全自动智能卡校对设备的设计开发及其应用

摘要

在智能卡和银行卡等卡片生产工艺中，对卡片原材料PVC薄片的校对工序是保证产品合格的关键工序之一。以往此工序采用人力结合摄像机检测的半自动化校对方式，效率较低，精度较差。为提高产品合格率，提高生产效率及精度，满足市场要求，全自动设备的开发至关重要。
　　在该论文中我们将以校对工艺进行深入的动作研究为基础，对在生产实际中遇到的困难，进行全自动设备的研制开发工作，通过开发的机械手的工作代替人力，从而提高产品的精度和生产效率，提高产品合格率。
　　本论文结合对生产工艺进行数学建模，分析其可行性，提出执行方案，提出设备动作流程，提出设备控制方案，提出将机械模块化设计应用于设备。
　　对设备进行基于PRO/E设计软件的设计开发建模工作，搭建整个机电一体化系统，包括机械手系统，气路系统，焊接绑定系统的设计开发，利用视觉信号为输入实现对机械手系统进行控制，利用程序实现I/O控制和运动控制的协调运动。提出一种背靠背轴承的预紧力检测方法并对轴承进行载荷分析。
　　应用运动学仿真软件对机械手进行Z转角机构的运动方针，得到运动学参数，根据参数进行机构的优化设计。应用CAE软件进行仿真，对关键零部件进行力学分析和有限元分析。
　　模拟实际生产过程进行试验得到系统的生产效率和产品合格率的指标。

目录

全自动智能卡校对设备的设计开发及其应用

THE DESIGN AND ANALYSIS OF THE SMART CARD SHEET COLLATING MACHIINE

摘 要

Abstract

目 录

绪论

1.1 课题背景

1.1.1 课题来源

1.1.2研究目的和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1 智能卡的生产工艺

1.2.2 国内外智能卡设备的研制现状

1.3主要研究内容

校对系统工作原理和设计方案

2.1 智能卡原材料PVC薄片在工作中的数学模型分析

2.2校对点系统设计方案的提出

2.2.1 利用机械手对物料进行平面三自由度的调节

2.2.2 利用真空吸力对物料进行固定

2.2.3 利用恒温加热焊台对物料进行绑定焊接

2.3 校对点系统控制方案的提出

2.3.1 机器视觉技术在输入信号的采集中的应用

2.3.2 控制系统的动作流程

2.4 本章小结

校对系统机械结构的详细设计

3.1 引言

3.2 机械手的设计

3.2.1 执行电机的选择

3.2.2 直线导轨的选择

3.2.3 机械手机械结构的设计

3.2.4 Z轴背靠背轴承的预紧力检测和载荷分析

3.2.5 Z轴转角机构的机械原理和实现

3.2.6 机械手电气和控制单元

3.3气动执行部分的设计

3.3.1总体设计

3.3.2 焊接绑定部分的设计

3.4电气原理

3.5本章小结

机械手的运动学分析与运动学参数优化

4.1 步进电机梯形加速曲线时的Z轴运动学分析

4.2 步进电机三角形加速曲线时的Z轴运动学分析

4.3 改变转角机构对Z轴运动学参数的优化

4.4 本章小结

关键部件的力学有限元分析

5.1 引言

5.2 受载荷部分的有限元分析

5.3 校对系统的硬件测试和模拟生产试验

5.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致 谢