张伟 · Automation Engineer

主导锂电池极片涂布机控制系统的硬件升级，基于STM32F4设计主控板并集成多路传感器与电机驱动模块，通过Modbus RTU总线与PLC联动，使产线因通信中断导致的停机次数降低80%，设备综合效率提升15%。

• 针对涂布厚度一致性波动问题，重构传感器采集电路与电机PID控制环路，在Altium Designer中优化PCB布局以降低电源噪声，将厚度偏差从±5μm缩小至±2μm，月度不良品减少12%。

• 负责新建两条模切产线的硬件调试与维护，排查并解决50余处接地环路与EMC干扰问题，使产线首次通电稳定运行时间从平均8小时缩短至2小时，加速量产爬坡周期30%。

• 设计基于STM32的张力闭环控制器，采用高精度编码器与磁粉制动器驱动，通过Modbus上传实时数据至MES系统，将极片张力波动范围控制在±0.5N以内，断带率下降70%。

• 主导老化测试平台硬件改造，新增12路温度/电压采集通道并设计看门狗电路，结合Modbus远程监控，使设备连续无故障运行时间从48小时提升至200小时，故障定位效率提升50%。

主导一款基于ARM Cortex-M4的工业控制器硬件开发，完成原理图设计及8层PCB Layout，集成双路工业以太网和CAN总线接口，通过重新布局开关电源与隔离电路，使整机EMC辐射发射余量提升8 dB，顺利通过CE认证并进入量产，累计交付3个批次共2,500台。

• 针对某现场设备因CAN总线共模干扰导致的通信丢包问题，优化终端电阻匹配与共模扼流圈选型，并调整PCB走线拓扑，将总线误码率从0.5%降至0.02%，控制器在-20°C至70°C环境下稳定运行，客户验收通过率100%。

• 主导第二款控制器升级项目，将原Cortex-M3方案升级为Cortex-M7，同时保留工业以太网与CAN FD接口，重新设计开关电源模块使输入电压范围扩展至9~36V，输出纹波低于30 mVpp，新板开发周期压缩至4个月，相比前代产品成本降低12%。

• 搭建自动化EMC预测试平台，建立“原理图评审→Layout规则检查→预扫”的闭环流程，使后续3个控制器项目的EMC一次通过率从60%提升至92%，平均整改周期从2周缩短至3天。

主导智能仓储机器人控制系统硬件架构设计，基于ROS框架选用多核ARM+FPGA异构方案，集成激光雷达、电机驱动与双频无线通信模块，实现机器人定位精度±1.5cm、协同调度延迟<50ms，支撑50台机器人同时运行。

• 跨部门协调机械、软件及算法团队，制定硬件接口规范与电源时序矩阵，完成整机可靠性测试（-20℃~60℃/85%RH），使产品MTBF达到5200小时，通过IEC 61000-4-2静电放电等级4级。

• 设计低延迟电机驱动电路，采用CAN-FD总线与FOC算法，将电机控制周期压缩至0.8ms，加减速平稳度提升35%，机器人空载/满载切换时振动幅度降低42%。

• 部署双冗余无线通信方案（2.4G/5G自适应频段+跳频机制），实测端到端数据丢包率≤0.08%，支持多机器人实时避障指令的毫秒级下发，现场通信中断事故减少76%。

• 构建硬件可靠性防护体系，引入独立看门狗、电源反接保护及过流自恢复电路，配合EMC预整改（辐射/传导余量≥6dB），使整机现场故障率从原有3.2次/月降至1.1次/月，维护成本下降55%。

针对智能仓储多机器人协同避障中控制节点延迟高、传感器冲突频发的问题，作为硬件负责人，设计基于ARM Cortex-M7的调度控制节点，采用FreeRTOS实现多任务实时调度，并融合激光雷达、超声波与IMU数据，将机器人避障响应延迟从150ms降至35ms，碰撞率降低至0.2%以下。

• 为解决多机器人路径规划中死锁与拥堵问题，主导开发基于传感器融合的局部路径规划算法，在50台机器人并发场景下，通过ARM节点实时计算动态避障路径，使系统吞吐量提升32%，平均任务完成时间缩短28%。

• 针对传统集中式调度可靠性不足的缺陷，设计分布式ARM控制节点架构，利用CAN总线与无线Mesh实现节点间状态同步，在节点故障时自动切换冗余路径，实现99.95%的调度可用性，支撑每日2000+任务无中断运行。

• 在有限成本约束下，通过优化ARM节点外围电路与电源管理，将单节点硬件成本降低18%，同时保持-25℃~70℃工业级工作范围，并通过EMC Class A认证，为系统量产奠定基础。

针对产线缺陷漏检率高达12%的痛点，主导设计基于FPGA+ARM异构架构的视觉检测模块，采用千兆以太网与Camera Link高速接口对接工业图像传感器，使单帧图像采集与预处理延时从35ms降至8ms，为后续深度学习推理提供实时数据流。

• 在FPGA上实现图像增强、ROI裁剪与H.264编码的硬件加速逻辑，将ARM端负载降低70%，配合TensorFlow Lite模型部署，使产线缺陷识别率从88%提升至96.3%，误检率下降至0.5%以下。

• 设计双通道DDR3存储与AXI总线互联方案，解决FPGA与ARM间大数据吞吐瓶颈，实测持续读写带宽达4.8 GB/s，支撑每秒30帧的实时检测流水线，日处理不良品样本量突破2万件。

• 独自完成从原理图设计、PCB叠层规划到信号完整性仿真，针对8层高速板卡进行阻抗匹配与串扰优化，最终通过EMC预扫Class B认证，模块在3条试产线连续运行720小时无故障。

针对工业现场多协议设备不兼容的问题，独立完成了基于ARM Cortex-A8 + Linux的边缘计算网关硬件设计，集成双路千兆以太网、4G全网通模块及6路隔离串口，实现Modbus TCP、CANopen、Profinet等8种工业协议双向转换，协议转换延迟<5ms，数据吞吐量达150Mbps。

• 主导网关的硬件原理图与4层PCB布局，通过优化电源树和信号完整性设计，使整机功耗降至12W，并顺利通过-20°C~70°C高低温及EMC CLASS A测试，联网成功率从早期样机的85%提升至99.5%。

• 引入硬件安全方案，集成TPM安全芯片与Linux内核防火墙，配合硬件加密引擎实现TLS 1.2端到端加密，满足SCADA系统网络安全要求，在客户侧试运行30天零安全事件。

• 开发网关启动固件与设备树配置，协调软件团队完成4G拨号与远程升级模块的驱动适配，最终产品支持OTA差分升级，升级成功率>98%，量产成本较竞品降低22%。

因智能仓储机器人控制节点优化方案获得公司年度技术创新奖

实用新型专利，有效解决高功率密度散热问题

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