试管贴标机输送装置的控制优化

发布时间：2020-08-09 12:22

【摘要】：全自动试管贴标机现已广泛应用于医院试管贴标中,但目前试管贴标机的输送装置仍存在欠缺,现阶段贴标机中控制输送装置运行的步进电机以恒定细分运转使得在贴标过程中易造成定位不精确,且在运行过程中存在较大噪声。针对此情况,本论文对步进电机的运行特性提出更深层次的要求。先前的步进电机仅能通过整步方式或者半步方式驱动其运行,且其供电方式需要专门的脉冲驱动电源。此驱动方式使步进电机在运行过程中易出现噪声,造成控制精度低。细分驱动技术的出现较全面地解决了步进电机在运行过程中出现的问题,如步距角大、分辨率低等。步进电机细分驱动技术实质上是控制其励磁绕组中的电流,将其电流的投入或切除方式由原来的方波式转换为阶梯波式,该方式在保证步进电机平稳运行的同时也使其控制精度得到提高并显著降低运行过程中所出现的噪声。就试管贴标机输送装置中步进电机所存在的缺点而言,本文提出对其采用变细分的方式作为输送装置的运行方式以达到试管贴标机输送装置控制优化的目的。本文介绍了一种控制和驱动相结合的高精度步进电机细分驱动系统,该驱动系统以STM32为控制核心,以IR2113为驱动核心,结合软件部分的相关程序使步进电机可以以变细分模式运行,提高了输送装置的控制精度。首先建立了二相混合式步进电机细分驱动系统的仿真模型,然后在MATLAB软件中的Simulink仿真工具中进行相关仿真,最后根据硬件电路的设计搭建实物实验平台进行有关测试,由相关实验数据可知该变细分驱动方式可以提高步进电机运行过程中的控制精度并降低所产生的噪声,该设计可以实现试管贴标机输送装置的控制优化,具有广泛的应用价值。
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH789
【图文】：

图 2-2 十字滑台定位图贴标机输送装置的控制优化，故其研究对象为横，机械手在横向滑台步进电机的作用下实现对试滑台所示，优化前的试管贴标机在横向滑台的左光感，用来防止步进电机丢步并检测机械手的运限位置限位光感间步进电机采用横细分的模式使行，易造成机械手在抓取试管和给试管贴标时精在左右极限位置限位光感间安装两个位置检测开改变其运行速度，如上图 2-2 所示。试管贴标机工作模式，横向滑台上的步进电机带动滚珠丝杠使，在位置检测开关 2 处改用四细分，此时步进电并带动机械手在多功能料仓处根据所要检验的项取相应试管后返回贴标机构处，在位置检测开关 运行直到位置检测开关 1 处再改用八细分运行，同时采用变细分的方式可以降低步进电机运行过

- 13 -76mm；适配驱动器：MAD545E。逡该步进电机的矩频特性如图2-3所示。当步进电机驱动器的细分数设置为1，即电机整步运行时，电机将达到最大转速 1200r/min，由 可知，步进电机的转速与脉冲频率成正比，即脉冲频率越高步进电机的转速也越高，提高了脉冲频率虽然达到了提速作用，却损失了力矩。当电机转速达到最大值时，此时输入的脉冲频率也应为最大

主控电路一侧的驱动模块由外加的 24V~48V 电源为其供电，利用 BUCK 降芯片降至 5 V 为光电保护电路、信号调理调理电路中的比较器、运放等器件电，然后将 5 V 电源通过 LDO 降至 3.3 V 给 STM32 供电；而驱动芯片 IR211要 15V 供电进行工作，可在 24V~48V 的电源串联一个电阻进行分压得到 15电源。

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