电源外壳是在工业类开关电源等设备中大量使用的铝合金金属外壳,目前国内市场需求大,适合大批量生产,国内很多电源外壳加工企业制造自动化程度极低,还是人工操作为主,部分工厂过渡到了半自动生产线,依然没有实现生产线的全自动化,亟待进行全面改造。受校企合作企业委托,对该企业现有的电源外壳自动生产线进行优化设计。由于电源外壳产品需求的改变,决定了生产线必需改进与优化,同样其生产工艺也需改进与优化,从而导致控制系统必需进行优化设计。基于此课题,原有控制系统不能满足新的全自动生产线功能需求,论文从原有的嵌入式控制系统优化设计背景入手,分析与优化了嵌入式系统硬件和软件,满足企业新形势的要求。主要从以下几个方面进行研究:1.根据原有的电源外壳生产工序流程,优化设计了新的生产工序流程,其中重点介绍了机械手结构设计和运动分析,提出了电源外壳全自动生产线控制系统的功能需求和性能指标,设计了两种电控优化方案,通过对比确定采用嵌入式系统控制方案。2.通过对电源外壳生产线嵌入式控制器硬件性能指标分析,对嵌入式控制系统硬件设计总体方案进行了优化设计,从而确定了主从控制器为相同的硬件框架。对现有的工业控制器的处理器进行调研,选择了STM32F407VET6微控制器作为本系统的核心控制芯片,能够很好地满足系统功能需求。采用模块化设计方法,完成嵌入式系统硬件优化设计,同时对通讯电路和控制电路输入输出通道的信号隔离以及电源隔离。最后搭建了实验平台,进行了相关功能模块的测试。3.对电源外壳自动生产线嵌入式系统总体软件架构进行了优化设计,针对主控制器软件系统的实时性和多任务管理需求,通过对比现有嵌入式实时操作系统,选择使用了?C/OS-Ⅲ实时操作系统,同时完成了主控制器软件系统的编写,设计了良好的人机交互界面。通过对从控制器控制机械手运动算法的优化设计,进行了S型曲线速度规划并通过测试试验进行了验证,以及设计了前馈+PID反馈复合控制算法,最后通过MATLAB仿真,证明其运动算法控制性能的优越性。4.对现有的部分生产线进行了现场调试。首先对机械手、攻丝工位和放置螺钉工位进行单独调试,然后对现有装配好的生产线进行联机试验,总结出现的故障,记录试验测试数据,根据实际生产效率和产品合格率,满足合作企业的生产要求。