RFID标签彩色印刷写卡一体机控制系统设计及软件开发.pdf

标签彩色印刷写卡一体机控制系统设计及软 件 开 发杨志杰王 菲郑 勇(.上海联物信息科技有限公司上海 闵行区.南京工程学院江苏 南京)摘 要:在 标签印刷写卡一体机硬件基础上设计了控制系统和控制软件能够控制一体机全自动运行 利用 控制板、打印主板、运动控制卡设计了控制系统通过串口与上位机相连基于 软件开发了控制软件 利用串口通讯技术实现上位机与控制系统的通信设计了各模块运行界面实现了上料机构、机械臂、打印机、读写器的独立控制设计了自动运行界面实现了 标签上料、印刷、写卡、校验、下料等过程的自动化运行 最终制造样机并进行测试结果表明该控制系统及软件能够满足一体机功能要求并有利于生产效率的提高关键词:标签 串口通讯 控制系统 软件开发中图分类号:.文献标识码:文章编号:():.:引言据 数据显示 年全球物联网市场规模约达.万亿美元 与全球相比我国在物联网产业规模、网络覆盖范围、连接规模和网络质量等多方面取得一定领先物联网产业发展总体向好已形成较为完整的产业链 随着物流运输、医疗技术、仓储管理技术的逐步发展射频识别()技术已成为了物联网的主流应用之一凭借其强大的渗透力快速与传统产业融合呈现出爆炸式增长随着电子标签的生产效率、外形设计、扩展信息等方面的要求越来越高标签生产常出现小批量、多品类的情况这种现象导致了人力资源的浪费、生产效率的降低因此产业的当务之急是解决标签印写一体化这一问题 同时市面上的标签打印机多无法满足彩色打印要求限制了标签外观的设计 如何打印硬质材料的 彩色标签已成为行业“卡脖子”难题本次设计针对的设备结合了智能传感器、印刷、读写芯片数据、分析检测技术和人工智能依次实现 空白标签上料、彩色印刷、数据写入、数据校验、下料等工序进而完成标签彩色印刷、信息录入校核功能 系统需求和总体设计.系统需求 标签打印机由 个部分组成:上料模块、机械臂模块、打印机模块及写卡器模块 总体需求是设计一体机的人机操作界面及控制系统通过软件操作实现 标签上料、彩色印刷、写卡、验证、下料全过程自动化同时实现模块单独运行功能便于后期维护.总体设计根据总体需求软件需要包括的功能有机械臂设置、标签设置、打印机设置、自动运行、状态监控等上下位机通过串口连接下位机控制系统分别采用运动控制卡、板、进行连接控制 系统整体框架图如图 所示 SEVJOP图 系统架构图 控制系统的设计与实现 标签印刷写卡一体机的控制系统主要由打印机控制、上料机构控制、机械臂控制 个部分组成 系统框架如图 所示打印机控制系统利用打印机主板配合脱机、联机行程开关控制打印机模块自动运行通过对爱普生 打印机进行改装加装 打印机头运用 进行二次开发实现自动复位及彩色印刷功能SEVJOP-/图 控制系统架构图上料机构控制系统以 板编程控制作为核心利用上下限位及光电感应元件控制上料机构运动编写上料模块控制指令供上位机使用机械臂控制系统选用五轴机械臂运动控制卡控制机械臂移动点位实现标签工作位置移动机械臂末端设置吸盘、气泵搭配电磁阀对机械臂运动控制板进行扩展实现标签抓取功能下位机与上位机通过串口进行通讯 打印机模块由打印主板接口与上位机连接上料机构由 控制板与上位机连接机械臂模块由运动控制卡接口与上位机连接写卡模块直接经 接口联通上位机 软件功能的设计与实现 标签印刷写卡一体机的软件采用 语言开发整个程序采用模块化设计主要包括系统串口连接、模块运行、自动运行、数据采集、状态监控等部分.串口连接的设计与实现该模块是整体设备运行的前提模块运行和自动运行均需要先进行串口连接 此界面可实现串口的扫描刷新上位机连接的串口信息同时控制串口的连接与断开并能够对串口信息进行保存当程序启动时页面可自动加载便于用户操作 串口连接界面如图 所示.模块运行的设计与实现模块运行界面主要包括上料模块、机械臂模块、打印机模块、写卡模块 模块运行界面主要控制 个机械结构单独运行 个模块的运行界面如图 所示图 串口连接界面#$%图 模块界面上料模块包含开机自检、上升、下降、停止 个功能用于控制上料平台运动 机械臂模块包含开机自检、移动到点、单步运行 个功能用于控制机械臂运动到指定点 打印机界面能够选择标签文件指定打印机并设置标签参数()上料模块运行的实现上料机构利用上下限位控制上料平台的位置当平台到达上限位时电机反转平台下降当平台到达下限位时电机停转平台停止运动 在上限位下方设置光电感应识别标签是否到达上料点 利用 进行编程对上料机构进行控制上位机通过串口发送指令控制平台运动控制指令见表 表 上料机构指令表指令返回值说 明电机反转平台下降电机正转平台上升电机停转平台停止运动/询问下位机:上料平台是否到达上料点 未到达上料点返回 到达上料点返回()机械臂模块运行的实现机械臂结构由运动控制卡控制点击相应按钮通过串口发送相应指令到运动控制卡驱动机械臂及电磁阀运动 控制指令见表 和表 表 机械臂指令表指令参数格 式说 明 无插补快速移动 直线插补移动 回原点表 气泵指令表指 令说 明 气泵吸气 气泵充气 气泵停止动作()写卡模块运行的实现写卡模块包含盘点和写入功能 写卡模块基本工作流程如图 所示写卡模块首先需打开模块配置读写器其中包括天线、频率、盘点时间等参数 盘点功能直接调用盘点的 函数获取读取范围内的标签数据 写入功能首先需要设置待写入的标签编号对写入信息进行限制接着调用写入 函数进行写数据操作()打印机模块运行的实现打印机模块选用爱普生 打印机配合 打印头进行改装 将打印机控制主板复位功能转接到 板进行编程实现上位机控制打印机自动复位功能在脱机点及联机点安装限位开关用图 写卡模块运行流程图于判断打印机当前状态.自动运行的设计与实现自动运行模块主要包括参数设置和自动程序运行 其中参数设置包括机械臂设置、标签设置、打印机设置自动程序主要实现一体机印写自动化功能 自动运行界面如图 所示$%#图 自动运行界面()参数设置机械臂设置用于录入关键点坐标包括原点、休息点、上料点、写卡点同时能够设置机械臂运动速度 标签设置用于选择标签文件夹录入标签信息并分装页面下方可设置标签打印参数通过算法自动排版 打印设置用于选择打印机选择页面大小、方向、页边距()自动程序运行自动运行程序以连接模块为前提综合了各个模块的功能 参数设置完毕开始自动运行在自动运行界面显示当前任务数以及任务完成情况随着设备运行进度的更新任务完成情况也实施更新并添加到操作日志中 自动运行流程图如图 所示441图 自动运行流程图 样机调试样机测试现场如图 所示本次测试主要包括模块测试和自动程序测试两个方面 涉及的项目如下:机械臂重复定位测试读写器盘点、写入功能测试上料机构响应测试系统整体测试 最终测试结果:各单元模块能够进行参数配置接收到上位机发送的命令后能够正确响应自动程序整体流程能够按照既定目标连贯完成$#图 现场测试图 结语本研究实现了标签自动排版功能弥补了市面上桌面标签打印机无法彩色打印的不足设计的样机满足了标签上下料、印刷、写卡一体化的需求节约了人力资源提高了生产效率及质量 但设计中仍存在不足如:设备运行稳定性不足程序自动计算的机械臂打印点位的坐标实际数据与理论数据误差较大将在后续的工作中进一步完善参考文献 赵桂丹骆骁.当前形势下我国物联网技术产业发展及频率规划建议.产业创新研究():.蔡政杰.基于 的自动化立体仓库控制及管理系统设计实现.银川:宁夏大学 冉德纲.平台下虚拟多串口并发通信的研究与实现.杭州:杭州电子科技大学.():.吕高仁.标签打印系统和方法:.作者简介:杨志杰()男硕士研究方向:物联网智能信息处理王菲()女学士研究方向:机械电子郑勇()男副教授系主任硕士研究生研究方向:机械制造装备先进制造技术收稿日期: