基于C#流线式听筒背胶贴合软件设计开题报告

1. 研究目的与意义

基于工业4.0的时代背景下，智能制造业的自动化、数字化技术发展极为迅猛，《“十四五”智能制造发展规划》将工业软件作为加强自主供给的一个重点任务进行单独部署，强调了工业软件的工业属性，明确了工业软件对于智能制造的核心支撑作用，凸显了我国补足工业软件短板、以工业软件助推智能制造发展的决心，如何在现代信息技术及自动化技术的支撑下，对生产领域的产品自动化装配进行优化是当前我国工业现代化的一个重要内容。随着我国制造业的迅速发展，企业的劳动力需求持续增长，人力资源成本也不断的增加，甚至造成了用工荒的局面，对企业订单的完成产生了不利影响；传统的手工操作生产的方式已远远不能适应发展的需要，企业必须加快生产设备的自动化技术改进，减少一线岗位数量，尽可能减少人工操作，实现半自动化甚至全自动化的流水线式生产，从而以达到减员增效之目的。对此，机械手、机器人等开始被广泛应用工业生产制造、电子电器的精装生产、铸造冶炼等高精细及高危的作业环境中。机械手、工业机器人等是工业领域中实现某种操作的机械装置，其依靠事先编写的程序和搭载的动力系统自动开展工作。因为机械手需要较高的自由度来完成空间内的动作，且工作时会受到多种线性无关因素的影响，所以对运动控制系统的运算能力和控制能力有较高要求；运动控制卡、plc、单片机等是实现运动控制的重要模块，决定机械手的动作完成精度和自动化程度。经过一系列运动控制及编程调试的自动化机械手可以代替人工完成各种操作，一些单调、长时间的重复性劳动及高精度的装配中使用自动化机械后的作业效率往往更高，产品质量也更好。

人们目前的自动化控制大多采用plc控制器，plc可编程逻辑控制器主要功能是对开关量进行逻辑控制，并有简单的运动控制（直线轨迹控制）、运算、数据处理等功能，但其运动控制功能相对简单，且plc的应用过程中主要通过plc hmi，这就导致可视化界面受到极大地限制；现在由于机器视觉大力的发展与应用，plc与机器视觉的结合难度很大；目前有部分厂商给plc提供一种机器视觉方案，独立的pc机处理视觉部分，将处理的结果发送给plc，plc来应用所接收数据进行操作，一套控制系统需要两套软件来执行，这种方式提高了开发成本。

基于运动控制卡的运动控制系统基于pc界面，通过pci插槽将控制卡插在pc的主机上；利用高级编程语言c 、c#、vb、vb.net、labview等编程语言进行开发；编程中使用运动控制卡厂商提供的控制卡api接口函数，来实现对控制卡资源的使用；基于pc强大的功能，比如cad功能、软件高级编程、与机器视觉结合等；利用fpga dsp / arm dsp芯片的功能，基于 pci 总线的高集成度、高可靠度的脉冲式运动控制卡，通过发送脉冲的方式控制伺服或步进驱动器来控制伺服电机或步进电机，通过读取输入信号、控制输出信号来实现对继电器、传感器、气缸等io的控制，实现高精度的运动控制（多轴直线、圆弧插补等，运动跟随，pwm控制等）。运动控制卡与pc机构成主从式控制结构：pc 机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作（例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等）；控制卡完成运动控制的所有细节（包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等），且运动控制卡都配有开放的函数库供用户在dos或windows系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。因而这种结构开放的运动控制卡能够广泛应用于工业自动化控制领域中需要精确定位、定长的位置控制系统和基于pc的nc控制系统，将实现运动控制的底层软件和硬件集成在一起，使其具有伺服电机控制所需的各种速度、位置控制功能，这些功能能直接通过计算机方便地调用。

2. 研究内容与预期目标

研究内容：在了解自动化控制系统的组成及工作原理的基础上，设计一个基于c#的流线式听筒背胶贴合软件系统，实现无需通过人工操作进行听筒背胶贴合，该软件系统能够实现对物料的精准定位、吸取、贴合、复检、数据上传等。该系统由：交流伺服驱动器、步进驱动器及配套电机、运动控制卡、变频器、io模块、视觉模块、工控机、传感器、按钮、线缆等组成；完成的功能：对物料进行模组取，模组拍，模组贴，对实时物料位置信息进行拍照采集，数据上传、运算处理，并按需要输出控制信号，运动控制卡控制伺服系统及气动装置完成听筒背胶模组贴合操作；给出控制硬件原理图，软件架构图，软件编程及调试结果。

预期目标：1、设计系统硬件原理结构框图，分析构成及应用；

2、了解运动控制系统的组成结构及工作原理，设计运动控制系统；

3. 研究方法与步骤

软件主体部分采用c #语言编写，利用microsoft visual studio 2012开发工具在.net framework框架下进行应用程序的开发；c#具有语法自由简洁、代码稳定健壮、支持跨平台、与xml相融等优点。本软件属于上位机应用程序，通过c#创建windows form 窗体应用程序来设计软件界面以提高开发效率。

针对功能模块，由模组四轴机械手来实现；其中机械手的运动控制系统由：运动控制卡、交流伺服驱动器、伺服电机、工业相机、传感器等构成，可以实现物料的定位、搬运、背胶贴合、复检等功能，自身构成一个闭环测控系统。运动控制部分由googol（固高）运动控制卡控制伺服驱动器进而控制伺服电机来实现；检测部分由光电传感器、工业相机实现，光电传感器检测目标到位，输出一个开关控制信号，传送轴停止传送，工控机发送触发信号触发工业相机拍照，工业相机将拍照获取的目标的图像信息反馈回pc端，通过pc端图像处理软件计算分析后将图像和机械臂坐标进行关系统一，再将目标位置信号输入运动控制卡进而控制伺服四轴机械手及气动装置进行听筒的模组取，背胶的模组贴合，其控制原理如下图所示。

4. 参考文献

[1]姜晓东. c#4.0权威指南.机械工业出版社,2011.

[2]程杰.大话设计模式.清华大学出版社,2007.

[3]罗福强,白忠建,杨剑. visual c#.net程序设计教程[m].人民邮电出版社:201208.378.

5. 工作计划

（1）2022-2-21～2022-3-11（3周）

查阅课题背景及技术资料，制订具体实施计划，完成开题报告。

（2）2022-3-14～2022-4-01（3周）