自动盖章机的设计和实现 机械工程及其自动化专业.docx

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1、自动盖章机的设计目前多数的调查结果显示，手工盖章仍是目前应用最多的盖章方法，被多数部门所采用，采用机器来完成盖章工作的部门较少。通过对调查结果分析，发现小部门基本采用的都是手工盖章，因为其处理的事务相对较少，需要印章的环节很少，因此，手工盖章并不是一件繁重的工作。但是对于一些大部门来说，手工盖章就是一项繁重的任务，这些部门包括像学校，以及政府机关单位等。这类大型部门处理的工作多，需要用到印章的环节也比较多，因此，采用人工盖章的话就需要产生很多的人工成本，同时，在人工盖章的途中，发生搓章的概率非常大，十分影响最终效果。为了解决人工盖章的缺陷，笔者设计了一款可以用于盖章的自动机械装置，该装置以单片

2、机为基础，结合相关的机械知识设计而成。装置的主要构件包括有单片机，还有电源设备，还有驱动机，还有光轴，还有轴承支座，还有传送带，还有角铝，还有光轴固件，还有夹具，以及滑块等。该装置的自动盖章技术主要来自于ArdUin。驱动程序，由单片机编写而来，通过该程序，装置可以有规律地控制电机运转，从而使滑块有规律地移动，最终带动印章运动，在印章运动的同时，置于传动带上的印泥也会按照相同的规律一起移动，从而完成自动化盖章。1绪论1.1 研究背景在如今的社会经济发展形势中，科技占据的影响力越来越大。科技逐渐成为了企业的核心竞争力，科学技术的发展不仅仅能够帮助社会、国家越来越美好，还能够减少重复单调工作的任务

3、量，让人们能够拥有更多的时间，从而去完成更有价值的工作。根据最新的研究调查显示，手工盖章仍是目前应用最多的盖章方法，被多数部门所采用，采用机器来完成盖章工作的部门较少。通过对调查结果分析，发现小部门基本采用的都是手工盖章，因为其处理的事务相对较少，需要印章的环节很少，因此，手工盖章并不是一件繁重的工作。但是对于一些大部门来说，手工盖章就是一项繁重的任务，这些部门包括像学校，以及政府机关单位等。这类大型部门处理的工作多，需要用到印章的环节也比较多，因此，采用人工盖章的话就需要产生很多的人工成本，同时，在人工盖章的途中，发生搓章的概率非常大，十分影响最终效果。为了解决人工盖章的缺陷，笔者设计了一款

4、可以用于盖章的自动机械装置，该装置以单片机为基础，结合相关的机械知识设计而成。装置的主要构件包括有单片机，还有电源设备，还有驱动机，还有光轴，还有轴承支座，还有传送带，还有角铝，还有光轴固件，还有夹具，以及滑块等。该装置的自动盖章技术主要来自于Arduino驱动程序，由单片机编写而来，通过该程序，装置可以有规律地控制电机运转，从而使滑块有规律地移动，最终带动印章运动，在印章运动的同时，置于传动带上的印泥也会按照相同的规律一起移动，从而完成自动化盖。1.2 研究意义就如今的社会经济发展趋势来说，科技逐渐成为了企业发展进步的主要因素，拥有高新技术的企业将获得更加有利的竞争地位。同时，就我们民族而言

5、，要想实现中华名族的伟大复兴，就离开发展科学技术，只有科学技术才能够带动社会长久地进步。近代人类社会发展迅速，科学技术企业越来越多。人类发展的近一两百年,按照科学技术的发展可以分为三个时代。启蒙时代是机械制造时代，介于18世纪60年代至19世纪中端。第二阶段为电气化时代，介于19世纪中端至20实际初叶。现在人类社会所处的便是第三阶段，信息化时代，起始时间为20世纪70年代，在信息化时代，自动化机械设备的地位越来越高，它将人类从单调重复的机械化工作中解放出来，同时，创造出了更大的社会价值。自动化机械设备在各行各业的应用越来越广，但是，在盖章方面，却还没有出现一款大规模应用的自动化设备。为了将人们

6、从单纯重复的盖章工作中解放出来，笔者设计了款自动化盖章机械。该装置以单片机为基础，结合相关的机械知识设计而成。随着这款设备的应用，将降低盖章这项任务的工作强度，将人们解放出来，还可以降低搓章出现的机率。这次创新设计，不仅是对笔者知识积累的检验，也会为社会创造出一定的社会价值。希望借助这个设计，能够推动相关行业的进步，简化相关人员的工作。1.3 国内外的发展现状印章技术的发源地就是中国，其在先秦时代被古人创造出来，已经有几千年的使用历史，它的应用极大地促进了人类社会发展的速度。在我国的古代，印章最具有特色的代表就是玉玺，以及官印，前者是皇帝权力的象征，后者代表了官府的权力。自印章技术问世以来，手

7、动盖章是唯一的盖章方式，具体的应用主要表现为钢印，以及印泥两种。在20世纪30年代，钢印的应用面骤然变广，钢印印章的应用面、应用次数增大，因此，钢印印章机应声问世。随着科学技术的不断发展，钢印印章机的外形、工作方式不断变化，但是其本质的原理还是没有改变。尽管也出现了击打打印机，但因其工作方式的特殊性，其并不能够大范围地推广使用，只能在少数的行业内使用。而采用印泥进行印章的机械设备也较少。目前，全球范围内知名度较高的盖章机企业主要包括德国Reiner,以及美国HEDMAN。综合全球的印泥盖章机销量来看，SEAL-A型电子自动盖章机占据了多数的市场份额。总的来说，印章技术最早起源于我国，但却在近代

8、发展却十分缓慢，工作中手动盖章仍是主要方式，被企业所采用自动盖章机主要包括自动钢印盖章机，以及自动击打印章机，这类盖章机的智能程度高，使用安全，但是应用范围窄，自动化程度低，工作效率不l三Jo1.4 国内外的发展趋势根据最新的研究调查显示，手工盖章仍是目前应用最多的盖章方法，被多数部门所采用，采用机器来完成盖章工作的部门较少。通过对调查结果分析，发现小部门基本采用的都是手工盖章，因为其处理的事务相对较少，需要印章的环节很少，因此，手工盖章并不是一件繁重的工作。但是对于一些大部门来说，手工盖章就是一项繁重的任务，这些部门包括像学校，以及政府机关单位等。这类大型部门处理的工作多，需要用到印章的环节

9、也比较多，因此，采用人工盖章的话就需要产生很多的人工成本，同时，在人工盖章的途中，发生搓章的概率非常大，十分影响最终效果。为了解决人工盖章的缺陷，笔者设计了一款可以用于盖章的自动机械装置，该装置以单片机为基础，结合相关的机械知识设计而成。装置的主要构件包括有单片机，还有电源设备，还有驱动机，还有光轴，还有轴承支座，还有传送带，还有角铝，还有光轴固件，还有夹具，以及滑块等。该装置的自动盖章技术主要来自于ArdUin。驱动程序，由单片机编写而来，通过该程序，装置可以有规律地控制电机运转，从而使滑块有规律地移动，最终带动印章运动，在印章运动的同时，置于传动带上的印泥也会按照相同的规律一起移动，从而完

10、成自动化盖。在具体的使用过程中，操作员只需要将在控制面板设置好相应的参数，设备即可自动完成盖章任务。在设备工作期间，操作员可以根据具体的需求进行适当地调整。当印泥量不足时，可以降低自动设备工作的速度，缩短印章的距离，增加设备在盖章时的压力，从而保证最终的印章效果。需要注意的是，在设备工作之前，操作员需要调整印章的位置，放置好纸张的位置。同时，设备的底板需要就有一定的空间，从而方便及时调整纸张的位置。2系统结构设计2.1 设计要求此次设计的盖章设备，体积小巧，便于放置，外观优美，采用的是垂直下压结构，设备支持的最大印章质量为50g。设备现在支持两种纸张规格，分别为A3纸，规格为297*42OnI

11、n1；A4纸，规格为210*297mm,每种纸张对应不同的实验板。为了满足印章能够进行垂直升降，设备采用了滑块，以及光轴。为了确保最终盖章的效果,保证清晰度，设备采用的弹性印垫。设备支持两种形状的印章，包括长方形，以及圆形。针对印章的夹具，采用的是圆形内孔夹具。2.2 盖章机升降台的设计2.2.1 印章升降台的设计方法在设计设备升降台的过程中，主要依据是章的体积，以及章的大小。设计本设备采用的章的直径为40mm,高为60mm,形状为圆柱形。要想得到清晰的章印，就必须设备拥有一定的压力。在设计过程中，为了获得足够大的压力设计了升降台，不仅能够实现印章的升降，还能够获得足够的压力。采用人工盖章时，

12、如果需要完成大量的盖章任务，就必然会出现搓章的情况，会出现搓章的主要原因在于印章的方向，在盖章过程中，如果印章能够始终保持垂直精度，那么就不会出现搓章，如果印章出现左右摆动，那么就会出现搓章。如今，多数盖章机采用的凸轮连杆机来完成升降功能，但是，在印章升降过程中，印章会出现明显的左右摆动，从而导致搓章情况的发生。为了解决这一问题，提高章印的最终效果，笔者设计的设备采用了同步带轮转动技术，这种技术不仅能够更好地完成升降任务，还更加的经济实惠。这种技术的主要依靠的是电机的转动。2.2.2 印章升降台各部件的具体外观尺寸设计在设计出的自动盖章设备中，印章升降台的主要结构包括光轴，还有印章连杆,还有印

13、章连接座，还有轴承支座，以及轴承滑块等。（1）轴承支座具体外观尺寸设计本次设计采用的印章直径为4cm,为了更好地实现印章的升降功能，对轴承支座大小进行了多次设计实验，最终选用标准为8cm*6cu下图主要是支座平面的俯视截图，主要含有四根光轴,每根光轴之间的孔径间距为6cm,轴承支座固定于光轴的两侧，从而保证光轴的稳定性。设计出的盖章机设备成品中，共包含4个轴承支座。根据平台的设计方案，以及光轴的间距，从而确定轴承支座的大小，以及其外观，如图2-1：（2）滑动轴承滑块具体外观尺寸设计在设计滑块尺寸时，主要依据连接金属板的形状来确定。滑块位于滑动轴的连接处，因此，不可避免会产生摩擦力，为了减小摩擦

14、，提高设备运行的精度，设备采用了滚动摩擦轴。在安装同步带的过程中，存在安装困难，以及不稳定的缺点，因此，在设计时，设计了三个小方孔，大小、形状都不相同。在轴承筒内，安装的是滚子轴承，不仅能够减小摩擦力，还能够确保印章的垂直升降。在设计时，选择使用两个滑块，其大小和外形如图22：（3）光轴具体外观尺寸设计在设计印章与底板间的距离时，综合考虑外观，以及外修尺寸等因素，最终决定距离为35cm。为了确保印章的垂直升降，将光轴之间的距离确定为50cm。在设计出的印章设备成品中，使用了4根光轴，其大小和外观如图23：（4）印章连接座具体外观尺寸设计印章连接支座主要用两个作用，一：连接滑块；二：连接印章连杆

15、。本次设计采用的印章直径为4cm,因此，连接杆直径应小于印章，设为3cu这样大小的连接杆不仅提升了连接的稳定性，还提高了设备的使用寿命。在连接座上存在螺孔，通过螺丝完成连接固定。根据印章直径的大小，设计印章座的标准为20*60cm0印章连接座采用的铝合金材料，十分便于加工。其大小和外观如图2-4：（5）印章连杆具体外观尺寸设计在设计地板与滑槽之间的距离时，考虑到设备工作过程中的灵活性，将距离设置为20cm。在设备进行盖章的过程中，印章会跟底板接触，因此，将印章连杆的直径设置为4.5cm,长度设置为30cmo在设备中，那些远离连接支座的支座，选择孔状圆筒。在材料的选择中，选用的是亚克力圆柱。印章

16、连杆大小，结构，及其外观,如图2-5：2.3 升降台左右移动工作平面的设计2.3.1 升降台左右移动工作平面的设计方法在完成不同盖章工作时，章印在文件上的位置不尽相同。要想调整章印的位置,可以通过调整文件的相对位置来实现。但应该认识到，章印的位置需求是多种多样的。要想简便地满足这种需求，就需要设计出能够完成多方位盖章的设备，通过调整设备的工作面，从而满足全方位盖章的需求。笔者通过查阅文献，以及实地考察发现，在市场现有的盖章设备中，存在多种这样的结构。包括像滑板在滑槽中移动,以及方块在光轴上移动等。为了设备的美观性，使用2020型铝合金，在选用工作平面材料时，选用铝合金作为材料，实现工作平面的左

17、右移动。2.3.2 升降台左右移动工作平面部件的具体外观尺寸设计设计出来的设备成品中最重要的部分为升降台移动平面，主要构件保护有铝合金滑板，还有电机支座，还有光轴固件，以及2020型铝合金。（1）2020型铝合金具体外观尺寸设计就材料2020型铝合金来说，市场上主要有两种类型，这两种铝合金材料的差别主要在于侧面是否有槽，其截面规格都为20*2Omnb一种有槽，一种没有槽。本次设计采用的是有槽的铝合金，它能够提高连接处的吻合，从而提高设备的稳固性。在高校招生就业处，需要盖章的文件主要有录取通知书，规格为A3,大小为297*420mm；还有就业推荐表，规格为A4,大小为210*297mm0根据这些

18、纸张的大小，将铝合金材料的长度设置为35OnInb从而能够实现全方位的盖章。其大小、外观,如图2-6：（2）光轴固件具体外观尺寸设计升降台满足印章的升降功能，移动平面实现全方位盖章。在两者之间需要一个连接装置，本次设计采用的是光轴固件。固件的材料是铝合金，能够增加设备的美观性。每一个光轴固件都有对应的光轴，其大小、外观如图2-7：（3）电机支座具体外观尺寸设计电机作为整个设备的能量来源，带动转送带完成盖章，其重要性不言而喻。为了稳定电机，避免其产生晃动，需要为其准备一个支座。起到托起滑块，还有支撑印章连接座，以及支撑印章连接杆的功能。针对本次设计的需求，选择了下图的支座，其大小、外观如图2-8

19、：（4）铝合金滑板具体外观尺寸设计要想实现升降台的左右移动，需要准备一个滑块。同时.，为了保证升降台的自由升降，还需要准备一个工作平面，在这个平面上，固定电机支座，以及光轴固件。为了方便地在平面上穿孔，选择铝合金作为平面的材料。根据光轴间设置的距离，将滑块的大小设置为15OnIm*10OnIn1,其大小、外观如图2-9：2.4 印泥左右移动工作平面的设计2.4.1 印尼左右移动工作平面的设计在企业选择盖章机时，有两种选择，主要是钢印印章机，以及印泥盖章机，两者之间的区别主要在于是否需要印泥。印泥盖章机需要使用印泥作为盖章材料，如果印泥数量不够，章印的清晰度就会打折扣。本次设计出的自动盖章设备，

20、就是为了解决蘸印泥的问题，实现自动蘸泥，从而提高盖章效率。设备中的自动升降平台,能够实现印章的自由升降，从而为盖章提供足够的下压压力。印章在自动升降的过程中，主要要进过两个阶段，首先要蘸泥，再进行盖章。为了印章能够蘸取到足够的印泥，就必须让印泥部分进行左右移动，从而能够自动蘸泥。然后当升降台下降时，自动完成盖章。为了实现印泥的左右移动，选择将印泥放置在托盘中，再将托盘与同步装置相连，实现印泥的自动。在现实生活中，存在许多这样的联动结构，像同步带轮等都属于这类结构。2.4.2 印尼左右移动工作平面部件的具体外观尺寸设计印泥工作平面的主要构件包括有2020型铝合金，还有铝合金拖板，以及齿轮齿条等。

21、（1）2020型铝合金具体外观尺寸设计针对2020型铝合金而言，其基本要求跟上面的升降台的需求相似，这样不仅能够便于安装，还能够提高设备的美观。其大小、外观与前面所述的升降台材料类似。（2）铝合金托板具体外观尺寸设计为了稳定印泥盒，采用了铝合金托盘。本次设备采用的是直径为8cm的印泥盒,因此，托盘的直径应大于印泥盒直径。同时，在选择铝合金托盘时，为了与升降台平面相吻合，将铝合金托盘大小设置为15cm*10cm.其大小、外观如图2-9：（3）齿轮齿条具体外观尺寸设计齿轮齿条的主要作用是实现印泥的左右自动。笔者将在下文介绍其大小、以及外观等详细信息。2.5 机架的设计2.5.1 机架的设计整个盖章

22、设备的外形主要有机架的结构决定。在本次设计方案中，选用的盖章纸规格主要有两种，根据这两类纸张的规格决定将底板大小设置为30cm*35cn,数量为1块；将侧板大小设置为20cm*25cm,数量为2块。为了方便操作，以及提高设备的强度，选择铝合金板作为底板的材料，针对机架连接部位，选用2020型角铝作为材料，在机架的安装过程中，底板上需要进行打孔。2.5.2 机架部件的具体外观尺寸设计机架的主要构件包括有一块地板，还有四个角件，以及两块侧板。（1）底板的具体外观尺寸设计底板作为文件的放置位置，其大小的选择因素主要取决于盖章文件的规格，本次设计采用文件规格主要为A3,以及A4。所以，其大小、外形如图

23、2-11：（2）侧板具体外观尺寸设计侧板的主要作用是用于安装电机等结构，起到固定这些结构的作用。因为侧板需要打孔，因此，为了便于操作，选择铝合金作为侧板的主要材料。因为不同侧板固定的结构不同，因此，其大小、外形也不相同。其具体的大小、外观，如图2-12：（3）机架连接件具体外观尺寸设计因为设备的特殊性，并没有寻找到合适的连接件，因此，对现有的连接件进行了加工处理，以满足设计的需求。其大小、外观如图2-13：2.6 同步带轮机构的设计2.6.1 同步轮设计针对同步轮的设计，其主要材料包括有钢铁，还有黄铜，以及铸铁等。其内孔的形状主要有锥形孔，以及圆孔等。设计出来的盖章机，连接轴和印章的质量都比较

24、大，总质量可达1kg,在印章下降途中，存在比较大的惯性。如果不采用同步轮传动，而是采用连接轴传动，那么将会设备会产生震动，将缩短设备的使用寿命。其主要特点如下：第一，传动精度高，操作过程中摩擦因素影响小，传动过程稳定；第二，传动过程平稳，能够有效缓冲，从而减少震动，以及噪音的出现；第三，设备能量利用率高，非常节能；第四，维修简单，设备成本低；第五，数比范围广，可以达到10,线速度最高可以达到50ms;第六，设备产生的污染少，在恶劣的环境中也可以稳定工作。经过以上分析，最终决定选用同步轮完成传动，实现印章的垂直升降功能。在设备工作时，只需要设定小篆书。所以，同步轮结构如图2-14：观察图2-2发

25、现，光轴间距为60mm,所以，设置同步轮直径为12mm,齿顶圆直径设置为12mmo在同步轮工作期间，产生的应力小，不需要额外要求，具体可查阅表2-1,齿轮的各种详细信息，如图2-15：参照表中的信息，得出齿轮的模数为1。为了齿轮设计的方便，将分度圆直径设置为IOnUlb分度圆直径表示为d,d=mz；将d=10mm;还有da=12mm；以及In=I等数据带入上述公式，得出Z=I6。所以，齿轮模型参数信息如图2.6.2 同步带传动的方案同步带的主要作用是完成传动功能。它结合了齿轮，以及带传动的优点，其具体的工作原理如下：该结构分为齿轮工作面，以及齿轮齿槽两部分，通过两种结构的啮合，从而完成传动。同

26、步带耐用的特点主要是强力层赋予的，它主要由两种材料类型，包括拉仰强度高的纤维，以及金属材料。在同步带运动过程中，节线长度基本不变，在传动的过程中，物品不会出现滑动的情况，最终实现了自动传动功能。同步带传动具有精度高，使用寿命长，以及作用力小等优点。它的应用环境标准主要包括-20C80,还有v50ms,还有P300kw,以及XlO等，在同步带传动时,应该低速传动。同步带的主要功能是完成传动任务，它实际上是一个环形带，内部分布有许多齿形，这些齿形之间距离相等。同步带结合了多种装置的优点，主要包括有齿轮，以及传动带等。其具体的工作原理如下：该结构分为齿轮工作面，以及齿轮齿槽两部分，通过两种结构的啮合

27、，从而完成传动。它具有多种优点。主要包括有传动精度高，还有速度恒定，还有噪音小，还有传动范围广，以及设备运行稳定等。它的速比可以达到10,同步带运动的最大线速度为50ms,传动功率高，可以达到千瓦级别，传动的效率也十分高，可以达到97%,在设备运行期间，基本不会产生污染。因此，主要用于各种设备的传动轴。同步带的优点如下：第一，传动过程平稳，无滑动情况的发生；第二，传动过程稳定，具有减震、缓冲的功能，产生的噪声低；第三，传动效率高，可达98队非常节约能源；第四，维修简单，不需要润滑，维护成本低；第五，速比范围大，最大速比为10,线速度最大为45ms,传动功率高；第六，可以用于远距离传动，最大距离

28、可为IOIi1。盖章的所需下压压力主要取决于盖章高度，因此，其应该和同步带的长度相匹配，因此，设置同步带长度为50Onln1,其结构如图2-17：2.7 电机的选择实验发现，驱动升降台的阻力为10N,因此，电机产生的驱动力应该至少为12No2.7.1 电机的分类目前，微型电机的应用范围最广。按照工作原理对其划分，可以分为直流电机,以及步进电机两大类。直流电机操作简单，只需要连接电机，其即可正常工作。需要注意的是，电压的流传方向可以改变其运转的方向。步进电机的操作较为复杂，需要收集脉冲信号，根据脉冲数据调整线位移，以及角位移，因此，其传动的方向主要受脉冲的影响，为了精确地控制其转动方向，可以采用

29、编程，以及驱动器来完成。2.7.2 直流电机与步进电机的比较(1)直流电机的优缺点优点主要包括有抗过载性能高，还有调速性能好，以及热转动性能高。（2）步进电机的优缺点优点包括有传动精度高，还有科学性高，以及转速范围广，缺点主要包括有转速低，还有操作复杂，还有容易产生共振，以及转矩小。2.7.3 装置电机的最终选定根据设计的需求，包括有需要精确控制电机旋转角度，还有需要较高的传动精度，还有电压要低，以及质量较轻，因此，综上考虑，决定选用42型步进电机，其详细数据如表2-1所示：采用此同步带进行传动，传动效率高，产生的驱动力强，齿轮吻合性高，因此,能够完成印章的升降需求。2.8 整机装配图综合上述

30、的各种零部件，最终设备成品如图2-19：盖章可以分为两个步骤，第一步：蘸泥，第二步：盖章。为了满足自动化的需求，简化工作流程，在设计设备时，选用步进电机传动，从而实现印章的自由升降,同时，设备左侧的电机传动带动印泥盒左右移动。同时，利用Arduino板控制左侧电机的运动，从而掌控印泥的运动方向，最终实现自动盖章的目的。3控制系统控制系统的主要作用是完成对设备的控制和管理。其主要构件包括有跳线帽，还有4988ET驱动，还有RamPSl.4控制板，以及ArdUinO单片等。3.1 单片机单片机是控制系统中最重要的构建，它不仅能够调节步进电机，实现调整转动速度，还有启调整动顺序，以及改变转动方向等，

31、还是控制系统的基础。因此，要想拥有一个高效的控制系统，就必须筛选出合适的单片机。3.1.1 单片机简介单片机有许多别称，包括像微型计算机，以及微型控制器等。在20世纪70年代，诞生了世界上第一台单片机。经过这些年的不断发展，单片机的形式越来越多样，不在仅限于原来的裸机结构，发展出了可以嵌入设备的单片机，它的优点包括有速度快，还有性能高，还有能耗低，以及结构简单等。在单片机的发展进程中，出现了多种类型，包括有PIC,还有STC,还有ATMEL,以及EMC等。单片机的应用广泛，像工业管理，还有汽车电子，还有网络设备，以及加点管理等都可以看到它的身影。目前，如果工业产品的管理已经离不开单片机了，像智

32、能家电产品，以及智能汽车等。单片机主要用于这些产品的供电，其允许USb供电，具有低能耗的优点。综合设计成本，以及性能的需求考虑，最终选用ArduinoMega2560R3单片机。将其用于控制系统的核心组件，其外观、结构如图3-1,其内部结构如图3-2：单片机在连接步进电机的过程中，为了便于操作，需要用到单片机扩展板，这里选用了扩展板RanIPSl.4。起主要优势在于：扩展板Rampsl.4的主要作用如下：单片机内部拥有集成Reprap电路，在RAMPS的作用下，将其与ArduinoMEGA平台相连，从而使设备拥有大的扩展空间。除了能够连接步进电机，RAMPS还拥有许多不同的接口，适用于多种电路

33、。其外观、大小如图33,内部电路结构如图3-4：ArdUino的扩展板（RamPSI.4）最主要特点在于：第一：开放式的模块化设计。因为系统具有开放性，因此根据用户的需求，可以使用硬件资源，用户可以自由搭配，系统不会做出任何限制。在这个过程中，增加了笔者对于硬件的知识积累。第二：优秀的电路配备。其包含了多种电路类型，拥有单片机的各种功能，因此，在设备设计过程中，不需要任何其他零部件。在单片机控制步进电机时，要想启动ArdUinOMega2560R3,以及RaInPS1.4叠加板，就需要需要驱动器。在本次设计方案中，选择4988ET驱动设备，其主要特点在于：A4988设备能完全胜任驱动器的功能，

34、同时，其内部还有一个转换器。该设备的的操作方法简单，当使用此设备时，可以控制步进电机的下列模式，包括有全步进模式,还有半步进模式,还有1/4步进模式,还有八分步进模式，以及1/16步进模式。设备拥有强大的驱动能力，数值为35V和2A。A4988的构件电流调节器，用于固定关断时间，当设备处于混合衰减模式时，可以完成操作，其外观结构如图35：A4988最大特点在于：第一：操作简单。向设备输入相应的脉冲信号，就能完成步进电机的驱动，产生微动。设备不存在复杂的操作流程，也不存在高频控制线；第二：设备可以用于复杂的处理器；第三：设备具有斩波控制技术，因此，能够自动确定电流衰减模式；第四：设备具有混合衰减

35、模式，能够精准控制电流，因此，能够减少电机工作过程中产生的噪音，提高电机工作的精度，减少设备工作的能耗。3.1.2 Arduino单片机编程软件ArdUinO是本次设计采用的单片机编程软件，通过对比不同软件的操作性，发现其操作简单，操作性最好。同时，其结构与BaSiCStamP相近，在编程过程中使用的语言结构简单。这款软件以C语言为基础，但是，其应用范围却远比C需要广，它主要用在语句，以及组合式函数中。在大学的求学期间，笔者对于编程知识的学习少，对于机械设备的编程，接触学习的机会就更少了。接触这次设计的机会，学习了编程语言，掌握了机械编程知识。就ArdUinO软件来说，它主要有两种编程方式，操

36、作页面如图3-6所述，直接编译式如图3-6,其按钮拖动式如图3-7：对于那些不了解编程的研究者，联系先学习编程知识。3.1.3 单片机烧录软件就arduinoT.0.6软件来说，利用它编写的程序语言，可以直接检测。在检测没有问题的前提下，可以直接将程序语言导入ArduinoMega2560R3系统。在这款软件中，有许多编写好的数据文件，可以直接使用，提高了使用者的效率，同时,也减少了程序错误的机率。这款软件有arduinoT.0.6绿色版，使用者不需要下载安装，直接启动，就可以进行编程工作。就EDUardUinO2.O软件来说，可以看图3-4,获取直观的认识。在EDUarduino2.O软件的

37、操作界面，存在一个非常便利的选项，那就是拖拽选项，用户通过这个选项，不仅能够提高编程的便捷性，还能够减少编程过程中出现的失误。但在其具体的操作过程中，也存在一些问题，其中最严重的就是拖拽选项功能不够完全，用户需要输入相应的指令后，软件才会进行编程工作。在需要输入复杂指令的情况时，可以将该选项改为代码，从而再次进行编程，如图3-8：3.2 程序的编写3.2.1 软件的使用点击arduinoT.0.6安装包，选择以快捷方式运行，同时，构建新的文件，如图3-9：软件arduinoT.0.6中拥有许多现成的数据文件，可以直接使用用于编程，如图3-10：3.2.2 代码的书写在编写程序代码之前，必须清楚

38、地了解各部件的功能。为了理清各部件的功能,应该在开始前做好图形分析，从而提高编写的效率，减少代码的错误，避免忘记关键结构。电动机的内部细节如图在编写代码的过程中，必须掌握一些基础的编程知识：Arduino的函数结构：1、接口位置，以及相应变量(intval;intIedPin=13;)；2、SetUP()在编写程序代码时，能够借助它完成启用库，以及开启借口模式等功能。3、loopO在上一步完成后，该选项可以实现程序的循环。在编写代码之前，必须清楚地知道这些基础指令的作用，从而提高编程的效率,提高编程的成功率。步进电机属于一种操作系统，实现信号的转化功能，可以将初始脉冲信号，转变为角位移。首先，

39、需要固定步进驱动器，使其保持一定的角度。接下来，发射脉冲信号，驱动器在接收到信号后，旋转角度可以不断变化。要想控制角位移，只需要改变脉冲数量即可，这样就能够实现精准定位。除此之外，要想改变转速，可以改变脉冲信号的频率，或者改变电动机转速，或者改变电动机加速度。由此可见，脉冲信号的重要性。因此，必须清楚脉冲信号的来源，从而清楚地掌握电机转速信息、转向，以便及时调整，如图312：设置程序参数。在本次设计方案中，设置电机正转信号，以及反转信号，分别为(low-high-low)(high-low-high)o就转数参数而言，设电机转动一圈时间为i,i=3000,通过计算转动圈速，从而确定转速。比如，

40、当电机转动6圈时，表示为for(inti=0;i18000;i+)。设备的齿轮半径为IOmnu周长S=2R所以，当电机转动一圈，升降的距离为S=2*兀*10=62.8mm要想控制电机速度，可以调整延时函数。如：delayMicroseconds(100)；假设在Is的时间内，完成规定的圈数，那么，利用软件arduinoT.0.6换算，IS=Io0。这是完成一次盖章所需的代码，在连接电源的情况下，代码会自动循环，从而保证盖章机的持续工作。4结论4.1 全文总结这次设计出的自动盖章机具有下列优点，包括有盖章效率高，以及能够实现全方面的盖章需求。在这次设计过程中，结合了机械设计知识，以及计算机技术知

41、识,是一次多学科合作的结果。因此，可以认为多种学科的结合将会创造出更多有意义的产品。本次研究的的主要结论和成果在于：第一，研究了盖章机的结构，独立实现了设计盖章机；第二，编写了相关的系统程序，并对其进行了调试；第三，设计出了自动盖章机的零部件，并完成了装配任务。4.2 创新点本次设计的主要创新之处在于：第一：升降台设计。选用垂直升降台，不仅提高了印章的升降速度，还缩短了印章的升降距离。第二：步进电机的使用。选择步进电机作为动力装置，不仅简化了升降结构，还提升了设备的科学性。第三：同步带轮的应用。选用同步带轮具有多种优点，包括有减振性能好，还有缓冲性好，还有传动过程平稳，还有设备维护简单，以及不需要润滑保护。这些优点提高了自动盖章机的使用寿命，为它的稳定运行打下了坚实的基础。