在国内外各行业存在着各式各样的证件,在过去,证件的内容以手写为主,工作量大并且存在字迹不易辨认的隐患。随着打印机技术的发展,这些证件的内容可以通过打印机打印出来,极大的提高了正确性和效率。由于这些证件具有封面较硬,厚度较厚的特点,激光打印机或者喷墨打印机很难完成打印任务,因此证件上的内容是靠证件打印机打印出来的。随着互联网技术和信息化的发展,自助服务终端的使用愈发广泛,证件打印机也被广泛应用于自助终端。随着证件打印机使用量的增加,产品在市场中出现了一些问题,其中一个典型的问题便是打印错位。本文主要是根据证件打印机字车系统的原理,结合步进电机动力学方程,实现对字车系统的优化,从而解决打印错位问题,主要研究内容如下:阐述证件打印机总体方案设计,并对核心模块打印头,走纸系统与字车系统进行介绍。通过分析具体字符打印过程,说明字车系统因为步进电机失步造成的打印错位问题,并通过步进电机动力学方程,确定解决步进电机失步的两大研究方向即优化步进电机加速控制和负载轻量化设计。根据某机型证件打印机字车系统步进电机加速控制表,给出计算步进电机启动过程中角加速度与角速度数学模型,并将加速过程中电机角加速度和角速度形成可视化图表。根据计算出的角加速度、角速度数值及可视化图表,指出目前加速控制存在的问题。基于所提出的计算模型,给出新的角加速度函数、角速度函数和角度函数,形成优化后的角加速度曲线、角速度曲线和角度曲线,对角度曲线进行离散化,制作优化后的步进电机加速控制时间表。将优化前、后的加速控制进行对比分析,发现角加速度峰值较优化前降低77%,加速阶段总用时减少5.33%,加速阶段步进电机转过的角度减少11.11%,整个角加速度曲线无明显峰值,曲线圆滑,极大的改进了步进电机加速的控制。根据优化设计结果,对产品进行改进,并对产品性能进行两轮评价,第一轮评价抽取10台机器,第二轮抽取50台机器,步进电机加速控制优化前两批次都存在打印错位现象,加速控制优化后两批次均未发生打印错位现象。将加速控制优化后的方案,应用在反馈打印错位问题的用户那,该用户陆续采购机器300台左右,到目前为止,机器最长使用时间10个月左右,尚未反馈印字错位问题,由此看,基本解决了该产品存在的印字错位问题。建立证件打印机字车系统有限元分析模型,根据字车不同的位置对字车系统进行静力学分析、动力学分析与谐响应分析,获取字车系统前六阶固有频率、振型和打印头在各模态的位移响应。在此基础上,对目前证件打印机字车系统进行拓扑优化,实现字车重量减轻12.5%。将拓扑优化前和拓扑优化后且步进电机加速控制优后一同对比分析。对比分析发现,拓扑优化且步进电机加速控制优化后,字车在左端时,优化后较优化前,打印头观测点X向位移响应降低91.6%;打印头观测点Y向位移响应降低92.1%;打印头观测点Z向位移响应降低92.3%。字车在中间时,优化后较优化前,打印头观测点X向位移响应降低92.4%;打印头观测点Y向位移响应降低93.7%;打印头观测点Z向位移响应降低92.5%。通过对比分析发现,优化后的字车系统较优化前,系统刚度得到了大幅提升。