AVR单片机的非接触式搬运系统控制器设计(3)

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参考文献 45

附录 47

1 绪论

1．1 背景介绍

1.1.1 气动搬运系统的发展与市场前景

随着自动化技术的快速发展，气动产业在工业自动化领域中呈现出良好的发展势头[1,2]。特别是气动搬运技术在工业生产中得到了广泛的运用，如集成电路生产线、液晶面板加工、汽车制造领域、医疗康复机械等。目前，自动化程度相对较高的高新技术企业已普及构建了基于非接触式搬运系统[3]的生产线，与之相比国内涉及气动搬运领域的企业，仍然大量使用着由真空吸盘[4,5]实现的接触式搬运装置，这使得大部分中小企业的生产效率与质量无法得到可靠的保证。

以往的接触式搬运系统，须配备真空生成装置和密封性良好的吸盘才能保持稳定的吸力[6]。然而对密封性能的要求导致吸盘与被吸附物件之间过度接触，可能造成物件表面的擦伤、附加静电及杂质污染等，对于大面积晶片[7]和大型液晶面板等产品还会产生应力变形、偏移等质量问题[8]。非接触式搬运系统结合了气动技术与电子电气技术，其特有的非接触性很好地弥补了之前系统的不足。目前，已有不少国外电子设备制造商开发了非接触式的搬运装置并投入使用。我国在高新产业的指导性政策中也做出了相应的规定，发展非接触搬运技术以加快高新产业的发展。因此，研究并设计非接触式搬运系统及其控制器[9]系统，是符合工业实际需要、提高企业生产率的重要课题，具有非常重要的意义和广阔的市场前景。

1.1.2 非接触式搬运系统的研究现状

1．2 搬运系统控制器概述

1.2.1 控制器简介

工业环境中，一般机电产品的控制器设计方法，是基于微处理器或者可编程逻辑控制器PLC。其中，微处理器多为单片机，在工业自动化各个领域的应用已经相当普及且技术成熟，而PLC是以微处理器为基础，应用于以控制开关量为主的逻辑控制、机电运动控制与过程控制等工业控制领域的新型工业控制装置[17]。随着技术的发展，PLC在工业其他领域发挥的作用也越来越大。本搬运装置的原系统采用的就是PLC控制器，现基于多方面因素的考虑，将基于AVR单片机对搬运系统的控制器进行设计。

在非接触式搬运等气动系统中，控制器所涉及的受控器件一般为电磁阀和位置传感元件，主要是开关量的逻辑控制与信息反馈。在控制器设计的初级阶段，利用单片机开发，只需用常见电子元器件就可搭建硬件电路，对PLC控制器具有极大的成本优势。此外，基于单片机的控制器体积小，重量轻，便于安装与系统集成[18]。本搬运系统是用于对晶片基板等产品的搬运工作，工况条件一般，对系统抗干扰能力要求不高，普通单片机控制器即可可靠稳定工作。

AVR系列单片机片内资源丰富，接口强大，可以用于不同系统的开发，既能完成简单功能，也能用于设计复杂的系统。本课题主要涉及对多个电磁阀的控制及多组按键的检测响应，需要较多的I/O口作为输入输出端口，考虑选择Atmel公司推出的64引脚8位AVR单片机ATmega128[19]。

1.2.2 搬运系统控制器的功能扩展源]自=751-·论~文"网·www.751com.cn/

在生产自动化进一步加快的过程中，由人员进行现场操作的生产活动势将越来越少。但不能否认现阶段现场操作仍然是很多生产领域中采用的主要生产方式，配置了相应控制按键的操作面板依旧是设计中较为重要的一部分。为了向自动化生产过渡，利用PC机对系统进行远程控制，也是当前的一个发展方向。由于生产线的大型化，对于气动系统，其拓扑连接的结构一般较复杂、各器件与气管间交错连接，导致现场操作人员工作效率下降，甚至威胁人身安全。此外，工程中有些高温、高压的生产环境是不适合现场操作的。所以最终将无线通讯技术引入自动化系统中，尤其是气动自动化生产线中，非常具有应用价值[20]。因此，实现同时兼具现场操作与远程控制的控制器在现阶段也是可取的。