0 引言

    沖壓自動化技術(shù)和信息技術(shù)一樣，目前還有很多工廠的沖壓廢料清除方式都是最原始的人工清掃，機箱裝載。手工生產(chǎn)線需停機清掃，自動生產(chǎn)線雖不停機，但清掃時極不安全。同時手工清掃廢料及目前廢料收集方式使整個生產(chǎn)現(xiàn)場顯得零亂。廢料滿地散落，場地不清潔，人工清除廢料勢必停機作業(yè)，影響生產(chǎn)效率。在沖壓作業(yè)中，沖壓機械設(shè)備、模具、作業(yè)方式對安全影響很大。實現(xiàn)沖壓機械化和廢料收集自動化，能大幅度提高沖壓設(shè)備的利用率和勞動生產(chǎn)率，并保證人身安全。但是，沖壓作業(yè)的動作頻率高，又多數(shù)是薄板加工，所以保證沖壓機械化和廢料收集自動化的可靠性在技術(shù)上實現(xiàn)的難度較大。沖壓廢料的收集常常需要停機工作，既影響生產(chǎn)，又極不安全。目前，國內(nèi)、外研究的輸送裝置往往只針對一種沖壓產(chǎn)品，當(dāng)遇到模具墊腳高度、間距及位置不一，夾模器的干涉等問題時，從模下自動清除廢料非常困難，本文涉及了一種沖壓自動出料分揀控制器的設(shè)計，在實際應(yīng)用中有顯著效果。

1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成

1．1 氣動電磁閥選擇

    出料分揀采用氣動技術(shù)，通過不同方向的壓縮空氣分揀成品和廢料。氣動技術(shù)是以空氣壓縮機為動力源，以壓縮空氣為工作介質(zhì)，進行能量傳遞或信號傳遞的工程技術(shù)，以氣動元件與機械、電氣、電子等部分或全部綜合構(gòu)成的控制回路，使氣動元件按生產(chǎn)工藝的需要，自動按設(shè)定的順序或條件動作的一種自動化技術(shù)。用氣動控制技術(shù)實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，是工業(yè)自動化的一種重要技術(shù)手段，也是一種低成本的自動化技術(shù)。本文采用了Festo公司的先導(dǎo)式電磁換向閥進行氣壓換向。先導(dǎo)式電磁換向閥則是由直動式電磁閥和大型氣控?fù)Q向閥二部分組成。其中直動式電磁閥部分又稱為電磁先導(dǎo)閥。先導(dǎo)式電磁換向閥是利用電磁先導(dǎo)閥線圈得電后，輸出的先導(dǎo)氣壓來推動大型氣控?fù)Q向閥(主閥)閥芯動作實現(xiàn)換向的。



1．2 光電傳感器選擇

    位置檢測元件采用電氣行程開關(guān)或接近開關(guān)。接近傳感器是一種具有感知物體接近能力的器件，本文采用Omron公司的漫反射光電傳感器3個，分別裝在凸輪的相對位置上。漫反射式光電傳感器對物體進行檢測時，發(fā)射器能發(fā)出一束可調(diào)制的不可見紅外光，當(dāng)被測物體經(jīng)過光束時，光線被物體表面反射回接收器，傳感器便有信號輸出。

1．3 STM32綜述

    本文采用了ST公司的STM32F103C8t6作為核心控制器。STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計的ARM Cortex-M3內(nèi)核。一流的外設(shè)1 μs的雙12位ADC、4Mb／s的UART、18Mb／s的SPI、18MHz的I／O翻轉(zhuǎn)速度。低功耗在72MHz時消耗36mA(所有外設(shè)處于工作狀態(tài))，待機時下降到2 μA，最大的集成度復(fù)位電路、低電壓檢測、調(diào)壓器、精確的RC振蕩器等。標(biāo)準(zhǔn)的STM32外設(shè)(包括一個PWM定時器)，高性能的32位ARM Cortex-M3 CPU，這些特牲使開發(fā)人員可以在設(shè)備上(如家電、樓宇或工業(yè)自動化)整合多種功能，如馬達控制、用戶界面控制和設(shè)備互連功能。其它目標(biāo)應(yīng)用包括需要聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)記錄或USB外設(shè)擴展功能的系統(tǒng)。

1．4 系統(tǒng)主電路設(shè)計



1．5 電磁閥驅(qū)動電路設(shè)計



1．6 傳感器輸入信號調(diào)理電路





2 軟件系統(tǒng)設(shè)計

    本系統(tǒng)在微控制器上內(nèi)嵌μC／OS-III操作系統(tǒng)。

2．1 μC／OS-Ⅲ介紹

    μC／OS-III是一種可移植的、可植入ROM的、可裁剪的、搶占式的、實時多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核。它是micrium公司推出的第三代RTOS，提供了別的RTOS所不具備的特點。比如支持無限個任務(wù)，可以在任務(wù)運行時測試其性能，直接發(fā)信號量或者消息給任務(wù)。

    本文的軟件開發(fā)環(huán)境是IAR Embedded Workbench forARM 6．21。

2．2 系統(tǒng)移植

    μC／OS-Ⅲ可以移植到很多處理器上，和處理器相關(guān)的代碼用匯編和C混合編程來實現(xiàn)。只要處理器滿足下面幾個條件。

    ·處理器必須要有ANSI C編譯器和可重入代碼

    ·處理器要支持中斷

    ·中斷可以被使能或者禁止操作

    ·處理器要有一個硬件堆棧

    ·處理器有足夠RAM給μC／OS-Ⅲ系統(tǒng)和任務(wù)存放變量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

    ·編譯器要支持32位數(shù)據(jù)類型，有些編譯器應(yīng)該支持64位數(shù)據(jù)類型

    ·處理器有相關(guān)指令能夠保存堆棧指針和處理器相關(guān)的寄存器

    本文采用stm32f103c8t6這款芯片滿足上述要求。





    根據(jù)μC／OS-Ⅲ結(jié)構(gòu)，只要修改和處理器相關(guān)的4個文件：os_cpu．h、os_cpu_a．a(chǎn)sm、os_cpu_a．inc和os_cpu_c．co。

2．3 應(yīng)用層程序架構(gòu)設(shè)計

    把軟件系統(tǒng)劃分成4個任務(wù)，一個任務(wù)即一個線程，每個任務(wù)內(nèi)構(gòu)建立信號量，任務(wù)和中斷間通訊可以通過信號量進行通訊，通過信號量，能把每個任務(wù)打包成基于信號量的簡單干凈API。

  App_TaskStart任務(wù)：此任務(wù)負(fù)責(zé)初始化、按鍵檢測處理、任務(wù)建立、信號量建立。

   

   

    傳感器觸發(fā)事件任務(wù)，此任務(wù)等待傳感器輸入信號，然后控制電磁閥進行工作。

   

3 結(jié)語

    根據(jù)本方案設(shè)計出的沖床出料自動分揀控制器具有很高的性價比，在密封圈行業(yè)能產(chǎn)生極大的經(jīng)濟效益，具有很高的市場應(yīng)用價值。