气动自动打标机结构及控制研发设计
气动打标机的气动回路设计
气动打标机的气动回路设计
气动打标机是一种使用气动力控制的标记设备，其工作原理是通过气动回路实现各个部件的动作控制。
气动回路设计是气动打标机设计中的重要环节，其合理性和稳定性直接影响到设备的工作效果和可靠性。
气动回路设计需要考虑以下几个关键要素：
1. 动作顺序：气动打标机通常具有多个动作部件，如气缸、驱动器等。
在设计气动回路时，需要明确各个动作部件的工作顺序，从而确保设备能够按照设定的顺序和时间完成各个动作。
2. 动作速度：气动打标机的动作速度对于工作效率和标记质量有很大影响。
在气动回路设计中，需要根据具体的工作需求，合理设定各个动作部件的速度，从而达到最佳的工作效果。
3. 压力控制：气动回路中的压力控制是保证设备正常工作的关键。
在设计气动回路时，需要根据各个动作部件的工作压力要求，合理设计和配置气源系统，确保动作部件能够正常获得所需要的压力。
4. 气线布置：在气动打标机的气动回路设计中，气线布置是一个重要的考虑因素。
合理的气线布置可以减少气线的阻力和压降，提高气动系统的响应速度，进而提高设备的运行效率和稳定性。
5. 安全保护：气动打标机在工作过程中可能会出现各种故障情况，如气源中断、气力过大等。
在气动回路设计中，需要设计相应的安全保护装置，如气源中断检测装置、过载保护装置等，确保设备的安全运行。
气动回路设计需要结合具体的气动打标机的工作要求和性能指标进行，以保证设备能够稳定可靠地完成各项工作任务。
在设计过程中，还需要考虑气动系统的能耗与效率，选择合适的气源配置和控制装置，以提高设备的节能性能。
还需要根据实际情况进行气动回路的测试和优化，确保设备能够达到最佳的工作效果。
全自动气动打标机的控制系统开发
隔离数 字量 输入 输 出板 来 完成 ， 图 ２所示 。 如
Ｌ 型 电动执 行器 配 置 的伺 服 驱 动 器是 数 字 Ｇ１
脉 冲信 号输 入 的 ， 因此 对应 每一个 轴 的驱 动器 只需
要输入 脉 冲信号 、 向信号 、 方 清零信 号 即可 ， 这样 大
１ ２ 打 标 机 的控 制 系统 组 成 ．
系统框图如图 １ 所示。
收 稿 日期 ：０ ７—０ ２０ ９—０ ４
进行输入输出信号应答 ， 保证打标机工作可靠。
作者简介： 路建萍 （９ ２一）女 ， １６ ， 江苏无锡人 ， 南京理工大学工程师 ， 主要从事机 电系统控制及检测的教学科研工作 。
维普资讯
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智能控 制 、 测技 术及 应用 ・ 检
路建 萍
李小 宁
孙
静
全 自动气 动打 标机 的控 制系统 开发 ５ ３
２ 打标 机 的气 动 系统 设 计 ［３ ２］ ，
气 动打标 机采 用全 自动 上下 料工 作方 式 ， 动 气 回路 如 图 ３所 示 ， 所有 的气 动 元 件 均 采用 Ｓ ＭＣ公 司生 产 的元件 ， 保证 系 统 的工 作稳 定可 靠 。控制 阀 采用 ｗ ５ 系列集 装式 电磁 阀 岛 ， Ｐ Ｃ来 控制 ， Ｑ 用 Ｌ 首先 上料气 缸 Ｃ １将 工件 从 储 料筒 底 部 推 出 ， 然后
系统 组成 、 工作原 理 、 控制方 法 等逐 一介 绍 。
１ ３ 打 标 机 的伺 服 电机 控 制 设 计 … ．
析 ．
气 动 打标机 工作 时 ， 先将所 有工 位复位 到原 首 始位置 ， 然后 上料 系 统 将 工件 送 人 打 标工 位 ， 时 同 夹 紧气 缸将 工件夹 紧 ， ｙ 轴 向需 要 打 印的第 一 ｘ， 点位 置运 动 ， 动 到位 后 ， 运 Ｚ轴 向下 运动 并 且 打标 头 向下冲击 ， 打上 一个点 ， 完一个 点后 ， 打 打标 头缩 回 ， 时 ｘ， 轴 再 向需 要 打 印 的第 二 点 位 置 运 此 ｙ 动 ， 后 打标头 打 上第 二个 点 ， 此 重 复 循 环工 到位 如
气动打标机的原理及打标系统的设计的研究
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气动打标机的原理及打标系统的设计的研究
摘 要
为适应全自动生产线上对产品打标记的要求， 设计了一种可由计算机控制的自动打 标机。其中气动打标机是广泛应用于汽车、摩托车、机械、航空等领域中的重要辅助工 具，能够对产品的生产、使用等过程进行有效的管理和识别。目前，国外自动打标技术 较为成熟，但价格昂贵，国内气动打标系统抗干扰性不强，精度容易丢失，操作不便。 因此，研制一种经济适用、运行可靠、操作方便的气动打标机控制系统，该机具有选字 灵活、体积小、安装方便、性能价格比高等优点。既具有一定的理论意义，又具有较大 的实用价值。本文主要介绍了一套基于 USB 接口的气动打标机控制系统。这些自动打 标机在实际生产中都取得较好的良好的打标效果，拥有广阔的发展前景。
Key words : automatic marking system
marker
the tenets of automatic marker
pneumatic
a pneumatic marker with USB nterface
大学本科生毕业设计(论文)
目
摘
录
要： .................................................................................................. 错误！未定义书签。
ABSTRACT： ........................................................................................................................... 2 1 绪 论 ................................................................................................................................ 5 1.1 引言： ......................................................................................................................... 5 1.2 气动打标机概述 ......................................................................................................... 5 1.2.1 气动打技术 ........................................................................................................ 5 1.2.2 气动打标系统的普遍工作原理 ........................................................................ 5 1.2.3 气动打标机的系统组成及分析 ........................................................................ 7 1.2.4 气动打标机的发展方问 .................................................................................... 8 2 基于 USB 接口的气动打标机 ............................................................................................ 9 2.1 方案设计与系统工作原理 ......................................................................................... 9 2.1.1 系统工作原理分析 ............................................................................................ 9 2.1.2 系统方案的确定 .............................................................................................. 10 2.1.3 打标机控制器设计 .......................................................................................... 10 2.1.4 USB 接口的气动打标机的系统功能 ............................................................... 11 3 打标机控制器及硬件设计 .............................................................................................. 11 3.1 控制器总体设计 ....................................................................................................... 11 3.2 接口芯片 ................................................................................................................... 12 3.3 单片机设计 ............................................................................................................... 13 3.4 FPGA 控制器设计 ...................................................................................................... 14 3.5 运动控制方法 ........................................................................................................... 16 3.5.1 插补运算 .......................................................................................................... 16 3.5.2 升降频控制 ...................................................................................................... 19 4 硬件电路设计 .................................................................................................................. 19 4.1 通信电路 ................................................................................................................... 19 4.2 核心控制电路 ........................................................................................................... 20 4.3 电磁阀驱动电路 ....................................................................................................... 21 4.4 步进电机驱动电路 ................................................................................................... 21 4.5 外部信号管理电路 ................................................................................................... 22 5 打标机控制软件设计 ...................................................................................................... 23
气动自动打标机结构和控制设计
一、气动自动打标机的发展及其现状1.1气动自动打标机简介1.2气动自动打标机功能及特点1.3气动自动打标机主要使用范围1.4设备机械部分运动要求1.5设备电气控制要求及技术要求二、气动系统设计及元器件选择2.1画X-D线路图2.2绘出利用行程开关控制的气动控制回路2.3选择执行元件2.4选择控制元件2.5选择辅助元件2.6确定管道直径及压力损失2.7选择空气压缩机三、控制系统设计及元器件选择3.1绘出气动回路3.2电气控制原理图3.3选择电磁阀3.4选择可编程控制器3.5选择电源3.6 选择磁性行程开关3.7 I/O地址分配3.8 PLC程序设计四、电气接线图五、元件明细表六、参考资料七、总结一、气动自动打标机的发展及其现状随着经济的发展，人们生活水平的提高，每一种流通的商品都需要注明生产日期保质期等相关信息，包装是信息的载体，对商品贴标是实现的途径。
打标机就是在包装件或产品上加上标签的机器，不仅有美观的作用，更重要的是可以实现对产品销售的追踪和管理，特别在医药、食品等行业，如出现异常可准确及时的启动产品召回机制。
打标机是现代包装不可缺少的组成部分。
气动打标机由PLC控制电磁阀的通断来控制各个气缸，使之完成相应的动作。
打印头在气缸C作用下做冲压运动，从而在工件上印出有一定深度的标记。
1.2气动自动打标机功能及特点不用传送带靠重力作用使工件自动填装，通过气缸直接打标输出，标记工整清晰；标记速度快，对标记材料无特殊要求；抗干扰能力强，能够在较恶劣的环境下工作；采用气体作为动力源，生产成本低，无污染；适合速度要求较快的流水线场合。
1.3气动自动打标机主要使用范围1、汽车、摩托车等发动机、活塞、身、车架、底盘、连杆、发动机、汽缸等零部件进行编号、名称、商标、生产日期的打印；2、电动车、自行车、摩托车等加架号打印；3、各种商品、车辆、设备产品的标牌打印；4、各种机械零部件、机床工具、五金制品、金属管、齿轮、泵体、阀门、紧固件、钢材、仪器仪表。
气动打标机的气动回路设计
气动打标机的气动回路设计气动打标机是一种应用了气动技术的设备，主要是用来对各种材料进行标记或刻印的。
全自动化的气动打标机可以高效地完成各种复杂的标记工作，例如管理产品批次、生产日期、规格、防伪标记等。
对于气动打标机来说，其气动回路设计是十分关键的，下面我们将分别对气缸、控制元件、气源及气路设计进行详细的介绍。
气缸的设计：气缸使用在气动打标机的主要部分，其工作时必要的推力和行程是由气缸提供的。
一般情况下，气缸的推力大致与压缩空气的压力成正比，推力越大，所需的压力就越大。
在气缸的设计中，除了保证其有足够的力量以确保其正常的工作外，还需要考虑重量和尺寸大小。
过度的重量以及过大的尺寸都会影响设备整体的效率。
因此，在气缸的设计中，需要综合以上因素进行考虑。
控制元件的设计：控制元件的设计会直接影响到气动打标机的控制范围、精确度和速度。
一般情况下，固定的控制元件包括电磁阀，压力传感器，微动开关，以及空气过滤器。
在设计过程中，应该充分考虑系统所需的压力、控制精度，还需要考虑从气源中传递的压力，并且系统应该满足稳定性和可靠性的要求。
气源的设计主要涉及到压缩空气的来源和使用。
通常情况下，大型的工业气动打标机会有专门的压缩机提供气源。
在其他情况下，气源被提供给气动打标机需要通过外部气源，例如接收气瓶的连接或压缩气缸的使用。
气源的设计需要考虑到空气的压力、流量和品质等因素，高品质的空气会为打标机的长时间工作提供保障，确保设备的正常运行。
气路设计是经常被忽略的一个环节，但是它对气动打标机的工作却至关重要。
气路应该充分考虑气缸、控制元件和气源之间的关系。
对于气路的设计，最重要的就是需要清晰地定义气流路径。
实际应用中，气路设计是组合气动元件的重要一步，以及多个气动元件之间的气流传递路径。
为了确保气流的平稳传递，避免漏气等问题，气路设计需要细心、耐心的考虑布局和排列方式。
总的来说，气动打标机的气动回路设计应该为设备的长期使用考虑到各种因素，如有效推力、控制灵活性、气源的高品质、以及清晰明确的气路路径等。
济南锐骏气动打标机技术方案【模板】
济南锐骏气动打标机技术方案一．产品功能特点1.硬质合金打印针，标记效果清晰，符号客户打标要求2.带电磁吸附装置，可吸附在钢板上直接标记。
3.流水号自动累加，VIN号自动计算；4.操作界面友好，简单易学，操作简便。
二．设备工作原理标记机工作时，打印执行器在智能控制器或者电脑的控制下，通过高细分驱动器驱动步进电机按照所要打印字体的轨迹运行，并通过高频电磁阀控制打印针高频振动，在产品表面刻印出痕迹，形成永久性标识。
标记深度取决于气压的大小、被划刻工件的材料硬度及表面形状。
三、设备基本参数要求1、打印内容：各种数字、字符、汉字及常用图形符号等，字符大小、间距可灵活调整2、打印速度：0—180字符/分3、打印深度：0.01—2.0 mm 可调(视不同材质而定)4、打印方向：圆周面、水平两个方向。
5、打印字符位数：任意。
6、打印噪声：≤75分贝。
7、平均无故障工作时间大于10000小时。
四．技术指标1、标记方向：上、下、左、右、弧度标记任意可选，可径向标记。
2、标记位置：在标记头行程内任意可调。
3、标记字符：大小、间距可灵活调整。
4、标记内容：数字、字符、汉字、常用符号、PLT图形5、标记数据输入：键盘输入、条码扫描6、电源功率：220V±15%V、50±3%Hz、功耗<60W7、气源压力：0.1-0.7Mpa8、温度：-10℃～+50℃9、湿度：0～90%10、气源质量：无特殊要求，设备本身可进行气源净化除水。
五．功能要求1．系统平台采用windows XP、windows 2000或windows98第二版操作系统，软件界面友好，易学易操作。
同时提供测试软件，可进行机器性能测试。
2．模拟显示，不用标记，直接在屏幕上观察标记效果，所见即所得。
3．打印针与工件的远近距离可调。
4．能够对打印内容进行编辑，能够实现流水号自动累加，自动生产日期。
5．打印行数可调，为1-100行。
6．输入方式主要采用计算机键盘录入。
气动打标机的气动回路设计
气动打标机的气动回路设计【摘要】本文主要介绍气动打标机的气动回路设计。
在我们将背景和意义。
接着，我们将详细讨论气动打标机的气动回路设计概述、气动系统的基本组成、气动打标机的气动回路设计要素、气动打标机的气动回路设计流程和气动打标机的气动回路设计注意事项。
在结论部分总结全文内容。
通过本文的学习，读者可以了解气动打标机气动回路设计的重要性和必要步骤，为相关领域的专业人士提供参考和指导。
【关键词】气动打标机、气动回路设计、气动系统、基本组成、设计要素、设计流程、注意事项、结论。
1. 引言1.1 引言气动打标机是一种利用气体压力来实现打标功能的设备，具有高效、精准的特点。
气动打标机的气动回路设计是保证设备正常运行的关键之一。
在设计气动回路时，需要考虑多种因素，如气动系统的基本组成、气动打标机的特点以及设计流程和注意事项等。
气动打标机的气动回路设计需要充分考虑气压传递、控制和调节等过程，确保打标机可以按照设定的要求正常工作。
设计气动回路时，需要注意选择合适的气动元件，如气缸、阀门、节流器等，以及合理布局气路，确保气体流动畅通无阻。
在气动打标机的气动回路设计过程中，需要严格按照设计流程进行，包括需求分析、方案设计、系统搭建和调试等步骤，确保设计方案符合实际需求且具有可操作性。
在设计气动回路时，需要注意避免气路中的漏气现象，保证气动系统的稳定性和可靠性，同时也要考虑回路的节能性和环保性，以提高气动打标机的整体性能和可持续发展能力。
气动打标机的气动回路设计是整个系统中至关重要的一环，只有设计合理、运行稳定的气动回路才能更好地发挥设备的功效。
2. 正文2.1 气动打标机的气动回路设计概述气动打标机是一种利用气压能量来实现标记功能的设备，其气动系统起着至关重要的作用。
气动打标机的气动回路设计概述主要包括对整个气动系统的布局、工作原理和基本结构的介绍。
气动打标机的气动系统主要由气源部分、执行部分和控制部分组成。
气源部分提供压缩空气作为动力源，执行部分利用压缩空气驱动执行元件完成标记操作，控制部分则根据需要对气路进行控制和调节。
气动打标机的气动回路设计
气动打标机的气动回路设计一、气动打标机工作原理简介气动打标机是一种利用气动力学原理驱动的标记设备，通过控制气动系统的工作，使得标记头能够按照预定的路径进行标记。
气动打标机主要由气动驱动装置、标记头、控制系统等部分组成。
气动驱动装置是气动打标机的核心部件，它将气源压力通过气动元件传递到标记头，从而驱动标记头的运动。
气动驱动装置一般包括气源压力调节器、气源过滤器、气源调节阀、气缸等。
标记头是气动打标机的工作部件，它通过气动驱动装置的控制实现标记的工作。
标记头一般包括标记装置、标记控制阀等。
控制系统是气动打标机的智能控制部件，它控制着气动打标机的工作状态，实现对标记头的精确控制。
控制系统一般包括气动控制阀、气动传感器、PLC等。
气动打标机的气动回路设计是决定气动打标机工作性能的关键之一。
优秀的气动回路设计可以保证气动打标机的稳定性、高效性和精确性。
下面将详细介绍气动打标机的气动回路设计。
1. 气源压力调节器气源压力调节器是气动打标机的气动回路设计的第一个环节，它的主要作用是调节气源的压力。
通过调节气源的压力，可以使得气动打标机在不同工作环境下都能够保持稳定的工作状态。
2. 气源过滤器气源过滤器是气动打标机气动回路设计的第二个环节，它的主要作用是过滤气源中的杂质和水汽等有害物质，使得气源更加干净、纯净。
通过气源过滤器的作用，可以保证气动打标机的气动元件不会受到损坏，从而延长气动打标机的使用寿命。
4. 气缸气缸是气动打标机的关键部件之一，它是气动打标机实现标记动作的核心装置。
气缸一般采用双向作用气缸，它能够通过气源的压力实现来回运动，从而实现标记头的上下、左右、前后等各种方向的运动。
5. 标记控制阀气动控制阀是气动打标机的控制部件之一，它能够实现对气源的开关控制。
气动控制阀一般采用电磁阀，通过控制电磁阀的开关状态，可以实现气源的通断控制，从而实现对气动打标机的启停控制。
7. 气动传感器气动传感器是气动打标机的反馈部件，它能够实时监测气动打标机的工作状态。
基于PLC的水果气动打标机控制系统设计
基于PLC的水果气动打标机控制系统设计
王迹;苏睿
【期刊名称】《南方农机》
【年(卷),期】2024(55)3
【摘要】【目的】进一步降低劳动力成本,解决水果标签易撕毁、人工贴标费时费力、资源浪费等问题,利用PLC技术提升水果贴标的效率和质量。
【方法】课题组利用数学动力学模型,提出了一款基于PLC的水果气动打标机,分析并设计了水果气动打标机的气动系统与控制系统。
控制系统硬件部分设计了PLC控制器的模块选型及各执行模块的运行参数,软件部分设计了PLC内部I/O地址分配以及梯形图的编制。
【结果】将水果气动打标机在果皮上进行仿真实验,其打标速度较快,果肉完整未被破坏,工作效率与工作质量明显高于人工。
【结论】基于PLC控制的气动打标机同时具备气动技术和PLC技术的优点,工作介质经济易取,环保无污染,可控性好,能通过PLC程序实现水果类农产品的自动供料及快速打印,在较恶劣的环境中和速度要求较快的流水线上均能使用,具有推广价值。
【总页数】4页(P149-152)
【作者】王迹;苏睿
【作者单位】成都工业学院智能制造学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP273;S24
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气动打标机的气动回路设计
气动打标机的气动回路设计气动打标机是一种利用气压能量来进行标记和打印的设备，其操作简单、速度快、稳定性好，因此在工业生产中得到了广泛的应用。
而气动打标机的气动回路设计是其正常工作的关键，下面我们就来详细介绍一下气动打标机的气动回路设计。
一、气动回路的作用气动回路是气动打标机中至关重要的部分，其作用主要有以下几点：1. 提供气压能量：气动打标机的工作需要稳定的气压能量，气动回路中的元件可以提供所需的气压能量；2. 控制运动方向和速度：气动回路中的阀门和气缸等元件可以控制打标机的运动方向和速度，从而实现准确的打标和打印；3. 完成动作的协调：气动回路可以使气缸等元件按照一定的次序和时间完成各项动作，确保打标机的正常工作。
二、气动回路的基本组成气动回路通常由气源、气压调节器、阀门、气缸、接头、管路等部分组成。
下面我们具体介绍一下这些组成部分的作用和设计原则。
1. 气源：气源是气动回路的起始部分，一般是气体储罐或气源设备。
在气动打标机中，气源可以是压缩空气或氮气等，其主要作用是提供气压能量。
气源的选择应根据气动打标机的实际工作压力和气量需求来确定。
2. 气压调节器：气压调节器是用来对气源中的气压进行调节的设备，其作用是确保气动打标机能够获得稳定的工作气压。
在气动回路设计中，气压调节器的选择应考虑到气压范围、调节精度和灵敏度等因素。
3. 阀门：阀门是气动回路中的控制元件，它可以控制气体的通断、方向、流量和压力等。
在气动打标机中，常用的阀门有单向阀、电磁阀、手动阀等，其选择应根据打标机的具体控制要求来确定。
4. 气缸：气缸是气动回路中的执行元件，它可以将气压能量转化为机械能，实现打标机的运动。
在气动打标机中，气缸的选择应考虑到其推力、行程、速度和工作环境等因素。
5. 接头和管路：接头和管路是气动回路中连接各个元件的部分，其作用是传递气体和确保气动回路的密封性。
在气动回路设计中，应选择质量好、密封性能高的接头和管路，并合理布置以减小气动阻力。
浅谈全自动打标装置及控制界面设计
车辆工程技术95机械电子0 概述 在现代化大规模工业生产过程中，为及时准确的识别产品零部件，打印各种符号、图形等作为有效管理和质量追溯的手段。
在航空、汽车、工业机械领域，使用全全自动的打标装置在发动机、底盘、变速器等重要零部件上打标，打刻速度非常快，非常适合流水线的作业模式。
1 全自动打标装置类型 （1）全自动打标装置通常采用激光打标、气动感应、电化学蚀刻、液压打标、气动打标等技术，打标机控制系统通常由工况机、PC 总线数控卡、控制执行系统、步进电机及电磁阀等组成。
（2）激光打标机的寿命受激光器寿命低且缺乏长期稳定性特点的约束，液压打标机需要配备专门的液压装置，而气动打标机结构简单，运行比较稳定，受环境因素影响小等优势，广泛应用于机械制造行业。
（3）通常情况下，气动打标机工作原理图如图1所示，可以在产品零部件表面打印标记。
工作要求：当按下启动按钮，实现一个工作循环，即打标机的打印气缸动作，其活塞杆快速深处对打刻工件进行打刻，当打刻完毕后，打刻气缸活塞杆缩回；此时推料气缸动作，其活塞杆伸出把打刻完的工件推出，当活塞杆缩回时，下一个待打刻工件到位，如此循环进行工作。
图12 全自动打标机整体设计要求2.1 模块化 为扩大气动打标机的使用范围和适应小批量多品种的需求，加速打标机功能不见得标准化、模块组合化成为气动打标机的技术新趋势。
采用模块化的元器件，一方面可以根据客户的需求选择各种适合的模块，并以搭积木的方式将他们组合为一个完整的元器件，礼仪方面还便于将来设备功能和规模进行扩充。
2.2 高精度 工件标识的效果应该清晰易于识别，而标识的效果主要是由打刻机执行元器件的精度决定，随着执行元器件京都的提高，工件表面的标记质量也会相应提高。
2.3 高效率 打刻图形或符号的规则是影响打刻效率的决定性因素，传统的打刻规则是按照字符点阵的形式进行的，也就是逐行或逐列打刻，这样空行程较多，效率较低。
若按照图形和字符的轨迹打刻，将大大减少空行程，提高工作效率。
面向大尺寸气瓶类工件的气动打标机设计与研制
文 覃 编 号 ：０ １ ３ ９ （ ０ ２ ０ － ０ １０ １０ － ９ ７ ２ １ ）６ ０ ０ － ３
机 械 设 计 与 制 造
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一
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Hale Waihona Puke ｝ 记不清晰和缺陷标识的不足， 设计和研发了 打标机空间曲面高 精定位架构技术、 快排式气动冲击高清打 ｛ ｌ 标技术及 Ｃ Ｄ图像优化打标区域技术并集成应用， Ｃ 实现了 基于大尺寸曲面的精确可靠清晰的气动打标。 ２ 》 样机的研制试验表明： 高压天然气瓶钢印字符定位准确分布广、 标记清晰深度适中、 标记完整质量高， 《 研 ｌ 成果得以充分的验证和应用， 究 具有广阔的市场和经济前景。 ｊ 》 关键词： 高压天然气瓶； 大尺寸工件； 打标机；Ｃ ； Ｃ Ｄ 快排式气动冲击 ｛
基于USB接口气动打标机控制系统的研发的开题报告
基于USB接口气动打标机控制系统的研发的开题报告一、选题背景及意义随着工业自动化和信息化的不断发展，气动打标机已成为现代企业中广泛应用的一种设备。
气动打标机是一种能够在工件表面进行刻画、印刷和打标的设备，主要用于工业生产过程中的物料检测、跟踪和标识等方面，能够有效提高生产效率和产品品质。
为了使气动打标机在应用过程中更加灵活高效，需要对其控制系统进行改进和升级。
因此，针对气动打标机控制系统进行研发具有重要的理论和实践意义。
二、研究内容及方法本课题基于USB接口，设计气动打标机控制系统，采用了下述方法：1. 根据气动打标机的工作原理，确定控制系统的核心部件和参数，设计控制系统的功能和输出要求。
2. 选取适合的单片机，进行系统设计，并进行相应的回路仿真分析，约束电路的基本参数，保障电路的稳定性和可靠性。
3. 对气动打标机的通讯接口进行分析，设计USB接口通讯协议，完成气动打标机与电脑之间的数据传输。
4. 编写上位机控制软件，实现PC机与气动打标机之间的实时通讯，能够随时获取气动打标机的输出数据，并实现控制命令的下发和执行。
5. 利用VC++编写气动打标机运行控制程序，实现气动打标机的自动化操作。
三、预期成果和应用价值1. 实现气动打标机和PC机之间的实时通讯，提高气动打标机的控制效率和输出精度。
2. 对气动打标机控制系统进行升级，拓展气动打标机的应用范围和功能。
3. 提供了一个实用、有效的气动打标机控制解决方案，对企业的生产管理和产品质量控制都具有重要的实际意义。
4. 提高了电子信息技术在传统制造业中的应用水平，推动了制造业的智能化和信息化进程。
四、进度安排1. 明确控制系统的功能和参数要求（两周）。
2. 设计系统电路图，完成电路仿真分析，约束电路参数（三周）。
3. 设计USB接口通讯协议，实现数据传输和通讯控制（三周）。
4. 编写上位机和气动打标机的控制程序，完成整个系统的联调和测试（四周）。
5. 进行系统整体试验和应用实践，完善系统性能和功能（两周）。
气动打标机的气动回路设计
气动打标机的气动回路设计【摘要】气动打标机的气动回路设计是该设备运行的关键部分，本文从气动系统的基本结构入手，详细介绍了气动打标机的气动回路设计要求、设计流程、注意事项以及优化方法。
通过对气动打标机的气动回路设计进行合理规划和优化，可以提高设备的工作效率和稳定性，减少故障率，提升生产效率。
文章强调了气动打标机的气动回路设计在整个设备中的重要性，并展望了未来的发展趋势，指出随着技术的不断进步，气动打标机的气动回路设计将更加智能化、高效化。
通过深入了解气动打标机的气动回路设计，可以更好地应用于实际生产中，提高设备性能，推动工业制造的发展。
【关键词】气动打标机、气动回路设计、气动系统、结构、设计要求、流程、注意事项、优化、重要性、发展趋势1. 引言1.1 气动打标机的气动回路设计概述气动打标机的气动回路设计概述是指通过气动系统来实现打标机的工作，包括气动系统的基本结构、设计要求、设计流程、注意事项、优化等方面。
气动系统是将空气作为能源，通过压缩空气来驱动打标机的各个部件完成标记工作。
气动打标机的气动回路设计要求包括稳定性高、响应速度快、易于维护、节能环保等方面。
设计流程主要包括确定工作压力、选择气动元件、设计气路连接布局等。
在设计过程中需要注意避免气体泄漏、提高系统的可靠性和安全性。
优化设计可以提高系统的效率和性能，减少能源消耗和维护成本。
气动打标机的气动回路设计对于打标机的性能和稳定性有着重要的影响，其发展趋势将是不断提高系统的自动化程度、智能化水平和集成化能力。
2. 正文2.1 气动系统的基本结构气动系统的基本结构主要包括气源、气动执行元件、气动控制元件和气动传动管路四个部分。
1. 气源：气源通常是指空气压缩机，其作用是将自然界的空气经过压缩、净化后提供给气动系统使用。
气源是气动系统的动力源，负责提供气源压力和流量。
2. 气动执行元件：气动执行元件是气动系统的执行器，负责将气源能量转换为机械能以完成工作任务。
气动便携式打标机气动单片机设备工艺原理
气动便携式打标机气动单片机设备工艺原理前言
随着科技的不断发展，打标机已经成为了工业生产中不可缺少的一部分。
气动便携式打标机采用气动单片机作为核心控制器，具有体积小、重量轻、可移动等优点。
本文将对气动便携式打标机的气动单片机设备工艺原理进行介绍。
气动系统
气动便携式打标机的核心是气动系统。
气动系统主要由气源、气压表、电磁阀、滤水器、气缸、打标头等组成。
其中，气源可以是压缩空气、氮气等气体，用来提供动力。
气压表用于检测气源的压力大小，并通过电磁阀控制气源的进入。
电磁阀是气动系统的控制元件，控制气源进入气缸或打标头。
气缸是气动系统的动力元件，通过气源提供的压力驱动，将打标头按照预设的路径进行移动，实现打标操作。
单片机控制系统
气动单片机是指采用单片机作为核心控制器的气动系统。
与传统的气动系统相比，气动单片机可以更精确地控制气压大小、频率、持续时间等参数。
气动单片机具有以下优点：
•控制精度高；
•故障诊断方便；。
气动打标机的气动回路设计
气动打标机的气动回路设计全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：气动打标机的气动回路设计气动打标机是一种利用压缩空气来完成打标的设备。
它通常由气源系统、执行机构和控制系统组成。
气动回路设计是气动打标机中至关重要的部分，其设计合理与否将直接影响到设备的使用性能和稳定性。
本文将从气源系统、执行机构和控制系统三个方面来探讨气动打标机的气动回路设计。
一、气源系统设计气源系统是气动打标机的动力来源，它通常由压缩空气产生装置、储气罐、过滤器和调压阀等组成。
在气动打标机的气源系统设计中，需要首先确定所需气压大小和气量。
一般来说，气动打标机所需的气压在0.4-0.6MPa之间，气量取决于执行机构的气动元件。
在设计气源系统时，需要选择合适的压缩空气产生装置和储气罐，以确保气源系统能够稳定地为执行机构提供所需的气压和气量。
在气源系统设计中，还需要考虑过滤器和调压阀的选择。
过滤器的作用是将空气中的杂质和水分进行过滤，以保护执行机构不受到污染；调压阀的作用是调节气源系统中的气压大小，以确保气动系统能够以稳定的气压运行。
在气源系统设计中，需要选择高品质的过滤器和调压阀，以确保气源系统的稳定性和可靠性。
二、执行机构设计执行机构是气动打标机中完成实际打标动作的部分，它通常由气缸、马达和阀门等组成。
在执行机构的设计中，需要根据实际需要选择合适的气动元件，以确保执行机构能够实现所需的动作。
在气动打标机中，一般需要控制打标头的上下运动和左右运动，因此需要选择相应的气缸和阀门来实现这些动作。
控制系统是气动打标机的大脑，它通常由控制阀、传感器和控制器等组成。
在控制系统的设计中，需要根据实际需要选择合适的控制方式和控制元件。
一般来说，气动打标机的控制系统可以采用手动控制和自动控制两种方式。
在手动控制中，通常使用手动控制阀来控制执行机构的运动；在自动控制中，通常使用传感器和控制器来实现气动打标机的自动化控制。
第二篇示例：气动打标机是一种利用气动力学原理来实现标记功能的设备，它采用空气压缩作为动力源，通过气动回路的设计来控制设备的运行。
一种气动打标机控制驱动器的研究与开发
重庆大学硕士学位论文一种气动打标机控制驱动器的研究与开发姓名：***申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：***20050501摘要气动打标机是集机、电、数控技术于一体的机电一体化产品。
它可以在各种零部件上打印中英文字符、图形、流水号和其它标记符号，广泛用于汽车、摩托车、机械、化工等行业。
气动打标机有标准型、便携型和生产线型三种。
标准型适用于中小件，便携型适合大型件，生产线型适用于流水线生产。
气动打标机运动控制系统目前大致有四种：一是由计算机进行运动控制运算后直接发出脉冲到步进电机驱动器驱动打标机打标，操作系统多为DOS系统；二是计算机下传运动控制指令，由运动控制卡进行运动控制运算后发出脉冲到步进电机驱动器驱动打标机打标，成本较高；三是计算机下传运动控制指令，由控制器进行运动控制运算后发出脉冲到步进电机驱动器驱动打标机打标；四是不需要计算机，控制器中固化了一定的打标文件，由分离的驱动器或集成的控制驱动器驱动打标。
这种情况节省了计算机资源，但是对于用户自定义的打标文件操作不方便，而且控制器体积大成本高。
因此开发控制器和驱动器集成在一起、体积小价格经济的气动打标机控制驱动器显得非常重要。
为解决以上问题，本文研发了一种气动打标机控制驱动器，将控制器和驱动器集成在一起。
在计算机中编辑、修改和预览打印标记的内容，达到预期的效果后，将画板中的作图元素转换成控制驱动器可以识别的指令代码，发送到控制驱动器控制打标机完成打标任务。
控制驱动器负责解析从计算机接收到的控制指令，由控制驱动器中的单片机进行运动控制运算后发出数字信号到步进电机功率驱动芯片，控制打标机执行相应的运动。
本文重点对气动打标机控制驱动器的软硬件进行了研究和开发。
本文研发的控制驱动器具有以下特点：将驱动程序与控制程序写在同一块芯片上，充分利用了现有的软硬件资源；采用计算机发出运动控制指令；通过接收控制指令而不是脉冲信号来完成打标机的运动控制。
气动打标机的气动回路设计
气动打标机的气动回路设计气动打标机是一种依靠气动原理驱动的打标设备，主要由气源部分、气控部分、机械结构部分三部分组成。
其中气控部分是控制整台设备正常工作的关键，因此设计合理、操作稳定的气动回路对于提高设备的加工效率和准确度至关重要。
气动回路设计的主要目的是将气源的压力转化为合适的动力，使得机械结构得以运动，并且控制机械结构的运动轨迹、速度和力度。
通常情况下，气动回路设计需要考虑以下因素：1. 气源压力和流量：气动设备需要足够的气源压力和流量才能正常工作。
在设计气动回路时，需要根据设备的要求选择适合的气压、气体种类、气源供应管道等。
2. 操作方式：气动回路需要根据设备的操作方式进行设计。
目前常见的气动回路操作方式有手动、自动和半自动等。
3. 工作频率：气动设备的工作频率直接影响设备的使用寿命和稳定性。
在设计气动回路时，需要考虑设备的工作频率，选择合适的气流量和压力。
4. 稳定性和可靠性：气动回路需要具备稳定性和可靠性，以确保设备的连续性和稳定性。
1. 气动动力和控制回路设计在气动打标机中，气动动力回路用于驱动打标头完成打标动作，而气动控制回路则用于控制打标头的运动轨迹、速度和力度等参数。
气动动力回路通常由气阀、气缸、行程开关等组成；气动控制回路通常由流量控制阀、速度控制阀、力度控制阀等组成。
气动动力回路需要设计合适的气路系统，以控制气缸的正、反向运动。
气缸通常采用单作用、双作用和超长行程气缸等结构。
在选择气缸时，需要根据设备的要求和工作条件进行选择，并确定气源压力和流量。
为了确保气动动力回路的稳定性和可靠性，通常会在气路系统中加装中间过滤器、调压阀、半自动换向阀等辅助设备。
气动控制回路的设计需要满足设备的运动控制要求。
通常情况下，气动控制回路需要选择合适的流量控制阀、速度控制阀和力度控制阀等设备。
例如，对于需要控制气缸速度的设备，需要引入速度控制阀控制气缸的出气流量，从而控制气缸的运动速度；对于需要控制气缸力度的设备，需要引入力度控制阀控制气缸的出气压力，从而控制气缸的力度。
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一、气动自动打标机的发展及其现状1.1气动自动打标机简介1.2气动自动打标机功能及特点1.3气动自动打标机主要应用范围1.4设备机械部分运动要求1.5设备电气控制要求及技术要求二、气动系统设计及元器件选择2.1画X-D线路图2.2绘出利用行程开关控制的气动控制回路2.3选择执行元件2.4选择控制元件2.5选择辅助元件2.6确定管道直径及压力损失2.7选择空气压缩机三、控制系统设计及元器件选择3.1绘出气动回路3.2电气控制原理图3.3选择电磁阀3.4选择可编程控制器3.5选择电源3.6 选择磁性行程开关3.7 I/O地址分配3.8 PLC程序设计四、电气接线图五、元件明细表六、参考资料七、总结一、气动自动打标机的发展及其现状随着经济的发展，人们生活水平的提高，每一种流通的商品都需要注明生产日期保质期等相关信息，包装是信息的载体，对商品贴标是实现的途径。
打标机就是在包装件或产品上加上标签的机器，不仅有美观的作用，更重要的是可以实现对产品销售的追踪与管理，特别在医药、食品等行业，如出现异常可准确及时的启动产品召回机制。
打标机是现代包装不可缺少的组成部分。
1.1气动自动打标机简介气动打标机由PLC控制电磁阀的通断来控制各个气缸，使之完成相应的动作。
打印头在气缸C作用下做冲压运动，从而在工件上印出有一定深度的标记。
1.2气动自动打标机功能及特点不用传送带靠重力作用使工件自动填装，通过气缸直接打标输出，标记工整清晰；标记速度快，对标记材料无特殊要求；抗干扰能力强，能够在较恶劣的环境下工作；采用气体作为动力源，生产成本低，无污染；适合速度要求较快的流水线场合。
1.3气动自动打标机主要应用范围1、汽车、摩托车等发动机、活塞、身、车架、底盘、连杆、发动机、汽缸等零部件进行编号、名称、商标、生产日期的打印；2、电动车、自行车、摩托车等加架号打印；3、各种商品、车辆、设备产品的标牌打印；4、各种机械零部件、机床工具、五金制品、金属管、齿轮、泵体、阀门、紧固件、钢材、仪器仪表。
机电设备等金属打标；塑料制品。
1.4设备机械部分运动要求（1）当工件落入V形槽内，气缸A伸出夹紧工件。
（2）气缸A压紧后，气缸B才能打印。
（3）打印完毕气缸B立即缩回。
（4）气缸A迟于气缸B缩回，时间由工件材料特性决定。
（5）松开工件后即气缸A和气缸B完全缩回时，气缸C伸出，将工件推出V形槽。
（6）气缸C伸出后立即缩回，下一工件在重力作用下自动落入V形槽，如此完成一个工作循环。
（7）工件直径15cm，重量1.5kg，每分钟打印5个工件。
1.5设备电气控制要求及技术要求（1）采用可编程控制器取代中间气阀完成控制，（2）由于用二位五通双电控电磁阀控制气缸进气和排气，电磁阀线圈通电时间不能过长，以免烧毁线圈。
（3）为了提高生产率可在气缸B打印完毕缩回的同时也让气缸A缩回，不能同时缩回，气缸A动作应延迟一段时间，以免同时动作时将工件粘起（4）气缸A和气缸B都缩回时才让气缸C伸出推走工件（5）气缸C缩回时才能开始下一个循环（6）电路要有必要的保护二、气动控制系统设计及参数计算2.1画X-D线路图123456123456A 1B 1B 0A 0C 1C 0A 1B 1B 0A 0C 1C 0a 0a 1b 1b 0a 0c 1X-D 组2.2绘出利用行程开关控制的气动控制回路2.3选择执行元件1.根据参数要求：A 缸行程125mm ，夹紧力50N ；B 缸行程100mm ，打标力100N ；C 缸行程125mm ，推力20N ；每个缸往复动作次数为300次/小时。
选择三个活塞式双作用单活塞杆气缸作执行元件。
2.计算气缸内径)(1043m p R D m -⨯=ηπ式中 R ——工作负荷)(N ;p ——工作压力)(MPa ;m η——机械效率。
选定气缸工作压力为0.3MPa 、机械效率为0.7，则气缸的内径分别为： 夹紧缸A ：N R A 50=mm D A 167.03.014.3504=⨯⨯⨯=打标缸B ： N R B 100=mm D B 257.03.014.31004=⨯⨯⨯=退料缸C ： N R C 20=m 107.03.014.3204m D C =⨯⨯⨯= 3.选标准气缸根据缸径和行程查产品设计手册选：夹紧缸A ：，缸径16mm 、活塞杆径5mm 、理论输出压力60.3N 、行程125mm ； 打标缸B ：，缸径25mm 、活塞杆径10mm 、理论输出压力147.3N 、行程100mm ； 退料缸C ：，缸径10mm 、活塞杆径4mm 、理论输出压力23.6N 、行程125mm ；4.计算各气缸往复动作一次的耗气量：)(104)2(3922m S d D V -⨯⨯-=π式中D ——气缸内径（mm ）;d ——活塞杆径（mm ）;S ——气缸行程（mm ）。
送料缸A ：351056.9m V A -⨯==打印缸B ：351006.18m V B -⨯==推料缸C ：351062.3m V C -⨯==上式各值是按压缩空气计算的耗气量，为选择空压机，需要按自由空气计算耗气量：)(1013.01013.03工压自m p V V +=式中自V ——按自由空气计算的耗气量)(3m ;压V ——按压缩空气计算的耗气量)(3m ;工p ——气缸的工作压力)(MPa 。
因此，夹紧缸A ：3411078.3m V A -⨯==打印缸B ：3411016.7m V B -⨯==推料缸C ：3411044.1m V C -⨯=2.4选择控制元件1.回路中的主控阀均为2位5通电磁阀（共3件），其公称通径根据所通过流量选定。
该气动系统对每个气缸的动作时间无特殊要求。
因此上述各阀流量等于该系统单位时间内平均耗气量（压缩空气），即)/()(3s m T V b V b V b Q C C B B A A ++=式中A b 、B b 、C b ——A 、B 和C 缸在一个工作周期中往复动作次数，本例中均为1；A V 、B V 、C V ——A 、B 和C 缸往复动作一次的按压缩空气计算的耗气量，其值分别为351056.9m V A -⨯==、3410806.1m V B -⨯==和351062.3m V C -⨯== T ——工作周期，s T 12= 由此得s m Q /10604.21210)62.306.1856.9(355--⨯=⨯++=根据Q 选定公称通径为6.5mm 。
2.5选择辅助元件1.分水滤气器（图未画出）选用过滤精度为50m μ的1508C L QSL -⨯-型，其公称通径与减压阀相一致。
2.油雾器（图未画出）选用油雾颗粒大小为50m μ的Wn L QYW --8型，其公称通径与减压阀相一致。
3．减压阀 BR3000 调压范围0.05MPa~0.85MPa4．总气源开关阀 HVFF105. 消声器 外牙口径：2分（13MM ）（含滤芯）高度:53MM(不含螺丝的高度) 外壳直径尺寸：53MM 2.6确定管道直径及压力损失1.空气压缩机至设备的管道直径根据各气缸所需压缩空气量和推荐流速，按下式计算)(41m Qd πυ=式中1d ——管道内径)(m ;Q ——各气缸单位时间内平均耗气量的总和)/(3s m 。
本例中s m Q /10604.235-⨯=；υ——推荐流速)/(s m ，选s m /2。
代入上式得：m d 351101.4214.310604.24--⨯=⨯⨯⨯= 2.设备内部管道直径根据与元件的公称通经相一致原则，又气缸A 和气缸C 的管道接口直径为5mm ，气缸B 管道接口直径为10mm 。
故选定干路管道公称直径为10mm 通径6.5mm 。
3.计算管道中的压力损失。
由于本系统中管道中的流量小，管道不长，可不计压力损失，而直接确定压缩机至设备的管道中压力损失不大于MPa 05.0，设备内部管道中压力损失不大于MPa 01.0。
因此，管道中的总压力损失：MPa p 06.001.005.0=+≤∆管4.计算动力回路各元件中的压力损失。
本系统动力回路中装有分水滤气器、减压阀、油雾器、总气源开关阀、和消声器。
查手册可得其压力损失分别为MPa 01.0、MPa 02.0、MPa 015.0、MPa 022.0、和MPa 012.0。
这样，压缩空气流经动力回路各元件时的总压力损失：)(078.0012.0022.0015.002.001.0元MPa p =++++=∆5.计算回路中的总压力损失。
总压力损失等于管道中和元件中压力损失的总和，即：MPa p p p 138.0078.006.0元管=+=∆+∆=∆2.7选择空气压缩机1.计算空压机的供气量)/(/)(/])([321121s m T V b V b V b K K TV b K K Q C C B B A A mj j j ++==∑=ϕϕ式中，3=ϕ（查手册），2.11=K ；4.12=K ；s T 12=。
VA 、VB 、VC 是按自由空气计算的耗气量根据前面计算结果，可得空压机的供气量：min/1012.3/1020.51210)44.116.778.3(4.12.1332344m s m Q ---⨯=⨯=⨯++⨯⨯⨯= 2.计算空压机的供气压)(MPa p p p ∆+=工根据前面计算结果，可得空压机的供气压：MPa p 438.0138.03.0=+=3.根据计算出的供气量和供气压,选取额定排气量为min /35L ，额定压力为MPa 7.0。
型号FB20-7 功率500w 储气20L三、电控系统设计3.1绘出气动回路3.2电气控制原理图KF4 YV1KM1KF1YV2KF2YV3KM2KF3YV4YV5YV63.3选择电磁阀YV1、YV2、YV5、YV6：二位五通4V120-05接管螺纹：G1/8 直径5mm 压力范围：0.15MPa~0.8MPa运动方式：内部引导式最大动作频率5次/秒 AC220VYV3、YV4：二位五通4V320-10 接管螺纹：G3/8 直径10mm 压力范围：0.15MPa~0.8MPa运动方式：内部引导式最大动作频率5次/秒 AC220V3.4 选择可编程控制器由于有7个开关量6个输出量，故选用西门子S7-200 CPU 222 AC/DC/继电器 8输入/6继电器输出订货号6ES 7212--1BB23--0XB0尺寸90 x 80 x 62 功耗7 W3.5 选择电源开关电源24V 50W3.6 选择磁性行程开关D-A93 常开型电压5~120V DC3.8 PLC程序设计四、电气接线图六、参考资料1.吴振顺.气压传动与控制.哈尔滨工业大学出版社.2010.2.3.4.七、总结通过这次课程设计，在实践中我们发现了很多在画原理图过程中的疏漏，导致整个回路不能实现其功能。