摘要：由于采用双CPU或多CPU的设计思想，将使系统在并行处理和实时采集数据等方面具有明显的优势，能极大地提高系统的稳定性和可靠性，尤其是对全自动电脑一些功能稍微复杂一点的系统，双CPU或多CPU系统设计方法将更能显示出它的优越性。本文介绍了剥线机的发展概况, 然后确定了基于双CPU 控制的全自动电脑剥线机的实现方案, 以CPU 为核心控制步进电机带动刀片剥线, 之后分析了该剥线机的主要电路模块, 最后介绍产品的性能和效果。
关键词：剥线机；CPU；电脑
在电线束加工行业, 靠手工劳作剪剥大批量的导线工作量很大, 而且剪剥的导线质量不高, 导线的长度参差不齐, 芯线很容易剥伤, 直接影响到产品的装配质量。电脑剥线机是用微机控制的新型机电一体化的智能机器, 具有精度高、速度快、多重功能设定与自动报警的功能, 可以替代人工大批量剪剥导线, 提高了工作效率, 降低劳动强度, 已经广泛应用于汽车、摩托车、家电、电子、仪表、电动工具等行业的线束生产。近几年, 国内外相继设计制造了一系列的剥线机, 如小寺的C351 剥线机, 内部使用了特制的步进电机, 功能全、体积小、重量轻, 但是销售价格高, 国内一般用户很难接受;美国ARTOS 的机器, 采用气动阀伺服系统, 功率大, 三刀同时工作, 剥线速度快, 但精度差、体积大、噪音大, 而且调整麻烦。在国内, 有一些厂家仿制了小寺的早期产品, 部分功能没有仿制成功, 最终没有形成市场。国产剥线机开始投入生产, 投放市场以来, 深受用户的欢迎。随着电子技术的发展,电脑剥线机采用了普通的步进电机, 降低了产品的成本, 功能和C351 相似, 售价大大降低, 有较好的市场前景。目前, 市场对电脑剥线机的剥线速度、精度、人机界面及自动化要求越来越高, 我们研制了基于双CPU 控制的全自动电脑剥线机, 提高了控制精度及剥线速度, 采用大屏幕液晶及触摸屏作为人机操作界面, 大大提升了产品的性能。
一、设计方案的确定
1、工作流程分析。任何一根导线完整的剥线过程都可以分解成以下几个步骤:① 送线头(尾):导线向前(后)送一个剥头(尾)长度。② 卡线:剥线刀向下运动, 卡住导线。③ 剥线头(尾):导线后(前)移, 移动剥开长度。④ 松开:剥线刀回到最大位置, 松开导线。⑤ 送线长:导线向前送一个设定的线长长度。⑥ 剪线:剪断导线。⑦ 送线:将剪好的线送出。其中①、③、⑤、⑦四个工序采用一个或两个步进电机驱动一个送料机构来完成。②、④、⑥三个工序采用一个步进电机带动一付刀片来完成。
2、系统方案设计。基于以上的工作流程, 采用双CPU 控制整个系统的运作, 其中一个从CPU 用来识别用户操作指令及显示, 主CPU 用来控制步进电机运行和输入信号的检测和输出信号的控制, 实现方案。由于液晶显示及触摸屏按键检测需要相对较长的时间影响系统的剥线速度, 采用了双CPU 系统后, 提升了剥线速度。
二、系统的工作原理
1、系统框图。全自动电脑剥线机为机电一体化设备, 由机械部分和电气部分组成, 机械部分分为机壳、剪剥组件两大部分。机壳由箱体、后盖板等组成, 起支撑连接剪剥组件、电气组件。剪剥组件由压力调节装置、间隙调节装置、减速机构、进出线滚轮、偏转机构、剥线组件、基架等组成, 起支撑电子组件、固定线缆并最终完成剪剥导线的任务。电气部分分为软件和硬件两大部分。软件由系统操作设置模块、显示模块、计算模块、剥线工作流程控制模块、检测模块、步进电机控制模块等组成,硬件由主控制板、操作面板(包括键盘设置、液晶屏显示)、功率驱动部分(包括步进电机及其驱动、电磁阀和电磁铁驱动)、电源部分等。电气部分的主控制器采用MCS-51 系列的STC89C52RC 和STC89C516RD +芯片。
2、工作原理。全自动电脑剥线机的基本动作原理, 被加工导线经过校直轮校准后, 由右滚轮将导线送到切刀处;切刀按照一定的切削深度切口, 自动在塑胶层一定长度处剥去左端塑胶层;然后由右压轮送入总长度一定的导线, 切刀自动切断导线, 由左压轮退回欲剥皮的长度, 切刀自动剥去导线右端的胶层。这样可以完成一个工作周期。在CPU 的控制下,电脑剥线机可以周期性协调动作,利用软硬件以及步进电机各自的特点, 可以达到最合理的配合, 机械方面产生的误差可以用软件来修正,可以使加工导线精度大大提高,同时提高剥线质。
3、主要电路模块
1）触摸屏。触摸屏选用常见的四线电阻屏, 接口芯片采用Burr-Brown 公司的ADS7843 , 该芯片具有同步串行数据接口和触摸屏驱动电路, 内置一个12bit 的模数转换器, 125kHz 转换速率, 转换时序。ADS7843 与CPU 的接口电路图见图所示。
2）液晶屏。液晶屏采用240 ×128 图形液晶显示屏, 内置T6963C 控制器, T6963C 的最大特点是具有独特的硬件初始值设置功能, 显示驱动所需的参数如占空比系数, 驱动传输的字节数/行及字符的字体选择等均由引脚电平设置, 这样T6963C 的初始化在上电时就已经基本设置完成, 软件操作的主要精力就可以全部用于显示画面的设计上了, T6963C 接口操作时序，液晶屏与CPU 接口。软件流程图，软件基本流程, 若在此基础上进行扩展,可增加定量、产量判断、定时启动、中间剥线、超短线剥线等功能。
4、产品的开发应用及剥线效果。应用以上的设计原理, 开发了瑞安文忠电脑剥线机, 产品外观。该产品具有自动进线、自动出线、独特剥线放置、定时启动、没线打结自动停机、超短线剥线、同轴线和护套线剥线等功能。产品的技术指标。另外, 在机械结构增加驱动机构, 可实现线头线尾扭线、排线剥线等功能。在剥线的过程中, 该产品具有良好的剥线效果。
随着单片机技术的发展，CPU 控制步进电机带动刀片剥线双CPU或多CPU系统应运而生，双CPU 控制的全自动电脑剥线器已经投入使用, 实践证明, 该产品在使用的过程中, 符合各项技术指标, 剥线精度高, 深受使用厂家的欢迎, 在市场上得到较好的推广。
参考文献：
[1] 魏从刚,何卫平.基于双CPU控制的全自动电脑剥线机探讨[J].信息技术,2015,(12).
[2] 孔建寿,沈春龙,张友良.双CPU控制的全自动电脑剥线机分析及实现[J].管理工程学报,2015,(2),
[3] 刘建超，沈春龙.双CPU控制的全自动电脑剥线机技术研究[D].信息技术,2016.
[4] 魏从刚.浅谈双CPU控制的全自动电脑剥线机研究及应用[D].电子世界,2013.
[5] 沈春龙.双CPU控制的全自动电脑剥线机技术研究[J].小型微型计算机系统,2014,(2)
论文作者:王翠,袁铭占
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/11
标签：导线论文; 剥线机论文; 电脑论文; 全自动论文; 步进电机论文; 线速度论文; 系统论文; 《电力设备》2017年第32期论文;