随着物联网体系的不断完善,智能卡的应用越发普及,推动了无人值守自助发卡系统的快速发展。目前,国内自助发卡系统中使用的多为单卡箱发卡装置,只能发行一种卡片,不能满足多样化、个性化发卡的市场发展需求。如何让发卡装置可以自动发行多种不同类型卡片的问题已经成为智能卡行业近几年的研究热点,对进一步完善自助发卡系统、更大程度地优化自助发卡流程有着十分重要的意义。因此,本文进行多卡箱自动发卡装置的研究与设计。分析了多卡箱自动发卡装置的主要功能、基本结构和工作原理,结合国内外的研究现状,确定了一种矩阵式多卡箱自动发卡装置的总体设计方案。完成了一种两行三列矩阵式多卡箱自动发卡装置的机械结构设计,并且使用Solidworks 2014建立了相应的3D模型。详细分析了多卡箱自动发卡装置的总体结构和工作原理,并对卡箱、卡片拆分机构、卡片传递机构、平移机构和废卡箱等关键机构的结构设计、运行原理及参数计算做了详细的分析。重点优化现有卡片拆分方式,设计一种金属勾片的机械结构,改进勾片勾卡运动的控制方法,解决了金属材质勾片在运动过程中划伤卡片的问题,将金属勾片勾卡技术应用于多卡箱自动发卡装置卡片拆分机构的设计,替代传统摩擦式的胶辊轮式搓卡技术,从根本上解决了其容易打滑、胶辊轮磨损、卡表面划伤、使用寿命短、振动幅度大、发卡可靠性较低以及控制精度不够等问题,从结构设计和材料选型两个方面提高了发卡装置的可靠性和稳定性。完成了多卡箱自动发卡装置控制系统的设计,包含硬件电路设计、软件程序设计以及步进电机调速算法研究。提出了一种光电传感器的控制方式,通过对其电源的分组管理和分别控制,仅在检测期间接通其电源,在光电器件使用寿命有限的条件下,延长了发卡装置上光电传感器的使用时间,降低了器件的更换频率。在步进电机开环控制的基础上,增加对其初始角度位置、过流过热信号的检测,在发卡装置卡卡导致电机堵转、过热烧毁等异常情况时,关闭其驱动电压,增加故障处理措施,提高了控制精度。分析了步进电机的常用调速算法,重点研究了五段S型曲线在发卡装置步进电机加减速控制中的应用。制作了样机,开发了相应的上位机测试软件,完成了多卡箱自动发卡装置基本功能的调试,对整机性能参数进行了实验研究,并分析给出了相应的结论。