1. 研究目的与意义
1.1 研究背景
随着工业自动化水平的飞速提升，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高。各类生产工艺技术的不断改进，使得生产过程转向连续化、大型化，在从生产到组装的过程中制造出种类繁多的控制设备和过程监控装置，使得传统的工业控制软件逐渐被淘汰。这样的前提下，企业需要不断改善其相关流程，使设备系统具有足够的灵活性，缩短产品制造周期的同时还能更大程度的满足顾客需求，以增加设备的公用性和产品质量。而自动化技术恰恰能够使制造生产达到这样的效果，让制造业迅速发展。在自动化技术中，以计算机技术为基础的自动化管理系统以及自动化生产线备受期望，它们能够实现生产线中各工序的自主运行同时能够利用计算机实现自主预警监控，为企业增加新的活力，促进企业快速稳定发展。 1.2 研究目的本文针对国内外力控组装的系统不足，设计了基于C#的上位机屏幕力控组装系统。本系统适用于中型企业、易于操作并具有一定通用性。从系统结构来看，包括控制程序、力觉传感器和控制器、xyzr模组、机器视觉追踪，通过机器视觉技术可以有效对加工零件进行精确定位，采用1-3个摄像机对被加工零件在自动化加工设备上的位置进行定位，能很方便的实现加工零件的自动上卸料，从而实现机器的无人化操作。本设计将上位机组态系统分成开发环境和运行环境两部分，给出了系统的总体设计结构图。1.3 研究意义使用计算机技术、力觉传感器和控制器、视觉追踪技术，使工厂的生产和组装过程更加自动化、效率化、精确化，并具有可控性和可视性。在经济快速发展和社会共同进步的今天，自动化技术的应用范围也更加的广泛，这一方面使得相关设备的功能得到了显著的提升和改善，同时还可以很好的契合我国国民经济发展的需要。但是我国当前的自动化技术还是需要研究和改进的，所谓“工欲善其事，必先利其器”，只有不断的打磨，一次次的完善，我国的自动化技术才有更大的进步，从而为我国的综合实力水平的提高起到更大的推进作用。
2. 研究内容与预期目标
2.1 本课题设计的主要研究内容
(1)了解力觉传感器和控制器的原理、C#软件系统等方面的基本知识和主要功能。
力觉传感器常以固定的三坐标形式装于机器人关节处，通过检测弹性体变形来间接测量所受力，有利于满足控制系统的要求。根据力的检测方式不同，可分为：应变片式(检测应变或应力)、利用压电元件式(压电效应)及差动变压器、电容位移计式用位移计测量负载产生的位移。
3. 研究方法与步骤
方案：基于C#的屏幕力控组装系统设计实现。步骤：1.通过查找、阅读和分析文献资料，了解力觉传感器和控制器、xyzr模组中的伺服电机和步进电机、工控机和运动控制卡等方面的基本知识和主要功能； 伺服电机：伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标或给定值的任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲所对应的角度，从而实现位移，由于伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，也会发出对应数量的脉冲，如此一来，伺服电机发出的脉冲和接受的脉冲形成了闭环，系统就知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样就能很精确地控制电机的转动，从而实现精确的定位(可以达到0.001mm)。伺服电机分直流和交流，而交流伺服电机又分为同步和异步电机，运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。转子本身的惯量大，最高转动速度低，且随着功率的增大快速降低，因而很适合做低速平稳运行的应用。 步进电机：步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件，通过控制施加在电机线圈上的电脉冲顺序、频率和数量，可以实现对步进电机的转向、速度和旋转角度的控制，配合以直线运动执行机构或齿轮箱装置，更可以实现更加复杂、精密的线性运动控制要求。如图2所示，步进电机一般由前后端盖、轴承、中心轴、转子铁芯、定子铁芯、定子组件、波纹垫圈、螺钉等部分构成。步进电机也叫步进器，它利用电磁学原理，将电能转换为机械能，是由缠绕在电机定子齿槽上的线圈驱动的(在电机中，绕在定子齿槽上的金属丝叫做绕组、线圈、或相)。
图2 步进电机基本结构
4. 参考文献
[1]Joseph Albahari.C#7.0核心技术指南[M].机械工业出版社,2019.[2]姜晓东.C#4.0权威指南.机械工业出版社[M],2011.[3]程杰.大话设计模式.清华大学出版社[M],2007.[4]姜学军.计算机控制技术[M].清华大学出版社,2005.[5]吴永贵.力控组态软件应用一本通[M].化学工业出版社,2017.[6]张玉莲.传感器与自动检测技术第二版[M].机械工业出版社,2013.[7]雷丹.运动控制系统[M].人民邮电出版社,2013.[8]周俊宇,夏琳燕,周全,黄俊.基于运动控制卡和工业视觉的综合实训平台设计[J].长沙大学学报,2021(02): 80-82.[9]程光.机器视觉技术[M].机械工业出版社,2019.[10]胡幸鸣.电机及拖动基础[M].机械工业出版社,2010.[11]唐介,刘娆.电机与拖动[M].高等教育出版社,2014.[12]吴毅文,刘博.基于C#的机器人自主编程控制系统[J].重型机械,2021(02):24-28.[13]郭艳华,杨海马,李筠,徐磊,周美娇,孟晨晨,严瑾.智能流水线运动控制系统的设计与实现[J].测控技术,2018,37(02): 66-69.
5. 工作计划
| 起讫日期 | 工作内容 |
| (1) 2022-01-07～2022-03-15 | 查阅相关技术资料，熟悉项目需求,撰写开题报告。 |
| (2) 2022-03-16～2022-04-08 | 工程功能分析，熟悉项目需求。 |
| (3) 2022-04-09～ 2022-05-06 | 软硬件设计。 |
| (4) 2022-05-07～2022-05-20 | 软硬件调试。 |
| (5) 2022-05-28～ 2022-06-04 | 整理毕业设计文档，撰写、修改毕业设计论文。 |
| (6) 2022-06-04～2022-06-07 | 提交毕业论文，准备答辩。 |
