語音控制電磁閥試驗系統自動夾具的設計與實現

摘 要：在電磁閥測試系統中，以SPCE061A單片機為基礎的語言識別系統研究占有較大的比重。本文著重從介紹語音識別在國內外發展情況開始，對語音識別系統的組成原理進行分析討論。并通過對語音信號處理技術的研發，在預定語音上利用Matlab軟件進行信號處理，取錄信號特征數據。此外，根據本文所設語音識別系統特征，將本系統識別方法恒定為DTW（動態時間歸正）語音識別方法，且仿真被識別語音，同樣識別結果正確無誤。這將為相關技術研究及應用提供理論借鑒。

關鍵詞：夾具；語音識別；SPCE061A單片機，試驗測試

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 02-0000-01

從上世紀50年代開始，人們就對研究語音識別提出各種理論構想，并取得了越加矚目的突破。世界上第一個識別英文數字的語音識別系統（Audry系統）的建構，來自于ATTBell實驗室[1]。不過這只是一個簡單的識別系統，其后二十年，人們對語音識別的研究才取得實質性進展。在當時，計算機技術的發展無論在硬件上還是軟件上，都對語音識別研究的實現提供了前提。其中，提出DP（動態規劃）方法，讓語音識別中存在不等長對正問題得到了有效解決。直到80年代，人們才從語音識別技術理論逐步建立起較為使用的操作系統。

一、關于語音識別系統之硬件設計。

本文所設計的語音控制系統，是核心控制器（主要是單片機）構建的智能控制系統[2]。其硬件系統的整體性通過6個模塊構建——SPCE06lA（微控制器）、穩壓電源模塊、音頻輸入模塊（MIC）、音頻輸出模塊、并行通信模塊、LED顯示模塊及驅動控制模塊。

系統模塊之間的運作主要是以下過程：首先語音命令由MIC音頻輸入，經由SPCE061A（核心控制器），及時分析處理輸入語音信號。在模版相互匹配之后，借助“驅動控制程序→UO端口”輸出高電平，讓電流導入繼電器線圈，由電吸合并啟動換向閥運作，此時電磁閥夾具就會向前夾緊或者朝后松開；如果低電平由FO端口輸出，那么繼電器線圈上的電流就會失去，從而斷開觸點，夾具動作自動停止。

二、關于語音識別系統的軟件設計。

語音控制電磁閥試驗系統的主程序運行，首先是初始化IOB端口，并將此設置為輸出口；然后再初始化RAM存儲器，進而讀取存儲單元里0xe000類數據。接著具體判斷經過語音訓練的可能性，若結果為是則可以直接對語音模型進行裝載，反之要對其進行訓練。如果訓練成功，系統進入語音識別階段，并借以完成對語音輸入轉換MIC通道的確定[3]。同時，如果用戶聽到播放開始識別的提示聲音，則表示用戶有權支配系統工作了。

該系統的各個功能子程序可有訓練、識別及驅動等構成。而具體的設計流程則通過以下方面進行分別闡述。

（一）訓練子程序部分。“訓練”功能：即訓練函數，它屬于語音命令，用來實現存儲訓練。訓練函數是語音識別的前提，在系統環節中占有很重要的位置。

“訓練”參數：CommandiD，即命令序號。它將從0xl00到0xl05定為標準范圍，在每組訓練語句上都做到了不可復制性。

TraindMode：即訓練次數，它要求在應用之前使用者必須訓練至少一遍；“BSR TRAIN ONCE”表示要求訓練一次；“BSR TRAIN TWICE”表示要求訓練兩次。

“訓練”返回值：如果返回0則表示訓練成功；如果返回-1則表示沒有聲音；當返回-2時，表示訓練需要更多的語音數據來訓練；當環境太吵時，就會返回-3；當數據庫滿，返回-4；當返回-5時，則表示兩次輸入命令均沒有反應；序號超出范圍，返回值就會指向-6。

（二）識別子程序

1.void BSR lnitRecognizer（int Audiosource）

“識別”功能說明：初始化辨識器；“識別”參數定義：EIN電壓模擬量的輸入是語音輸入來源借助MIC語音輸入得以實現；

2.int BSR（GetResult）

“識別”功能說明：從辨識里獲取相關數據。

“識別”返回值：返回0則表示無命令識別出來；返回-1則表示識別器停止未初始化或識別未激活；當識別不合格就會返回-2。

3.void BSR StopRecognizer（void）

“識別”功能說明：辨識停止；對于工作的正常與否進行辨識是通過實時監控來實現的。如果出現-16ms連續穩定的方波，則說明了辨識正常；否則如果CPU出現超載，則會有不穩定的波形產生。那么此時就需要對命令進行刪除，或者對程序進行優化，以防止由于語音數據的丟失造成錯誤辨識的情況發生。

三、關于自動夾具的語音控制系統性能測試設計

語音控制電磁閥試驗系統自動夾具的設計實驗。

夾具，是指機械制造時，用以在正確位置固定加工對象的機床附加裝置[4]。它接受相關設計加工并確保符合加工要求。自動夾具就是在這個基礎上設計形成的。它主要應用于自動化生產中（如自動生產線、加工中心及柔性制造系統）。

設計自動夾具主要是對不規則外形，自動定位困難、夾緊及運送均有一定難度的工件。其設計應用流程為：以自動夾具底平面及兩定位孔定位在機床上，并通過位于機床工作臺的夾緊機構夾緊，借以保證工件與刀具位置不發生相對變化。如果要求高精度的工件加工，則可將其底平面分而用之——定位基面與運輸基面。自動夾具在專用夾具分類中，其裝夾工件部分需要依照工件的外形與工藝要求設定。

語音控制電磁閥系統自動夾具的試驗首先是由AutoCAD來完成的，主要是零件圖、組裝圖及夾具的三維圖形設計。

其次，利用語音控制系統對自動夾具的設置與生產是否符合相關數據要求，進行比對識別，并進入相應的程序進行規范。如果生產數值符合，則系統自動供電，工作繼續進行；反之，系統會自動斷開工作連接，系統運作停止。

五、結束語

本文設計中，不僅兼顧了語音控制電磁閥的試驗，更有在此基礎上的自動夾具設計。試驗數據真實，對分析論證有很大指導性。但是在外界環境不是很理想的條件下，試驗效果存在很大誤差。而與自動夾具的生產結合，設計也有些難以達到預設效果。不過，不論怎，該設計均會對今后同領域及臨近領域試驗研究有一定的幫助。

參考文獻：

[1]李紅.電磁閥試驗系統的構建[J].通訊世界，2008（02）.

[2]朱可.計算機語音控制技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2002：242-284.

[3]王炳錫.實用語音識別基礎匯[M].北京：國防工業出版社，2005.