摘要
随着生物制药、细胞治疗与合成生物产业的高速发展，细胞工厂作为生物制造的核心生产载体，其规模化、标准化生产已成为行业发展的核心趋势，对细胞培养过程的质量监控提出了严苛要求。传统细胞工厂检测依赖人工取样与离线生化分析，存在外源污染风险高、检测效率低、数据滞后性强、人为误差大等固有缺陷，无法适配高通量、连续化生产的实时监控需求。开发非侵入、高精度的自动化检测系统，已成为突破生物制造产业化瓶颈的关键方向，具备重要的工程应用价值。
本文针对细胞工厂的自动化检测需求，完成了自动检测系统的全流程设计与开发。通过多方案对比论证，确定了非侵入式机器视觉检测与全域移动定位的整体技术架构，完成了视觉感知、运动执行、核心控制三大模块的硬件选型与电路设计；开发了模块化、可扩展的多轴运动控制程序，实现检测点位的精准定位与全流程自动化运行，并通过软硬件协同仿真完成了系统功能与性能验证。本系统可有效解决传统检测方式的核心痛点，为生物制造领域的细胞培养全流程质量管控提供可靠的技术支撑。
关键词：细胞培养 细胞工厂 生物工程 培养设备
目录
第一章 概述 4
1.1本文研究背景及意义 4
1.2 国内外研究现状 4
1.2.1国内研究现状 4
1.2.2国外研究现状 6
1.3本文主要研究内容 6
第二章 总体方案设计 8
2.1 设计要求分析 8
2.2检测方式选择 8
2.3移动定位方案设计 10
2.3.1工作台移动定位方案 10
2.3.2检测装置移动定位方案 11
2.4控制方案设计 11
2.5本章小结 13
第三章 系统硬件设计与选型 14
3.1 视觉检测模块硬件设计与选型 14
3.1.1 工业 CCD 相机选型 14
3.1.2 光学镜头选型 15
3.1.3 照明系统选型 16
3.2 移动定位模块硬件设计与选型 16
3.2.1伺服电机选型 17
3.2.2传动与导向部件选型 19
3.2.3限位与原点传感器选型 20
3.3 核心控制模块硬件设计 22
3.3.1单片机选型 22
3.3.2单片机最小系统电路设计 22
3.3.3运动控制专用接口电路设计 24
3.4 本章小结 25
第四章 控制程序设计及仿真 26
4.1系统控制程序设计 26
4.1.1 程序设计思路 26
4.1.2 硬件接口定义 26
4.1.3 核心函数实现 27
4.2控制程序仿真 31
4.2.1仿真平台与电路模型搭建 31
4.2.2仿真程序加载与参数配置 32
4.2.3核心功能仿真验证 33
4.2.4仿真结果分析 34
4.3本章小结 34
总 结 35
参考文献 36
致 谢 38
附 录 39
说明书
三维模型
CAD图纸
文件列表
