(duì)手機(jī)組裝流水線的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，充分考慮在手機(jī)組裝生產(chǎn)中存在的各種因素，對(duì)流水線的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行合理的分析和研究，使其在各個(gè)環(huán)節(jié)銜接更加流暢順利，更好的適配到手機(jī)零件的加工組裝中，加快手機(jī)組裝的效率，同時(shí)保證手機(jī)組裝的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)手機(jī)工廠的量化生產(chǎn)。1.2.2設(shè)計(jì)意義本設(shè)計(jì)的意義在于將自動(dòng)化和機(jī)械工程技術(shù)更合理的加入到手機(jī)組裝流水線的傳動(dòng)系統(tǒng)上去，結(jié)合生產(chǎn)線傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品是否與傳動(dòng)系統(tǒng)具有適應(yīng)性、產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)線的運(yùn)輸方式、產(chǎn)品運(yùn)輸中產(chǎn)品間的距離和運(yùn)行軌道等因素[5]，開發(fā)一種良好的傳動(dòng)系統(tǒng)，可以在手機(jī)的生產(chǎn)過程中，高效的完成對(duì)手機(jī)零件的加工工作，促進(jìn)手機(jī)的高質(zhì)量高產(chǎn)量生產(chǎn)。1.3主要技術(shù)資料 1.3.1手機(jī)組裝工藝流程通過網(wǎng)絡(luò)的資料整理，總結(jié)出現(xiàn)在大部分手機(jī)組裝公司進(jìn)行工作時(shí)所執(zhí)行的具體工藝流程，如圖1.1所示。圖1.1手機(jī)組裝工藝流程1.3.2傳動(dòng)系統(tǒng)概述手機(jī)組裝的流水線傳動(dòng)系統(tǒng)主要以運(yùn)輸手機(jī)零件和組裝的半成品到下一環(huán)節(jié)為主要目的，同時(shí)要滿足手機(jī)零件加工的工藝流程和處理順序的要求。自動(dòng)化的傳動(dòng)系統(tǒng)在工人加工操作、流水線整體運(yùn)作、不同程序相互配合、產(chǎn)品的組裝與物流之間有著重要的關(guān)聯(lián)作用，并且可以讓零件在加工過程中得到緩沖，減少損耗[6]。合理使用自動(dòng)化傳動(dòng)系統(tǒng)，能夠在保證質(zhì)量的前提下提升加工物品傳遞能力，讓不同加工流程之間的聯(lián)系更加密切，進(jìn)而提升加工組裝的效率。1、皮帶式傳送線皮帶傳送系統(tǒng)是由一條完整的輸送帶和結(jié)構(gòu)化部件組成，以驅(qū)動(dòng)滾筒為軸，通過摩擦力來傳導(dǎo)皮帶運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)加工零件和物品的傳送的機(jī)械裝置[7]。皮帶傳送系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于其整體結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)原理簡(jiǎn)易、運(yùn)輸穩(wěn)定性強(qiáng)、方便組裝和自動(dòng)化運(yùn)行等，這些特點(diǎn)讓皮帶傳送系統(tǒng)廣泛使用在流水線加工的零件物品傳送中。2、滾輪式輸送線滾輪式傳送系統(tǒng)由一組間距適當(dāng)?shù)臐L輪組成的裝置，可以根據(jù)是否有動(dòng)力裝置分為有動(dòng)力傳送和無動(dòng)力傳送兩種類型。而按照傳送系統(tǒng)的運(yùn)送模式又可以將其分為水平、傾斜和轉(zhuǎn)彎三種傳送形式。滾輪傳送系統(tǒng)有一個(gè)基本的要求，就是其運(yùn)送的零件或物品要擁有可以支撐整體的平面，對(duì)于不滿足這個(gè)要求的物品需要使用托盤等輔助工具幫助其傳送。滾輪式傳送系統(tǒng)也是被流水線加工系統(tǒng)廣泛使用的傳送系統(tǒng)，由于其傳輸特性，還可以將其融合進(jìn)生產(chǎn)工藝中，進(jìn)一步提升加工效率[8]。3、鏈?zhǔn)絺魉途€鏈?zhǔn)絺魉拖到y(tǒng)通常具備鏈條、鏈輪、電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、速度控制裝置等部件。一般情況下，需要被傳送的物品可以直接固定在鏈條上，使零件可以在鏈條的固定軌跡運(yùn)動(dòng)下移動(dòng)[9]。4、步伐式傳送線移動(dòng)步伐式傳送系統(tǒng)一般有勾爪、輸送桿、連接板、側(cè)限位板、支撐板組成[10]，工作原理相比上述類型的傳送系統(tǒng)比較復(fù)雜，利用勾爪實(shí)現(xiàn)單向輸送，可以在特定的傳送環(huán)境中使用。1.4論文內(nèi)容安排本文根據(jù)研究課題的內(nèi)容，共分為四個(gè)部分，具體內(nèi)容如下。第一章為前言介紹，主要分析本課題的研究目的、研究意義和技術(shù)路線，對(duì)有關(guān)的設(shè)計(jì)資料進(jìn)行整理，找出對(duì)本課題有幫助的部分進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。第二章為手機(jī)組裝流水線傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，具體闡述了本次設(shè)計(jì)所涉及的每個(gè)模塊及其作用。第三章為手機(jī)組裝流水線傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)際的硬件實(shí)現(xiàn)，介紹了各個(gè)模塊或電路需要的器件和選擇標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)設(shè)計(jì)的框架進(jìn)行搭建。第四章為手機(jī)組裝流水線傳動(dòng)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分，根據(jù)實(shí)際的硬件需求，通過Keiluvision5平臺(tái)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，使該傳動(dòng)系統(tǒng)成為一個(gè)具有實(shí)際意義的設(shè)計(jì)，達(dá)成本次課題的研究目的。

第2章手機(jī)組裝流水線傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案2.1整體方案概述對(duì)于手機(jī)組裝這樣的加工型流水線，必須要使用傳動(dòng)系統(tǒng)，而且要仔細(xì)考慮流水線的不同加工環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系，不同零件在整體加工流程中的意義。床柜情況下會(huì)使用無阻礙型的皮帶式流水傳送系統(tǒng)，按照其零件組裝的固定邏輯和整體的加工流程，結(jié)合常規(guī)組裝工藝框架，在必要的工位前加入零件的控制環(huán)節(jié)[12]，如圖2.1所示。同時(shí)，手機(jī)零件傳送到特定工位時(shí)由該工位執(zhí)行加工工藝時(shí)，手機(jī)零件或半成品不但要保持在流水工作線上，按照規(guī)定的流速向下一個(gè)工位傳送，完整地通過整條加工流水線每一個(gè)位置，最終完成組裝[13]，同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄每個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)行參數(shù)和零件通過的數(shù)量，方便調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及零件的出產(chǎn)率。因此，基于上述手機(jī)組裝流水線的特性，本次課題設(shè)計(jì)一種含有無刷直流電機(jī)及傳感計(jì)數(shù)器的皮帶式流水線動(dòng)力傳送系統(tǒng)，包括車體模塊、傳動(dòng)模塊和計(jì)數(shù)模塊，實(shí)現(xiàn)手機(jī)零件更快的通過傳動(dòng)系統(tǒng)到達(dá)不同階段的工位進(jìn)行有效組裝，同時(shí)顯示相關(guān)生產(chǎn)的數(shù)值。圖2.1手機(jī)組裝工藝流程2.2車體模塊由于本次設(shè)計(jì)的流水線適用于手機(jī)組裝的流程，考慮到手機(jī)零件是一種輕量、體積小的物料，在上述多種傳動(dòng)方式中選擇皮帶式的傳送系統(tǒng)，因此在車體模塊部分，主要包括流水線外部完整的車架、聯(lián)軸器、綠色PVC皮帶、兩個(gè)無動(dòng)力滾筒、滾筒支架、托輥、驅(qū)動(dòng)芯片等。2.3傳動(dòng)模塊2.3.1電機(jī)原理皮帶式傳動(dòng)系統(tǒng)通常以電機(jī)驅(qū)動(dòng)為根本動(dòng)力源，本次設(shè)計(jì)以無刷直流電機(jī)為主，包括電機(jī)主體、位置傳感器和換相線路[14]。無刷直流電機(jī)兩個(gè)關(guān)鍵性組成為定子和轉(zhuǎn)子。實(shí)現(xiàn)其工作的基礎(chǔ)是保證轉(zhuǎn)子處在正確的位置，并且可以完成正確的轉(zhuǎn)向。因此，無刷直流電機(jī)必須要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的轉(zhuǎn)子位置信息，再利用多個(gè)功率開關(guān)切換不同的狀態(tài)，來完成轉(zhuǎn)子方向的改變。本次研究中選擇了使用霍爾元件來監(jiān)測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，圖2.2為霍爾傳感器在無刷直流電機(jī)中的位置示意圖。圖2.2霍爾傳感器截面圖電子換相電路也是無刷直流電機(jī)的重要結(jié)構(gòu)之一，他可以為無刷直接電機(jī)提供更高的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)降低整體裝置的復(fù)雜度。無刷直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)，霍爾元件與電子換相電路同時(shí)工作才能夠保證得到轉(zhuǎn)子的準(zhǔn)確位置和轉(zhuǎn)變方向。而電子換相線路還可以把轉(zhuǎn)子位置信息傳送給CPU或中央處理芯片，進(jìn)一步控制對(duì)應(yīng)的功率開關(guān)給出正確的輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)無刷直流電機(jī)平穩(wěn)的工作。2.3.2電機(jī)選擇及參數(shù)本次研究選擇的無刷直流電機(jī)的參數(shù)如表2.1所示[15]。表2.1無刷直流電機(jī)相關(guān)參數(shù)參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值額定電壓24V轉(zhuǎn)子慣量2302g.cm霍爾角度120°額定轉(zhuǎn)速3000RPM機(jī)身長(zhǎng)度113mm極數(shù)4額定功率138W定子電阻29.0Ω重量1.2KG額定轉(zhuǎn)矩44.0N.M等效電感7.0Hm相數(shù)32.3.3電機(jī)的數(shù)學(xué)模型手機(jī)組裝流水線傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能裝置為無刷直流電機(jī)，需要注意的是，電機(jī)的轉(zhuǎn)速一旦由于某些原因?qū)е率Ш饣虺霈F(xiàn)不規(guī)則轉(zhuǎn)動(dòng)，可以嚴(yán)重影響皮帶傳送系統(tǒng)的穩(wěn)定性和持續(xù)性。因此，為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)力裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，事先對(duì)無刷直流電機(jī)采取有效的數(shù)學(xué)模型分析是必不可少的。分析中選擇的無刷直流電機(jī)為雙導(dǎo)通的星接裝置，該電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置并不會(huì)受到磁阻等其他內(nèi)在因素的影響，同時(shí)在分析中假定電機(jī)的三相繞組為對(duì)稱形態(tài)，忽略轉(zhuǎn)子與定子之間的弱電效應(yīng)和物理影響因素。2.4計(jì)數(shù)模塊本設(shè)計(jì)采用555計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)零件或半成品的計(jì)數(shù)功能。當(dāng)零件或半成品通過計(jì)數(shù)器的紅外裝置時(shí)，計(jì)數(shù)器正式從1開始進(jìn)行計(jì)數(shù)工作。同時(shí)，計(jì)數(shù)器顯示電路通過2數(shù)碼管顯示手機(jī)零件或半成品通過的數(shù)量，可顯示“00~99”的數(shù)值。因此該模塊選擇的器件包括555定時(shí)器（NE555）、十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器（CD40110）、晶體三極管（9014）、對(duì)稱式紅外發(fā)射器及接收管、發(fā)光二極管等。

第3章手機(jī)組裝流水線傳動(dòng)系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)3.1硬件總體結(jié)構(gòu)本研究所設(shè)計(jì)的手機(jī)流水線傳動(dòng)系統(tǒng)的硬件控制電路，其組成結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。其中每個(gè)部分需要相互協(xié)調(diào)配合完成，具體功能如下：（1）STM32控制器STM32模塊是使用非常廣泛的自動(dòng)控制芯片，在完整的流水線傳動(dòng)系統(tǒng)中具有首腦地位，依靠控制器完成各個(gè)模塊間的相互配合和功能調(diào)度。由于STM32控制器的額定工作電壓為3.3V，因此在實(shí)際使用中需要添加變壓模塊為其提供穩(wěn)定的電源，即電源控制電路提供它所需要的工作電壓。本次研究設(shè)計(jì)所選擇的控制器為STM32F103RCT6。（2）電源電路該模塊的作用是為流水線傳動(dòng)的完整硬件控制系統(tǒng)的各個(gè)模塊提供其合適的電壓，可以保證每個(gè)電路和組成環(huán)節(jié)在其額定工作電壓下進(jìn)行工作。（3）速度檢測(cè)電路速度檢測(cè)模塊的作用是基于霍爾元件得到無刷直流電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，其中霍爾元件的工作原理已在上文闡述。在獲得速度的信息后，該模塊會(huì)將信息傳送到主控制器中，與默認(rèn)轉(zhuǎn)速作對(duì)比，并將速度調(diào)節(jié)至和默認(rèn)的速度相同。（4）電流檢測(cè)電路電流檢測(cè)電路的作用是獲取無刷直流電機(jī)的電流，微弱的電流在經(jīng)過電阻時(shí)，會(huì)在電路兩端產(chǎn)生同比電壓，此時(shí)的電壓數(shù)值過小，需要再經(jīng)過差分放大電路，被放大的電壓進(jìn)一步傳送至控制器中。當(dāng)控制器監(jiān)測(cè)到實(shí)際電流已經(jīng)高于額定的峰值電流，STM32會(huì)控制無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，直至其恢復(fù)至安全電流的范圍內(nèi)，再解除對(duì)電機(jī)的制動(dòng)控制。（5）電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊即是由驅(qū)動(dòng)芯片組成的可以控制無刷直流電機(jī)運(yùn)行的電路，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)電路的控制和保護(hù)作用，為電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。本設(shè)計(jì)中需要通過主控制器輸出脈沖寬度調(diào)制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的有效控制，間接影響流水線傳送系統(tǒng)的實(shí)際工作速度。（6）計(jì)數(shù)器模塊計(jì)數(shù)模塊通過555計(jì)數(shù)器完成，根據(jù)紅外發(fā)射器發(fā)射和接受的信號(hào)實(shí)現(xiàn)數(shù)字的累加和清零，并在OLED顯示屏幕顯示出具體的數(shù)字及系統(tǒng)運(yùn)行的其他參數(shù)。圖3.1硬件電路控制結(jié)構(gòu)圖3.2硬件電路設(shè)計(jì)3.2.1主芯片介紹本文采用芯片的是STM32F103RCT6，電路原理圖如圖3.2所示。它不僅具有豐富的外設(shè)，而且可以同時(shí)執(zhí)行不同的任務(wù)進(jìn)程，使用簡(jiǎn)單且可操作性高，多復(fù)雜的系統(tǒng)也有很好的控制能力。STM32F103RCT6內(nèi)部有定時(shí)器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和GPIO等外設(shè)資源。圖3.2主芯片電路原理圖3.2.2電源電路電源電路是保證流水線傳動(dòng)系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性的基本前提，本次設(shè)計(jì)所選擇的電源需要能夠同時(shí)為主控制器STM32F103RCT和其他模塊提供穩(wěn)定的電源。根據(jù)該傳動(dòng)系統(tǒng)不同模塊的性能和特點(diǎn)，確定了四種不同程度的電壓。首先，一般工廠使用的是220V或380V電壓，有特制的變壓器可以供直流電器件使用，而實(shí)驗(yàn)室的直流電壓源可以提供手機(jī)組裝流水線傳動(dòng)系統(tǒng)額定的24V，該電壓也是整體系統(tǒng)的最大電壓。因此S2101IR驅(qū)動(dòng)芯片的15V工作電壓可以由最大電壓通過2596LM芯片變壓得到。同理，5V、3.3V的電壓也會(huì)通過其他芯片變壓得到，15V電源電路如圖3.3所示。圖3.315V電壓轉(zhuǎn)換電路圖3.2.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)所選擇的器件為IR2101S芯片，其原理極為簡(jiǎn)單，通過上下橋間的聯(lián)動(dòng)即可，因此電路中必須具有IR2101S以及兩個(gè)聯(lián)動(dòng)器件。由于本次設(shè)計(jì)中共涉及到了三組電路，累計(jì)使用了三個(gè)IR2101S及六個(gè)聯(lián)動(dòng)器件。如圖3.4為IR2101S驅(qū)動(dòng)電路圖。其中Q1和Q2是為聯(lián)動(dòng)器件。D4和C16為上半橋電路；R4，R5為主控電路連接到驅(qū)動(dòng)芯片的限流電阻；R6，R7為聯(lián)動(dòng)電路的基極限流電阻；R8為驅(qū)動(dòng)采樣功率電阻。圖3.4IR2101S驅(qū)動(dòng)電路圖3.2.4電流檢測(cè)電路本文設(shè)計(jì)的流水線傳送系統(tǒng)所使用的是無刷直流電機(jī)，其中在使用的霍爾元件作為監(jiān)測(cè)輸出的信號(hào)源同時(shí)，添加具有上拉和限流的兩組電阻以及電容，電容可以提供實(shí)時(shí)濾波的功能，保證傳輸?shù)霓D(zhuǎn)子位置信息時(shí)不會(huì)摻雜其他干擾信號(hào)，增強(qiáng)傳輸型號(hào)的可靠性，為后續(xù)控制提供穩(wěn)定的基礎(chǔ)?；魻栐涌陔娐啡鐖D3.5所示。圖3.5霍爾元件接口電路3.2.5顯示電路本課題的傳動(dòng)系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器數(shù)值顯示電路通過OLED屏幕實(shí)現(xiàn)，該屏幕不僅更輕薄、能耗低、亮度高、發(fā)光率好、可以顯示純黑色，采用SPI通信協(xié)議，具體接入電路如圖3.6所示。圖3.5OLED屏幕顯示電路圖3.3CAD繪圖本研究所設(shè)計(jì)的手機(jī)流水線傳動(dòng)系統(tǒng)為線體輸送結(jié)構(gòu)，通過CAD繪制整體流水線車間的模型如圖3.6所示，圖中包括手機(jī)裝配的不同工作區(qū)間以及每個(gè)區(qū)間工作者大致站位和工作流程。圖3.6流水線車間整體模型流水線傳動(dòng)系統(tǒng)的CAD繪制圖紙如圖3.7所示，主要包括傳送帶和電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分，分別展現(xiàn)俯視圖及側(cè)面圖。圖3.5流水線傳動(dòng)系統(tǒng)模型第4章手機(jī)組裝流水線傳動(dòng)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1軟件開發(fā)平臺(tái)本文涉及的手機(jī)組裝流水線傳動(dòng)系統(tǒng)的軟件開發(fā)部分，通過Keiluvision5平臺(tái)來編寫實(shí)現(xiàn)。該平臺(tái)本身擁有非常出色的功能，同時(shí)也具有操作簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，便于程序員根據(jù)實(shí)際問題進(jìn)行開發(fā)實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。其中包含的KeilMDK5搭配了目前該類型開發(fā)軟件中領(lǐng)先的操作系統(tǒng)，同時(shí)可以關(guān)聯(lián)ST-LINK仿真和Flash相關(guān)編程工具的使用，可以用最短的時(shí)間實(shí)現(xiàn)對(duì)Flash的編程設(shè)計(jì)。而且該軟件本身具備優(yōu)秀的圖形可視化界面，無論是在編寫程序、修改bug還是仿真模擬都十分便利。因此，Keiluvision5軟件符合開發(fā)本次設(shè)計(jì)中手機(jī)組裝流水線傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)程序開發(fā)的所有要求。手機(jī)組裝流水線傳動(dòng)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)重點(diǎn)將集中在主程序編寫上，其次是各個(gè)模塊的規(guī)定要求和中斷規(guī)則。常規(guī)的主程序包括系統(tǒng)初始化、中斷標(biāo)志設(shè)置和功能模塊初始化等，其他各個(gè)模塊的工作均符合上文闡述的功能，中斷會(huì)對(duì)應(yīng)各個(gè)模塊的實(shí)際使用情況確定，主要有獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信息、控制電機(jī)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速和非安全電壓電流下的系統(tǒng)保護(hù)等。手機(jī)組裝流水線傳動(dòng)系統(tǒng)軟件總體框架如圖4.1所示。圖4.1傳動(dòng)系統(tǒng)總體框圖4.2主程序設(shè)計(jì)主程序最基本的任務(wù)是完成對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行初始化，主要應(yīng)該實(shí)現(xiàn)I/O端口初始化、A/D初始化、中斷初始化、系統(tǒng)內(nèi)部變量初始化，以及控制器以及各模塊的硬件器件的相關(guān)引腳的定義和不同模塊的不同采樣模式的定義。4.3中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)為了確保設(shè)計(jì)中的皮帶傳送控制系統(tǒng)可以平穩(wěn)運(yùn)行，首先必須確保無刷直流電機(jī)可以進(jìn)行穩(wěn)定和規(guī)律的工作，因此系統(tǒng)的重點(diǎn)工作在于對(duì)無刷直流電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子位置的準(zhǔn)確獲取，同時(shí)還要對(duì)無刷直流電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速和工作電流進(jìn)行分析。本系統(tǒng)中斷程序設(shè)計(jì)中除了要對(duì)無刷直流電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速、工作電流等信息進(jìn)行監(jiān)控和分析外，還有保護(hù)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的中斷程序。由于本文手機(jī)組裝流水線傳動(dòng)系統(tǒng)所運(yùn)輸?shù)奈锲窞槭謾C(jī)的零件或者半成品，基本都是小單位零件，個(gè)別器件還屬于易燃易碎品，因此當(dāng)無刷直流電機(jī)在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障或問題，系統(tǒng)必須及時(shí)切換至安全保護(hù)狀態(tài)，使系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置的無刷直流電機(jī)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，保護(hù)系統(tǒng)安全的同時(shí)，及時(shí)控制手機(jī)零件的損失。4.4電機(jī)轉(zhuǎn)子位置與換向程序設(shè)計(jì)進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)子位置及換向的程序設(shè)計(jì)時(shí)，首先要掌握準(zhǔn)確的六個(gè)開關(guān)電路的導(dǎo)通順序和變化情況，才能夠保證實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。本次設(shè)計(jì)選擇的無刷直流電機(jī)具有三個(gè)霍爾元件，霍爾元件在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可以持續(xù)監(jiān)測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，然后每個(gè)元件都會(huì)輸出一個(gè)相位為120°的信號(hào)，主控制器會(huì)接收到無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)的變化情況，當(dāng)傳感器信號(hào)發(fā)生改變的時(shí)候，控制器發(fā)出進(jìn)入中斷的指令，執(zhí)行換相。本次設(shè)計(jì)使用的皮帶式手機(jī)組裝傳動(dòng)系統(tǒng)，選用STM32控制器芯片中的三組定時(shí)器完成上述功能，具體思路如下：TIM1定時(shí)器用來產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，為手機(jī)組裝流水線傳動(dòng)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的動(dòng)力；TIM2定時(shí)器用來生成中斷，用于服務(wù)每個(gè)模塊在不同情況下進(jìn)入中斷模式；TIM4定時(shí)器用來檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信息和實(shí)時(shí)電流信號(hào)，提高系統(tǒng)的反應(yīng)能力和應(yīng)急能力。皮帶式手機(jī)組裝傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行速度直接由電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小確定，同時(shí)通過控制器輸出脈沖寬度調(diào)制的占空比，確定電機(jī)運(yùn)行時(shí)的真實(shí)速度。當(dāng)輸出的脈沖寬度調(diào)制占空比較大時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速也會(huì)相應(yīng)的變高，系統(tǒng)的運(yùn)行速度就會(huì)變快，反之亦然。4.5計(jì)數(shù)模塊顯示程序設(shè)計(jì)為了實(shí)時(shí)地觀測(cè)到皮帶式手機(jī)組裝傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，并且對(duì)通過的零件數(shù)計(jì)數(shù)，需要通過顯示器件OLED進(jìn)行顯示。本次設(shè)計(jì)主要在OLED上顯示默認(rèn)速度值、無刷直流電機(jī)運(yùn)行的真實(shí)速度，以及系統(tǒng)工作時(shí)的電壓和電流值等。首先通過PctoLCD2002對(duì)要在OLED顯示的漢字進(jìn)行取模，再結(jié)合控制器與各模塊之間的協(xié)調(diào)，實(shí)時(shí)體現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)。結(jié)論手機(jī)是人們已然離不開的生活必需品，手機(jī)的生產(chǎn)不但關(guān)乎著人們的生活質(zhì)量，也是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要元素。本課題通過閱讀了大量的參考文獻(xiàn)并研究了許多國(guó)內(nèi)外有價(jià)值的學(xué)術(shù)成果，深入學(xué)習(xí)手機(jī)組裝流水線目前國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一款新的流水線傳動(dòng)系統(tǒng)。流水線的車體部分以皮帶式傳動(dòng)系統(tǒng)為參照，由綠色PVC皮帶、滾筒、滾筒支架等組成。系統(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)選取STM32作控制芯片，在AltiumDesigner13軟件上對(duì)流水線傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行硬件的設(shè)計(jì)，硬件部分主要包括電源電路、驅(qū)動(dòng)電路、霍爾檢測(cè)電路、計(jì)數(shù)器模塊等。其次建立了系統(tǒng)的軟件總體框架，完成重要的子模塊設(shè)計(jì)，最后運(yùn)用Keilμvision5軟件開發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)程序的編寫。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了傳動(dòng)系統(tǒng)硬件和軟件結(jié)合的設(shè)計(jì)，對(duì)手機(jī)組裝流水線的開發(fā)起到了一定的促進(jìn)作用。但由于存在一定的條件限制，本次設(shè)計(jì)的成果還存在一定的不足。主要體現(xiàn)在本文皮帶傳送系統(tǒng)所使用的無刷直流電機(jī)，它是通過霍爾傳感器來計(jì)算出其轉(zhuǎn)速的大小。由于研究的系統(tǒng)它運(yùn)行的速度比較低，所以無刷直流電機(jī)相應(yīng)的轉(zhuǎn)速也比較低，但是當(dāng)無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速很低時(shí)，測(cè)速會(huì)出現(xiàn)一定的偏差，系統(tǒng)的精確度就會(huì)下降。目前無位置傳感器技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，它能夠大大提高系統(tǒng)的精確性。軟件設(shè)計(jì)部分也有很大的改進(jìn)空間，可以實(shí)現(xiàn)更多更精細(xì)的功能設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)[1]基于ADAMS的鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)力特性分析[J].王曉輝,胡志勇.機(jī)械工程與自動(dòng)化.2018(04)[2]搖桿滑塊及同步帶送料機(jī)構(gòu)仿真分析[J].周舟,王志明,蔡正龍,崔利貞.計(jì)量與測(cè)試技術(shù).2017(12)[3]立體車庫垂直升降系統(tǒng)結(jié)構(gòu)仿真分析與優(yōu)化[J].李小民,郭偉科,陳啟愉,段先云,鄧志文,李平,廖菲.機(jī)械研究與應(yīng)用.2019(03)[4]鄒杰,劉曉婷,杜二超,胡圣登.升降機(jī)齒輪齒條接觸的聯(lián)合仿真分析[J].機(jī)械傳動(dòng).2021(10)[5]葛鎖良,潘威.腈綸紡絲生產(chǎn)線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2017,40(