机电一体化学生团队设计：全自动双型板材分拣机获一等奖

项目背景

斯科普里机械工程学院《构造与 CAD》课程项目，5 人团队历时一学期完成。任务：自动分拣两类板材——有孔与无孔。在 25 组参赛作品中脱颖而出，获一等奖。

工作流程

1. 人工将板材送入入口辊道。
2. 对齐辊将板材逐个送入分拣仓底部。
3. 板材到位触动微动开关，指示 LED 点亮。
4. 光电传感器（光电池）检测透光情况：
   • 有孔 → 受光量大 → 电机正转（向左分拣）
   • 无孔 → 受光量小 → 电机反转（向右分拣）
5. 电机驱动推料板将板材推入对应收集槽，随后复位等待下一件。

电路原理图

核心控制器：PIC16F628A（内部 4MHz 振荡器），使用 MikroElektronika 环境（C 语言）编程。电路包含：

• PORTB 驱动电机正/反转继电器（RB2、RB3）
• PORTA 输入：RA0 微动开关（到位检测）、RA1 光电传感器（孔检测）
• 比较器关闭（CMCON = 0x07）释放 PORTA 数字 IO 功能

源代码（MikroC for PIC）

/********************************************************************************/
/* Mechatronic Design Team - 自动分拣机 */
/* MCU: PIC16F628A, 4MHz 内部振荡器 */
/********************************************************************************/

void left() {
  RB2_bit = 1;           // 电机左转
  delay_ms(500); delay_ms(500); delay_ms(500); delay_ms(500); // 走至左极限
  PORTB = 0x00; delay_ms(200); // 停车制动
  RB3_bit = 1;           // 切换继电器换向
  delay_ms(20);
  RB2_bit = 1;           // 电机右转回中
  delay_ms(500); delay_ms(500); delay_ms(500); delay_ms(500);
  PORTB = 0x00; delay_ms(150);
}

void right() {
  RB3_bit = 1; delay_ms(30); // 先切换继电器
  RB2_bit = 1;               // 电机右转
  delay_ms(500); delay_ms(500); delay_ms(500); delay_ms(500); // 走至右极限
  PORTB = 0x00; delay_ms(200);
  RB2_bit = 1;               // 电机左转回中
  delay_ms(500); delay_ms(500); delay_ms(500); delay_ms(500);
  PORTB = 0x00; delay_ms(150);
}

void main() {
  TRISB = 0x00;  // PORTB 全输出
  TRISA = 0xFF;  // PORTA 全输入
  CMCON = 0x07;  // 关比较器
  do {
    delay_ms(50);
    PORTB = 0x00;
    if (PORTA.B0 == 1) {        // 有板材到位？
      delay_ms(100);            // 去抖动
      if (PORTA.B1 == 0) left(); // 有孔 -> 左
      else right();              // 无孔 -> 右
    }
  } while (1);
}

设计亮点与可改进点

• 机械可靠性：对齐辊 + 重力落料仓结构简单卡料率低。
• 光电检测鲁棒：反射式/透射式光电管对环境光敏感，实测加遮光罩后稳定。
• 时序控制：代码采用阻塞延时，简单但无并发能力；升级建议：引入定时器中断或状态机，支持连续进料。
• 复位逻辑：电机依靠定时回中，无位置反馈；可加限位开关或编码器闭环。
• 扩展性：换用 STM32/Arduino 可轻松增加计数、显示、通讯功能。

这是一个典型的“机械为主、电控辅助”的本科课程设计佳作，展示了机电一体化系统集成的基本思路：明确分工、接口清晰、先机械跑通再优化控制。祝同学们在后续项目中再创佳绩！