自动物料输送系统(附件)
自动物料输送系统在实际机械加工领域起着不可小觑的作用。本次设计主要研究基于STM32的冲床物料输送系统，设计一套物料输送系统模型，用于控制硅钢片等平板物料按前进及左右方向移动。整个系统包括STM32F429IGT6核心控制系统、触摸屏显示控制系统、电机驱动及步进电机控制算法、光电编码器等。操作者可以通过触摸屏设置工件数量、尺寸、运行速度等信息，然后触摸屏通过RS232串口给单片机下达指令，控制电机运作，进行简单的自动套料加工，并能够适时显示当前工件的位置、速度等信息。关键词 STM32，自动送料，触摸屏，控制系统，步进电机目 录
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 自动物料输送系统的发展概况及发展趋势 1
1.3 研究目标及内容 2
2 系统总体设计 3
2.1 系统需求分析 3
2.2 物料定位原理设计 3
2.3 系统方案选择 4
2.4 系统工作流程 8
3 硬件单元设计 8
3.1 系统模型结构搭建 9
3.2 下位机控制部分的硬件设计 10
3.3步进电机部分的硬件设计 11
4 下位机软件设计 14
4.1 MDK-ARM开发工具 14
4.2 增量式光电编码器的应用 14
4.3 步进电机控制算法设计 15
4.4 数据通信协议 16
5 上位机监控系统设计 18
5.1 触摸屏监控系统主要功能 18
5.2 VisualTFT开发软件 19
5.3 上位机监控系统界面设计 20
6 系统调试 24
6.1 上位机与下位机通信调试 24
6.2 步进电机驱动电路调试 25
6.3 系统整体调试 26
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
1 引言
1.1 研究背景
随着我国工业的蓬勃发展，冲压制件在汽车制造业、建筑机械，仪器仪表等产业中占据着相当重要的地位，所以冲压
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
.1 上位机与下位机通信调试 24
6.2 步进电机驱动电路调试 25
6.3 系统整体调试 26
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
1 引言
1.1 研究背景
随着我国工业的蓬勃发展，冲压制件在汽车制造业、建筑机械，仪器仪表等产业中占据着相当重要的地位，所以冲压设备被广泛使用，其中板金件的90%是靠冲压成形[1]。
冲床是一种点位控制机床，在以前传统的冲床控制中一般用继电器控制，送料一般采用手工送料[2]。虽然这样设备成本较低，但此种方式在效率、速度、精度、安全等方面都得不到保障。数控技术的发展给传统机械加工业带来了质的革命，利用编制好的程序控制机床，可以实现比较复杂精密的零件加工，同时这也是现代机床控制技术的发展方向。但是相对于发达国家的发展进程，我国稍微滞后于发达国家，同时在我国的乡镇或者私营企业，由于受多方面因素的影响，任然存在着很多简易冲压设备，其中绝大多数靠人工手动送料。而且，操作简易冲压设备的人员很多都没有接受过正规培训，违规或者疲劳操作冲床设备极易引发安全事故。具不完全统计，全国每年因冲压造成的事故高达1000多起，严重的造成手断臂折成为终生残疾[3]。
由于资金投入比较大，在短期内让大多数的小型企业更换传统的冲压设备似乎不太现实。所以在原有传统冲床的基础上进行改造，设计一套自动送料系统，节约投资成本，降低原有机床浪费，同时在保障操作人员的安全前提下，提高工件生产的效率，降低成本就显得很有必要。
1.2 自动物料输送系统的发展概况及发展趋势
1.2.1 自动物料输送系统的发展概况
20世纪中期，随着电子技术的发展，自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现，给自动化技术带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发展[4]。
在机械加工领域，最早采用数控技术的时间大概在20世纪40年代初期，由美国一个公司完成。1952年，麻省理工学院设计了世界上第一台数控机床，一台三轴立式数控铣床。在这之后，德国、日本陆续研发生产了数控机床。我国研制数控机床的时间实在上个世纪50年代，60年代进入实用阶段。经过后来的科技攻关，我国已掌握了现代数控技术的核心内容。
由于冲压生产中，手工送料存在的众多弊端，传统的人工送料已经渐渐地被自动送料机构所取代。送料工作交由微处理器处理，从而进一步实现了冲压行业生产的自动化。根据我国企业的实际情况，在短时间内，全自动冲压设备还不能完全取代传统的冲压设备，因此要想实现冲压设备的完全自动化仍然需要一段很长的路要走[5]。
应用于冲床的自动物料输送系统与数控铣床、数控车床一样等都属于是工业自动化产品，都在机械生产加工领域发挥着重要的作用。自动物料输送系统的分类方法有很多，如果按照控制的方式来分可以分为下面几类：
（1）专用的数控系统；
（2）传统的继电器控制；
（3）简单方便的单片机控制；
（4）PLC（可编程逻辑控制器）控制。
1.2.2 自动物料输送系统的发展趋势
当今社会，电力电子、测控技术、仪器仪表等科技的发展给自动化设备的创新提供了强有力的保障，计算机技术在机床上的促使自动送料设备也在发生变革。自动送料装置概括起来主要表现在一下几个方面[6]：
（1）高精度化；
（2）高速度化；
（3）高柔性化；
（4）高可靠性；
（5）高自动化；
（6）交流伺服系统自动步进机构。
1.3 研究目标及内容
本课题研究目标是设计一套针对冲床的自动物料输送系统模型。它可以满足一些企业对传统冲床的改进需求，降低传统手工送料的种种弊端，在保障操作人员安全的基础上，加快工作效率，提高材料的利用率，避免不必要的浪费。本设计采用国产的串口触摸屏作为上位控制机，作为生产现场操作平板，改善传统众多按键操作的不变，使参数设计更加直观具体，物料输送过程可以在显示屏上以图形化的方式呈现出来。能够进行坐标计算，定位板型物料的位置，实现简单的套料，节约材料，减少浪费。
本设计研究内容主要包括以下几个方面：
(1) 自动物料输送系统的实物模型搭建；
(2) 上位机监控界面设计；
(3) 电机控制模块硬件设计；
(4) 物料定位算法的设计；
(5) 进行综合调试，实现预期功能。
2 系统总体设计
本章主要介绍系统的需求分析、物料定位原理设计、系统方案设计及系统工作流程。根据系统需求分析，确定系统的实施方案，设计一套控制模型，解决控制问题。
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1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 自动物料输送系统的发展概况及发展趋势 1
1.3 研究目标及内容 2
2 系统总体设计 3
2.1 系统需求分析 3
2.2 物料定位原理设计 3
2.3 系统方案选择 4
2.4 系统工作流程 8
3 硬件单元设计 8
3.1 系统模型结构搭建 9
3.2 下位机控制部分的硬件设计 10
3.3步进电机部分的硬件设计 11
4 下位机软件设计 14
4.1 MDK-ARM开发工具 14
4.2 增量式光电编码器的应用 14
4.3 步进电机控制算法设计 15
4.4 数据通信协议 16
5 上位机监控系统设计 18
5.1 触摸屏监控系统主要功能 18
5.2 VisualTFT开发软件 19
5.3 上位机监控系统界面设计 20
6 系统调试 24
6.1 上位机与下位机通信调试 24
6.2 步进电机驱动电路调试 25
6.3 系统整体调试 26
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
1 引言
1.1 研究背景
随着我国工业的蓬勃发展，冲压制件在汽车制造业、建筑机械，仪器仪表等产业中占据着相当重要的地位，所以冲压
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
.1 上位机与下位机通信调试 24
6.2 步进电机驱动电路调试 25
6.3 系统整体调试 26
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
1 引言
1.1 研究背景
随着我国工业的蓬勃发展，冲压制件在汽车制造业、建筑机械，仪器仪表等产业中占据着相当重要的地位，所以冲压设备被广泛使用，其中板金件的90%是靠冲压成形[1]。
冲床是一种点位控制机床，在以前传统的冲床控制中一般用继电器控制，送料一般采用手工送料[2]。虽然这样设备成本较低，但此种方式在效率、速度、精度、安全等方面都得不到保障。数控技术的发展给传统机械加工业带来了质的革命，利用编制好的程序控制机床，可以实现比较复杂精密的零件加工，同时这也是现代机床控制技术的发展方向。但是相对于发达国家的发展进程，我国稍微滞后于发达国家，同时在我国的乡镇或者私营企业，由于受多方面因素的影响，任然存在着很多简易冲压设备，其中绝大多数靠人工手动送料。而且，操作简易冲压设备的人员很多都没有接受过正规培训，违规或者疲劳操作冲床设备极易引发安全事故。具不完全统计，全国每年因冲压造成的事故高达1000多起，严重的造成手断臂折成为终生残疾[3]。
由于资金投入比较大，在短期内让大多数的小型企业更换传统的冲压设备似乎不太现实。所以在原有传统冲床的基础上进行改造，设计一套自动送料系统，节约投资成本，降低原有机床浪费，同时在保障操作人员的安全前提下，提高工件生产的效率，降低成本就显得很有必要。
1.2 自动物料输送系统的发展概况及发展趋势
1.2.1 自动物料输送系统的发展概况
20世纪中期，随着电子技术的发展，自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现，给自动化技术带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发展[4]。
在机械加工领域，最早采用数控技术的时间大概在20世纪40年代初期，由美国一个公司完成。1952年，麻省理工学院设计了世界上第一台数控机床，一台三轴立式数控铣床。在这之后，德国、日本陆续研发生产了数控机床。我国研制数控机床的时间实在上个世纪50年代，60年代进入实用阶段。经过后来的科技攻关，我国已掌握了现代数控技术的核心内容。
由于冲压生产中，手工送料存在的众多弊端，传统的人工送料已经渐渐地被自动送料机构所取代。送料工作交由微处理器处理，从而进一步实现了冲压行业生产的自动化。根据我国企业的实际情况，在短时间内，全自动冲压设备还不能完全取代传统的冲压设备，因此要想实现冲压设备的完全自动化仍然需要一段很长的路要走[5]。
应用于冲床的自动物料输送系统与数控铣床、数控车床一样等都属于是工业自动化产品，都在机械生产加工领域发挥着重要的作用。自动物料输送系统的分类方法有很多，如果按照控制的方式来分可以分为下面几类：
（1）专用的数控系统；
（2）传统的继电器控制；
（3）简单方便的单片机控制；
（4）PLC（可编程逻辑控制器）控制。
1.2.2 自动物料输送系统的发展趋势
当今社会，电力电子、测控技术、仪器仪表等科技的发展给自动化设备的创新提供了强有力的保障，计算机技术在机床上的促使自动送料设备也在发生变革。自动送料装置概括起来主要表现在一下几个方面[6]：
（1）高精度化；
（2）高速度化；
（3）高柔性化；
（4）高可靠性；
（5）高自动化；
（6）交流伺服系统自动步进机构。
1.3 研究目标及内容
本课题研究目标是设计一套针对冲床的自动物料输送系统模型。它可以满足一些企业对传统冲床的改进需求，降低传统手工送料的种种弊端，在保障操作人员安全的基础上，加快工作效率，提高材料的利用率，避免不必要的浪费。本设计采用国产的串口触摸屏作为上位控制机，作为生产现场操作平板，改善传统众多按键操作的不变，使参数设计更加直观具体，物料输送过程可以在显示屏上以图形化的方式呈现出来。能够进行坐标计算，定位板型物料的位置，实现简单的套料，节约材料，减少浪费。
本设计研究内容主要包括以下几个方面：
(1) 自动物料输送系统的实物模型搭建；
(2) 上位机监控界面设计；
(3) 电机控制模块硬件设计；
(4) 物料定位算法的设计；
(5) 进行综合调试，实现预期功能。
2 系统总体设计
本章主要介绍系统的需求分析、物料定位原理设计、系统方案设计及系统工作流程。根据系统需求分析，确定系统的实施方案，设计一套控制模型，解决控制问题。
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