CN101628489A - 一种纸盒成型定位加工的控制方法及定位控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种纸盒成型定位加工的控制方法，在加工机械的输送线上设置涂胶封面纸及其待包装纸盒，通过可编程控制器发出控制指令并发送开始测量信号到工控计算机，所提供摄像机监控采集涂胶封面纸在输送线上的位置数据，并将其传输至工控计算机，其内置图像处理卡对其所接收数据进行处理，并将其传输至可编程控制器，其内置运算编码模块对所述位置数据进行运算处理后由信号处理模块将其转换为脉冲信号，伺服电机接收该信号后控制响应频率开始转动，结合可编程控制器的控制实现整机联动，人机界面设置各项参数变量并监控其执行机械各部分的运行状态；本发明还提供了实现上述方法的定位控制系统。
Description
技术领域
本发明涉及机械自动化控制领域，尤其涉及一种纸盒成型定位加工的机械自动化控制方法，也涉及一种实现该方法的定位控制系统。
背景技术
目前，随着计算机软件技术和电子信息技术的工业化应用，机械制造业已经普遍转向机械操作的数字化、自动化工作流程，各种为了能够满足不同类型机械臂操作的伺服控制子系统开发已被成功认可并投入机械产品的生产中使用，其结构组成简单，易于机械手操作。但是不是所有的制造领域都能用上机械的自动化操作，其特殊的要求及其复杂的制造工艺，都决定了实现机械化、自动化的难度。
现代社会，各种用于外包装的纸盒或者本身作为工艺品的纸盒具有广阔的市场，就目前的市场需求调查显示都在该销售领域中处于前列，然其成型的加工技术，需要将涂胶封面纸与其对应的待包装纸盒定位，特别是尺寸小的纸盒，要求精度高，目前国内大多采用人工定位，从而造成工作效率低，纸盒与封面纸的定位精确度不可靠，总成本过高。由于目前在纸盒加工行业竞争激烈，人工成本上涨幅度大，企业要在竞争中站稳脚跟，就需要不断改进产品的质量，其生产加工工艺也必须向向自动化、高效化发展。
发明内容
为有效解决上述问题，针对现有技术的不足，本发明提供一种纸盒成型定位加工的控制方法，有效解决传统纸盒人工定位精度低、成本高等问题；本发明还提供一种实现该方法的定位控制系统，解决其制造加工工艺难以机械化、自动化的问题。
本发明为有效解决上述问题所采取的技术方案为：
一种纸盒成型定位加工的控制方法，其包括一加工机械本体，在加工机械的输送线上设置涂胶封面纸及其待包装纸盒，所述本体外接一伺服电机及一台自带摄像机的工控计算机，并通过该工控计算机中设置的定位控制系统将所述涂胶封面纸与所述待包装纸盒进行精确快速的定位控制；所述工控计算机还包括一可编程控制器及图像处理卡，其包括以下步骤：
(1)可编程控制器发出控制指令并发送开始测量信号到工控计算机，工控计算机接收该信号后，与工控计算机相连接的摄像机开始扫描检测区；
(2)摄像机监控采集涂胶封面纸在输送线上的位置数据，并将其传输至工控计算机中；
(3)工控计算机内置图像处理卡对其所接收数据进行处理，并将其传输至可编程控制器，可编程控制器内置运算编码模块对所述位置数据进行运算处理后由信号处理模块将其转换为脉冲信号；
(4)伺服电机接收所述脉冲信号后控制响应频率开始转动，结合可编程控制器的控制实现整机联动；
(5)人机界面设置各项参数变量并监控其执行机械各部分的运行状态，对比其标准参数量值检测其冲突和故障，及时显示提示警报信息。
所述步骤(1)还包括以下步骤：控制指令发出后，机械输送线每运行一步传送一张涂胶封面纸，待包装纸盒同步传输并保证机械传输线的传输速率一致，其所述传输线的输送带颜色为黑色，待包装纸盒颜色为白色。
所述步骤(2)还包括以下步骤：采用高速数字摄像机，使其触发的速度快，通过工控计算机的触发信号进行控制，其所拍摄对象的图像根据其像素分布和亮度、颜色等信息来进行尺寸、形状及颜色等的判别，通过黑白的变化判断涂胶封面纸的位置。
所述步骤(3)还包括以下步骤：所述工控计算机使用COMI端口通过RS-232C于控制伺服电机的可编程控制器相连接进行通信，其位置数据设置X轴、Y轴及Q轴定位参数来确定其坐标位置。
所述步骤(4)还包括以下步骤：设置三轴伺服控制子系统，并采用具有高达1KHz的速度响应频率的伺服电机。
所述步骤(5)还包括以下步骤：其参数设置包括功能参数设置及执行参数修改两个方面，对比其所提供标准参数量值范围全程监控其涉及参数应用的执行环节，设置自动纠错模块实现故障被检测后无需返回前一步骤，可自动修正参数控制其执行机构正常执行下一步骤。
一种实现上述方法的定位控制系统，其包括一机械本体，并设置两条输送线分别连接到执行机构控制端，所述控制端包括一数据采集子系统、一数据处理子系统及一伺服控制子系统，所述数据采集子系统包括一数据扫描模块、一数据采集模块及其一数据分类模块；所述数据处理子系统包括一数据运算模块、一数据传输模块、数据编码模块、一信号处理模块及一信号传输模块；所述伺服控制子系统包括一主控制模块、一动力执行模块、一检测模块及一参照对比模块。
所述数据采集子系统、所述数据处理子系统及所述伺服控制子系统通过各种控制电路及转换电路相连接实现电力输送功能，并通过各种数据传输线路及信号传输相连接实现交互通信。
设定单独接口通过数据传输总线将所述控制系统与人机界面装置相互连接，内置程序编辑窗口和参数量值设定装置。
本发明的有益效果为：模拟信号配合工控系统控制模块实现自动定位功能，信号处理及数字信号传输功能高效实现实体定位控制；可编程逻辑器件应用于流程主体控制，精确定位测控装置实现全程全自动化管理；高速数字摄像机有效扫描显示图像，使其采集数据精准度高，避免出现错误操作；人机界面提供程序修复、删除等功能，方便系统维护；提供报警系统和故障检测装置，有效排除安全隐患，为操作人员安全和机器的不被损坏提供保障，提供纠错报警保障；简化生产流程降低生产成本，提高产品质量，从而增强市场竞争能力；机械自动化控制生产提供生产效率，缩短生产周期；自动检测故障功能可脱离人工管理操作。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明定位控制系统结构示意图；
图2是本发明整体加工工艺流程示意图；
图3是本发明定位控制系统硬件模块结构框图；
图4是本发明控制方法的流程图。
具体实施方式
在本实施例中，高性能工控计算机采用联想天工Pentium4处理器，提供512兆内存；采用松下公司FP-X系列可编程控制器，拥有二路100K和二路20K脉冲输出；采用松下A4系列伺服系统，松下A4系列高性能AC伺服电机，可达到1KHz的速度响应频率。
参见图1，该系统的整体流程为：摄像机单项传输数据到工控计算机，利用数字信号转换装置完成其数据及信号在工控计算机与可编程控制器之间的传输，由人机界面调用或者输入新的参数或者控制程序改进其功能，最终传输至伺服电机执行。
参见图2及图4，一种纸盒成型定位加工的控制方法，其包括一加工机械本体，在加工机械的输送线上设置涂胶封面纸及其待包装纸盒，所述本体外接一伺服电机及一台自带摄像机的工控计算机，并通过该工控计算机中设置的定位控制系统将所述涂胶封面纸与所述待包装纸盒进行精确快速的定位控制；所述工控计算机还包括一可编程控制器及图像处理卡，其包括以下步骤：
(1)可编程控制器发出控制指令并发送开始测量信号到工控计算机，工控计算机接收该信号后，与工控计算机相连接的摄像机开始扫描检测区；控制指令发出后，机械输送线每运行一步传送一张涂胶封面纸，待包装纸盒同步传输并保证机械传输线的传输速率一致，其所述传输线的输送带颜色为黑色，待包装纸盒颜色为白色。
(2)摄像机监控采集涂胶封面纸在输送线上的位置数据，并将其传输至工控计算机中；采用高速数字摄像机，使其触发的速度快，通过工控计算机的触发信号进行控制，其所拍摄对象的图像根据其像素分布和亮度、颜色等信息来进行尺寸、形状及颜色等的判别，通过黑白的变化判断涂胶封面纸的位置。
(3)工控计算机内置图像处理卡对其所接收数据进行处理，并将其传输至可编程控制器，可编程控制器内置运算编码模块对所述位置数据进行运算处理后由信号处理模块将其转换为脉冲信号；所述工控计算机使用COMI端口通过RS-232C于控制伺服电机的可编程控制器相连接进行通信，其位置数据设置X轴、Y轴及Q轴定位参数来确定其坐标位置。
(4)伺服电机接收所述脉冲信号后控制响应频率开始转动，结合可编程控制器的控制实现整机联动；设置三轴伺服控制子系统，并采用具有高达1KHz的速度响应频率的伺服电机。
(5)人机界面设置各项参数变量并监控其执行机械各部分的运行状态，对比其标准参数量值检测其冲突和故障，及时显示提示警报信息；其参数设置包括功能参数设置及执行参数修改两个方面，对比其所提供标准参数量值范围全程监控其涉及参数应用的执行环节，设置自动纠错模块实现故障被检测后无需返回前一步骤，可自动修正参数控制其执行机构正常执行下一步骤。
参见图3，一种实现上述方法的定位控制系统，其包括一机械本体，并设置两条输送线分别连接到执行机构控制端，所述控制端包括一数据采集子系统、一数据处理子系统及一伺服控制子系统，所述数据采集子系统包括一数据扫描模块、一数据采集模块及其一数据分类模块；所述数据处理子系统包括一数据运算模块、一数据传输模块、数据编码模块、一信号处理模块及一信号传输模块；所述伺服控制子系统包括一主控制模块、一动力执行模块、一检测模块及一参照对比模块。
所述数据采集子系统、所述数据处理子系统及所述伺服控制子系统通过各种控制电路及转换电路相连接实现电力输送功能，并通过各种数据传输线路及信号传输相连接实现交互通信；设定单独接口通过数据传输总线将所述控制系统与人机界面装置相互连接，内置程序编辑窗口和参数量值设定装置。
参见图4，本发明的工作原理为：首先工控计算机通过摄像头采集封面纸在输送线上的位置数据，包括横向坐标、纵向坐标及偏移角度值；然后将该数据传输至可编程控制器进行处理，处理完成后控制三轴伺服电机工作，通过内置传动机构将纸盒精确传送到封面纸上，完成定位；同时，人机界面实现机器各部分的监控，参数设置，以及警报信息等功能。
本发明并不限于上述实施方式，凡采用和本发明相似系统结构及其方法来实现本发明目的的所有方式，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种纸盒成型定位加工的控制方法，其包括一加工机械本体，其特征在于，在加工机械的输送线上设置涂胶封面纸及其待包装纸盒，将所述涂胶封面纸与所述待包装纸盒进行精确快速的定位控制，其包括以下步骤：
(1)所述本体外接一伺服电机及一台自带摄像机的工控计算机，所述工控计算机还包括一可编程控制器及图像处理卡；
(2)可编程控制器编辑发出控制指令并发送开始测量信号到工控计算机，工控计算机接收该信号后，与工控计算机相连接的摄像机开始扫描检测区；
(3)摄像机监控采集涂胶封面纸在输送线上的位置数据，并将其传输至工控计算机中；
(4)工控计算机内置图像处理卡对其所接收数据进行处理，并将其传输至可编程控制器，可编程控制器内置运算编码模块对所述位置数据进行运算处理后由信号处理模块将其转换为脉冲信号；
(5)伺服电机接收所述脉冲信号后控制响应频率开始转动，结合可编程控制器的控制实现整机联动；
(6)人机界面设置各项参数变量并监控其执行机械各部分运行状态，对比其标准参数量值检测其冲突和故障，及时显示提示警报信息。
2.根据权利要求1所述的一种纸盒成型定位加工的控制方法，其特征在于，所述步骤(2)还包括以下步骤：控制指令发出后，机械输送线每运行一步传送一张涂胶封面纸，待包装纸盒同步传输并保证机械传输线的传输速率一致，其所述传输线的输送带颜色为黑色，待包装纸盒颜色为白色。
3.根据权利要求1所述的一种纸盒成型定位加工的控制方法，其特征在于，所述步骤(3)还包括以下步骤：采用高速数字摄像机，使其触发的速度快，通过工控计算机的触发信号进行控制，其所拍摄对象的图像根据其像素分布和亮度、颜色等信息来进行尺寸、形状及颜色等的判别，通过黑白的变化判断涂胶封面纸的位置。
4.根据权利要求1所述的一种纸盒成型定位加工的控制方法，其特征在于，所述步骤(4)还包括以下步骤：所述工控计算机使用COMI端口通过RS-232C于控制伺服电机的可编程控制器相连接进行通信，其位置数据设置X轴、Y轴及Q轴定位参数来确定其坐标位置。
5.根据权利要求1所述的一种纸盒成型定位加工的控制方法，其特征在于，所述步骤(5)还包括以下步骤：设置三轴伺服控制子系统，并采用具有高达1KHz的速度响应频率的伺服电机。
6.根据权利要求1所述的一种纸盒成型定位加工的控制方法，其特征在于，所述步骤(6)还包括以下步骤：其参数设置包括功能参数设置及执行参数修改两个方面，对比其所提供标准参数量值范围全程监控其涉及参数应用的执行环节，设置自动纠错模块实现故障被检测后无需返回前一步骤，可自动修正参数控制其执行机构正常执行下一步骤。
7.一种实现权利要求1所述方法的定位控制系统，其包括一机械本体，并设置两条输送线分别连接到执行机构控制端，其特征在于，所述控制端包括一数据采集子系统、一数据处理子系统及一伺服控制子系统，所述数据采集子系统包括一数据扫描模块、一数据采集模块及其一数据分类模块；所述数据处理子系统包括一数据运算模块、一数据传输模块、一数据编码模块、一信号处理模块及一信号传输模块；所述伺服控制子系统包括一主控制模块、一动力执行模块、一检测模块及一参照对比模块。
8.根据权利要求7所述的定位控制系统，其特征在于，所述数据采集子系统、所述数据处理子系统及所述伺服控制子系统通过各种控制电路及转换电路相连接实现电力输送功能，并通过各种数据传输线路及信号传输相连接实现交互通信。
9.根据权利要求7所述的定位控制系统，其特征在于，设定单独接口通过数据传输总线将所述控制系统与人机界面装置相互连接，内置程序编辑窗口和参数量值设定装置。
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