Разработка программно-аппаратного комплекса для упаковки биочипов

Проект посвящён разработке системы, автоматизирующей производственный процесс сборки биочипов.

Целью работы является разработка программно-аппаратного комплекса упаковки биочипов для автоматизации производственного процесса в организации.

Поставлены следующие задачи:
- проанализировать специфику предмета исследования;
- сформулировать требования к разрабатываемой системе;
- спроектировать аппаратную часть системы;
- разработать программный интерфейс системы.

Биочип - это устройство, предназначенное для проведения множественного биохимического анализа. Основным элементом конструкции биочипа является стеклянная пластина, с нанесенным на неё слоем микротестов, упорядоченных и герметично разделенных ячейками пластиковой решетки.

Актуальность дипломной работы связана с проблемой увеличения производства биочипов, возникшей в связи с ростом востребованности и популярности данного метода диагностики.

Объектом исследования выступают методы автоматизации производственных процессов на предприятии.

Предметом исследования является процесс изготовления биочипов.

Аппаратная часть системы состоит из следующих основных элементов:

• шаговые двигатели;
• контроллеры приводов;
• контроллер управлоения ;
• блок питания;
• механизмы шариково-винтовой передачи;
• датчики калибровки и ограничения перемешения;
• блок вакуумного пинцета;
• модуль дозирования;
• ЭВМ управления. 

Преимущественно используется элементная база фирмы PureLogic.

Программная часть системы организована совокупностью управляющих программ и пользоватеьского интрефейса. Управляющие программы выполняются в рамках среды числового программного управления Mach3. Надстройка интерфейса реализована посрдством языка графического программирования LabVIEW и взаимодействует с управляющими программами при помощи сетевого протокола Modbus TCP.

Разработанный программно-аппаратный комплекс для упаковки биочипов предназначен для автоматизации процесса их упаковки на предприятии-изготовителе. Данное решение в перспективе позволит существенно увеличить объём производства биочипов, снизив их себестоимость.

В процессе выполнения работы были решены следующие задачи:

• проанализирована специфика предмета исследования и выявлены основные тенденции развития в предметной области;
• сформулированы и представлены в рамках технического задания требования к разрабатываемой системе;
• проведён сравнительный анализ аналогичных решений, в результате которого разработка оказалась оправдана с технической точки зрения;
• спроектирована аппаратная часть комплекса и подобрана соответствующая элементная база;
• разработан программно-аппаратный комплекс, позволяющий решать задачу по упаковке биочипов, характеристики и функциональная структура которого, отвечают заявленным в техническом задании требованиям;
• составлена техническая документация для правильного использования системы;
• проведено тестирование системы, в результате которого получены требуемые показатели надёжности и точности работы системы.

В результате проделанной работы была достигнута цель и решены поставленные задачи.

Итогом работы является полностью функционирующий и отвечающий всем заявленным требованиям программно-аппаратный комплекс для упаковки биочипов. Система была принята в эксплуатацию и внедрена в производственную линию по сборке биочипов.

Работа над программно-аппаратным комплексом продолжается и направлена на дальнейшее расширение его возможностей. 

1. Гайнуллина А.А. Особенности организации передачи данных между логическими контроллерами по протоколу Modbus / А.А. Гайнуллина, А.Д. Байтимиров. – Казань.: изд-во Казанского технологического университета, 2012. – 248 с.
2. Гадзиковский В.И. Цифровая обработка сигналов / В.И. Гадзиковский. – М.: СОЛОН–Пресс, 2013. – 766 с.
3. Гжиров, Р.П. Программирование обработки на станках с ЧПУ / Р.П. Гжиров. – СПб.: БХВ-Петербург, 2013. – 288 c.
4. Жуков К.Г. Модельное проектирование встраиваемых систем в LabVIEW / К.Г. Жуков. – М.: ДМК Пресс, 2011. – 688 с.
5. Ловыгин А.А, Теверовский Л.В. Современный станок с ЧПУ и CAD/CAM-система / А.А. Ловыгин – М:. ДМК Пресс, 2012. – 279 с.

The project is dedicated to developing a system that automates the production process biochip assembly.